第六章-生物氧化-1

G+O2

CO2

+H2O+ATP糖类的分解代谢EMPG2ATP2乙酰CoA4CO22丙酮酸2NADH+H+2NADH+H+

2CO26NADH+H+2FADH22GTPTCA第一节生物氧化概述第二节电子传递链（呼吸链）第三节氧化磷酸化第四节其它末端氧化酶系统（自学）

第六章生物氧化与氧化磷酸化(P171)一、生物氧化

生物氧化(biologicaloxidation)：有机物在生物细胞内进行氧化分解而生成CO2和H2O并释放能量形成ATP的过程。生物氧化又称细胞氧化或细胞呼吸第一节生物氧化概述分解代谢的三个阶段生物大分子结构元件分子共同降解产物单质、小分子及分解代谢产物终产物蛋白质多糖脂质氨基酸葡萄糖甘油、脂肪酸丙酮酸乙酰辅酶A（1）（2）（3）生物氧化特点1、反应条件温和（水溶液、pH中性、常温、常压）。2、氧化---还原伴随发生。3、水是氧供体，直接参与反应。4、氧化脱氢下的质子和电子，由载体传递到氧并生成水。5、氧化反应分阶段进行。6、释放的化学能被偶联的磷酸化反应所利用，贮存于高能磷酸化合物（如ATP）中。7、真核细胞在线粒体内膜进行，原核细胞在细胞膜上进行。生物氧化过程：CO2的生成和H2O的生成（1）直接脱羧O‖CH3CH+CO2

O‖CH3CCOOH丙酮酸脱羧酶1、CO2的生成（2）氧化脱羧COOHC=O+CO2+NADPH+H+

CH3COOHC=O+NADP+CH2COOHβα苹果酸酶2、生物氧化中H2O的生成脱氢酶-2H电子传递体氧化酶在脱氢酶、传递体、氧化酶的催化下生成。AH2氢传递体1/2O2H2O2e-2H+O2-二、生化反应中自由能的变化∆Ｇ＜０，反应体系不平衡，反应自发进行（放能）∆Ｇ＝０，反应体系平衡∆Ｇ＞０，体系不平衡，不能自发进行，需供给能量才能进行（吸能）氧化－还原电位与自由能的关系-∆ＧƟ’＝nF∆EƟ

’=nF(E受体–E供体)（看书上习题）n:转移电子的摩尔数F:法拉利常数(96480J·V-1·mol-1)∆EƟ:标准氧化还原电位的变化Ɵ’Ɵ’高能化合物：在生化反应中，在水解或基团转移反应中可释放出大量的自由能的化合物。

大量的自由能≥20.92KJ.mol-1

(5Kcal.mol-1)

∽-高能键（high-energybond）

不稳定键

三、高能化合物（P177)1、高能磷酸化合物根据其键型有磷氧型和磷氮型

（1）磷氧键型：ATP（一）高能化合物的类型（2）磷氮键型：肌酸2、高能非磷酸化合物（硫碳键型）乙酰COA,琥珀酰COAATPADP

肌酸磷酸肌酸

生物氧化~P~P机械能(肌肉收缩)渗透能(物质主动转运)化学能(合成代谢)电能(生物电)热能(维持体温)（二）ATP的结构与功能生物体内能量的储存和利用都以ATP为中心1、ATP是生物体内的“能量货币”

（1）ATP的结构特点决定其易于水解放能（2）ATP的分解与合成都和能量偶联3、ATP是磷酸基团转移载体2、ATP与其它NTP的相互转变其它NTP，如GTP（蛋白质的合成），CTP（磷脂的合成）的合成需由ATP供能磷酸基团转移势能/kcal.mol-1246810121416ATP作为磷酸基团传递体示意图

磷酸肌酸（磷酸基团储备物）ATPG-6-PG-3-P~P~P~P~P~P1,3-二磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸能荷是细胞能量状态的一种度量。由Atkinson于1968年提出。能荷：是指生物体内ATP-ADP-AMP体系中高能磷酸键可获性的量度。[ATP]+0.5[ADP]

