第五章 生物氧化

1、体内体内能量能量产生的方式产生的方式一、生物氧化的基本概念一、生物氧化的基本概念 物质在生物体内的物质在生物体内的氧化分解氧化分解称为生物氧化称为生物氧化。第一节第一节 概述概述二二. . 生物氧化的分类生物氧化的分类 1. 1. 线粒体内的氧化线粒体内的氧化: : 消耗氧气，消耗氧气，释放释放二氧化碳，二氧化碳，产生产生ATP，又称为又称为细胞呼吸细胞呼吸。 2.2. 线粒体外的氧化线粒体外的氧化: : 不不产生产生ATP，和代谢物或药物、毒物的，和代谢物或药物、毒物的生物转化有关。生物转化有关。 如内质网、过氧化物酶体（微粒体）等如内质网、过氧化物酶体（微粒体）等 发生部位：细胞内发生部位

2、：细胞内, ,有氧条件有氧条件 能量释放方式：逐步释放能量释放方式：逐步释放 能量利用方式：能量利用方式：ATPATP作为能量的储存库作为能量的储存库 和转运站和转运站 二氧化碳的产生方式：有机酸脱羧二氧化碳的产生方式：有机酸脱羧 水的生成方式：氢经过一系列传递反水的生成方式：氢经过一系列传递反 应而与氧结合生成。应而与氧结合生成。三三. 生物氧化的特点：生物氧化的特点： 线粒体氧化体系：线粒体氧化体系： 代谢物分子中的氢先经脱氢酶激活而脱出，代谢物分子中的氢先经脱氢酶激活而脱出，脱下的氢经过一个或几个中间传递体按照一定的顺脱下的氢经过一个或几个中间传递体按照一定的顺序传递，最终与分子氧结合生

3、成水。序传递，最终与分子氧结合生成水。 电子传递体电子传递体: 起起传递传递氢或电子作用的酶或辅酶。氢或电子作用的酶或辅酶。一、相关概念一、相关概念电子传递链电子传递链: 电子传递体按一定的顺序排列在线粒体的电子传递体按一定的顺序排列在线粒体的内膜上内膜上, ,组成递氢或递电子的体系，此过程与组成递氢或递电子的体系，此过程与细胞摄取氧的呼吸过程相关细胞摄取氧的呼吸过程相关, ,故称为故称为呼吸链呼吸链。（一）尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（一）尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD(NAD+ +) ) 或称为辅酶或称为辅酶I (CoII (CoI) )（二）黄素蛋白（二）黄素蛋白（FP)FP)（三）铁硫蛋白（

4、三）铁硫蛋白（Fe-S)Fe-S)（四）泛醌（四）泛醌（UQUQ或或Q)Q)（五）细胞色素体系（五）细胞色素体系（CytCyt) ) 作用作用: : 脱氢酶的脱氢酶的辅酶辅酶, , 起起递氢递氢作用。作用。 NAD+2H NADH + H+作用作用: : 合成反应或羟化反应的合成反应或羟化反应的供氢体供氢体NADP+2H NADPH + H+v 组成组成尼克酰胺尼克酰胺D-核糖核糖磷酸磷酸腺嘌呤腺嘌呤D-核糖核糖磷酸磷酸磷酸磷酸NADNADP FAD FMN FAD ： 黄素腺嘌呤二核苷酸黄素腺嘌呤二核苷酸 FMN： 黄素单核苷酸黄素单核苷酸 作用作用 ：生物氧化过程中：生物氧化过程中传递氢原

5、子传递氢原子FAD + 2H FADH2FMN + 2H FMNH2核醇核醇磷酸磷酸异咯嗪异咯嗪腺嘌呤腺嘌呤D-核糖核糖磷酸磷酸核黄素核黄素FMNv 组成组成FAD 1.1.功能：功能：传递传递电子电子 2. 2.特点：多与黄素蛋白或细胞色素特点：多与黄素蛋白或细胞色素b b结合存在。结合存在。Fe2+Fe3+-e+e功能：接受功能：接受氢，氢，传递传递电子和质子电子和质子结构：脂溶性苯醌结构：脂溶性苯醌Q + 2H QH2 铁卟啉铁卟啉铁离铁离子子Fe2+Fe3+-e+e2. 2. 细胞色素的类型细胞色素的类型: : 细胞色素细胞色素a (a, aa (a, a3 3), b ,c(c, c