能荷=

[ATP]+[ADP]+[AMP]

四、能荷（P191）能荷的大小决定于ATP和ADP的多少1、能荷高时，促进合成代谢抑制分解代谢2、能荷低时，促进分解代谢抑制合成代谢3、能荷的调节是靠ATP、ADP、AMP对代谢中酶的变构调节实现的意义：

第二节电子传递链（呼吸链）

(ElectronTransportSystem,ETS)ETS：存在于线粒体内膜上的一系列能接受氢或电子的中间传递体组成的链式反应体系。NADH呼吸链

FADH2呼吸链一、概念根据呼吸底物上氢的初始受体的不同，线粒体内呼吸链可分为：

真核细胞能量转换的重要部位——线粒体原核细胞的电子传递链存在于质膜上1、黄素蛋白类（FP）包括NADH脱氢酶和琥珀酸脱氢酶，分别以FMN、FAD为辅基NADH+H++FMNNADH脱氢酶NAD++FMNH2琥珀酸+FAD琥珀酸脱氢酶延胡索酸+FADH2作用：传递电子和质子二、电子传递链的组成（一）电子传递链的组分2、铁硫蛋白（Fe-S）它主要以(2Fe-2S)或(4Fe-4S)形式存在。(2Fe-2S)含有两个活泼的无机硫和两个铁原子。作用：通过铁的价态变化而传递电子ETS上唯一的非蛋白组分，是脂溶性小分子醌类化合物。3、泛醌（又称辅酶Q，CoQ）作用：醌/酚结构互变传递质子和电子一类以铁卟啉为辅基的色素蛋白

作用：通过辅基中铁的价态变化而传递电子Cytb、Cytc1、CytcCyta、Cyta3辅基:血红素辅基:血红素A，

还含有两个必

需的铜离子4、细胞色素类（Cyt）典型的细胞色素传递顺序是：bc1caa3o2Cytc为线粒体内膜外侧的外周蛋白，其余的均为内膜的整合蛋白。（二）电子传递中的功能复合体

电子传递的组分以功能复合体的形式位于线粒体内膜上，进行电子和质子的传递与跨膜转移。包括四类功能复合体：复合物I，复合物II，复合物III，复合物IV

1、复合物I：NADH-CoQ还原酶以FMN为辅基的黄素蛋白和多种铁硫蛋白，催化电子从NADH转移到泛醌。2、复合物II：琥珀酸-CoQ还原酶以FAD为辅基的黄素蛋白、铁硫蛋白和细胞色素b560，功能催化电子从琥珀酸传递到泛醌。IIIⅡII3、复合物III：细胞色素C还原酶组成：Cytb+Fe-S+Cytc1，功能催化电子从还原型泛醌转移到Cytc，以及质子跨膜转移。组成：Cyta+Cyta3+含铜蛋白，功能催化电子从还原型Cytc传递给分子氧。4、复合物IV：细胞色素氧化酶电子传递链（呼吸链）的组成复合物III复合物I复合物IV复合物II生物氧化氧化－还原电位与自由能的关系高能化合物能荷ETS电子传递链的组分NADH呼吸链FADH2呼吸链回忆复习※三、电子传递链的顺序Fe-S

FAD琥珀酸NADH+H+→FMN→Fe-S→CoQ→Cytb→Fe-S→Cytc1Cytc

Cytaa3

O2Ⅳ细胞色素氧化酶ⅠNADH-CoQ还原酶Ⅲ细胞色素还原酶Ⅱ琥珀酸-CoQ还原酶NADH呼吸链FADH2呼吸链(3)利用光谱变化确定各组分的氧化还原状态(1)测各组分氧化还原电位（E0’）研究方法(2)呼吸链复合物重组(4)利用呼吸链抑制剂NADH+H+→FMN→Fe-S→CoQ→Cytb→Fe-S→Cytc1Cytc

Cytaa3

O2(-0.32)(-0.30)(-0.02)(0.10)(0.0