6、), b ,c(c, c1 1) )3.3.CytaaCytaa3 3 形成复合体形成复合体, ,很难分离很难分离, , 是唯一能够将电子传递给氧的是唯一能够将电子传递给氧的 细胞色素，也称为细胞色素，也称为细胞色素氧化酶。细胞色素氧化酶。其分子中还含有两个其分子中还含有两个铜原子铜原子。FADFMNCytaa3 Cytb Cytc1 1 1、NADH氧化呼吸链氧化呼吸链2 2、FAD2H氧化呼吸链氧化呼吸链2 2、FADHFADH2 2 氧化呼吸链氧化呼吸链FADFAD(Fe-S)(Fe-S)FMNFMN(Fe-S)(Fe-S)NADNAD Q QCytbCytbCytcCytc1 1Cyt

7、cCytcCytaaCytaa3 3O O2 2 高能化合物：水解时释放大量能量，高能化合物：水解时释放大量能量， 大于大于21kJ/mol。高能磷酸化合物：含有高能磷酸键高能磷酸化合物：含有高能磷酸键 如：如：ATP，GTP，UTP，CTP高能硫酯化合物：含有高能硫酯键高能硫酯化合物：含有高能硫酯键 如：如：乙酰乙酰CoA，脂酰，脂酰CoA， 琥珀酰琥珀酰CoA等。等。 体内体内ATPATP的生成有两种方式：的生成有两种方式：1 1、底物水平磷酸化、底物水平磷酸化2 2、氧化磷酸化、氧化磷酸化 概念：概念： 底物分子内部能量重新分布形成高能磷底物分子内部能量重新分布形成高能磷酸键，伴有酸键，

8、伴有ADP磷酸化生成磷酸化生成ATP的作用。的作用。COOHCOHH2COPO3H2PO3H2CO-OHCOHH2COPO3H2ADPATP3-磷酸甘油酸激酶Mg2+1,3-二磷酸甘油酸3磷酸甘油酸 概念：概念： 代谢物氧化代谢物氧化脱氢脱氢，经过呼吸链，经过呼吸链传递给氧传递给氧生成水生成水，同时释放能量使，同时释放能量使ADP磷酸化生成磷酸化生成ATP。代谢物的。代谢物的氧化反应与氧化反应与ADP的磷酸化反应偶的磷酸化反应偶联发生。联发生。FADFAD(Fe-S)(Fe-S)FMNFMN(Fe-S)(Fe-S)NADNADCoQCoQCytbCytbCytcCytc1 1CytcCytcC

9、ytaaCytaa3 3O O2 2ATPATPATP（1）氧化磷酸化的偶联部位氧化磷酸化的偶联部位 概念概念： 每消耗一摩尔氧原子所需消耗的每消耗一摩尔氧原子所需消耗的无机磷的摩尔数。无机磷的摩尔数。 两条呼吸链的两条呼吸链的P/O比值比值: 电子传递抑制剂电子传递抑制剂 解偶联剂：解偶联剂：2、4-二硝基苯酚二硝基苯酚(DNP)FADFAD(Fe-S)(Fe-S)FMNFMN(Fe-S)(Fe-S)NADNADCoQCoQCytbCytbCytcCytc1 1CytcCytcCytaaCytaa3 3O O2 2抗霉素抗霉素A A二巯基丙醇二巯基丙醇鱼藤酮鱼藤酮粉蝶霉素粉蝶霉素异戊巴比妥异戊巴比妥COCO、CNCN- -、N N3-3-、H H2 2S S铁螯合剂（铁螯合剂（TTFA)TTFA) 糖、脂和蛋糖、脂和蛋白白质等物质氧化质等物质氧化分解成水和二分解成水和二氧化碳并释放氧化碳并释放能量的过程。能量的过程。1.1.了解生物氧化的特点了解生物氧化的特点2.2.掌握线粒体氧化