第24章生物氧化——電子傳遞和氧化磷酸化生物氧化:有機分子在細胞內徹底氧化成CO2和H2O，并釋放能量的過程（體內氧化）。

——又稱細胞呼吸、組織呼吸。生物氧化釋放的能量：主要（40％以上）用于ADP的磷酸化生成ATP，供生命活動之需;其余以熱能形式散發用于維持體溫。生物氧化內容1）生物體內代謝物的氧化作用、代謝物脫下的氫與氧結合成水。2）生物體內二氧化碳的生成。3）能量的釋放、儲存、利用（ATP的代謝）。生物氧化的特點在溫和條件下經一系列酶催化下完成；能量逐步釋放，部分儲存于ATP分子中；廣泛以加水脫氫方式使物質間接獲氧；CO2由有機酸脫羧方式產生；脫下的氫通過遞氫體傳遞再與氧結合生成水。一、氧化－還原電勢二、電子傳遞和氧化呼吸鏈三、氧化磷酸化作用一、氧化－還原電勢CuCu++ZnZn++陽極：Zn++/Zn

ZnZn+++e（氧化）電池負極：氧化-還原電勢低eeeeeee電流方向(規定從正極流向負極）陰極：Cu++/Cu

Cu+++e

Cu（還原）電池正極：氧化-還原電勢高+-原電池氧化-還原反應:

電子從一種物質傳遞到另一種物質的化學反應.還原劑:電子供體;物質失電子即變為氧化型.

(還原劑

被氧化)氧化劑:電子受體;物質得電子即變為還原型.

(氧化劑

被還原)1.1氧化-還原反應的基本概念氧化-還原對:氧化劑與相應的還原劑偶聯.氧化-還原電勢:還原劑失掉電子/氧化劑得到電子的傾向.電池正極、負極：電極電勢高

正極，

電極電勢低

負極。A+eA-

,A/A-

即構成氧-還對（電極）

Nernstequation:E為電極勢，E0為標準電極勢，R為氣體常數，T為絕對溫度（K)，n為電極價數變化，F為法拉第常數。標準狀態：1大氣壓，25℃，各物質活度為1標準氫電極：P=1,T=298K，[H+]=1

（規定：E0H+/H2

=0)E=E0+RT/nF

·

ln[還原態·電子受體]a/[氧化態·電子供體]b1.2氧化-還原反應的電極電動勢標準氧化還原電勢參加氧化還原反應的每種物質都有氧化型和還原型兩種形式：AH2+B

A+BH2A/AH2或B/BH2構成各自的氧-還對,其供出電子趨勢的大小，用標準氧化還原電勢E0(電極與標準氫電極構成原電池的電池電動勢)來表示E0越小，氧還對越傾向失去電子；E0越大，氧還對越傾向得到電子。

p117電子流動方向總是由電負性較強(低）的氧還對流向具有更強電正性（高）的氧還對。生物體中某些氧還對的標準氧化還原電勢(表24-1)分子之間的電子傳遞的四種形式①電子直接轉移（金屬離子）②H原子（一個電子加一個質子）③氫負離子（兩個電子）④與氧共價結合(碳氫化合物)1.3電勢與自由能及Keq的關系

-Wmax

=ΔG0’=

-nFΔE0’

=-2.303RTlgKeq細胞內離子梯度——電勢差——反應推動力ΔE0=2.303RT/nF·lgKeq二、電子傳遞和氧化呼吸鏈2.1呼吸鏈的組成2.2呼吸鏈的類型2.3各種組分的排列2.4呼吸鏈各個成員線粒體——細胞的動力站真核細胞生物氧化過程主要在線粒體的內膜上進行，內膜上分布著許多的酶和電子傳遞體，構成兩種類型的呼吸鏈。內膜上結合的顆粒（內膜粒子，或稱基粒、三分體等）具有ATP合酶的活性，稱FoF1ATPase

。原核細胞則在質膜上。呼吸鏈（respiratorychain）：代謝物脫下的氫原子由高能遞氫體攜帶，通過多種酶和輔酶所催化的連鎖反應逐步傳遞，最終與氧結合生成水并伴隨大量ATP產生。這一電子/質子傳遞鏈及過程稱為呼吸鏈,又叫電子傳遞鏈。伴隨著電子/質子傳遞的氧化還原反應過程而發生的ATP產生,稱為氧化磷酸化作用。呼吸鏈由按一定順序排列在線粒體內膜上的遞氫體和遞電子體組成。特征：電極電勢低

高排列復合體Ⅰ：NADH-Q還原酶復合體Ⅱ：琥珀酸-Q還原酶復合體Ⅲ：細胞色素還原酶復合體Ⅳ：細胞色素氧化酶復合體V：ATP合酶輔酶Q（泛醌，CoQ，呼吸鏈中具有中心作用）細胞色素c（cytc）2.1呼吸鏈的組成低高E0’P120表24-2,在線粒體內膜上交錯排列輔因子黃素類鐵硫簇卟啉類銅離子復合物酶名稱亞基輔基

ⅠNADH-Q還原酶

43

FMN，FeSⅡ琥珀酸-Q還原酶

4

FAD，FeS，鐵卟啉

ⅢQ-細胞色素c還原酶二聚體11×2鐵卟啉，FeS

Ⅳ細胞色素c氧化酶

13鐵卟啉，Cu2+VATP合酶8氧化磷酸化偶聯

呼吸鏈含有4種復合體2.2呼吸鏈的排列與種類線粒體膜間隙(P)線粒體基質琥珀酸脫氫酶FDAH2(N)2.2.1NADH氧化呼吸鏈：

NADH+H++?O2

NAD+H2O⊿G0’=-220.07kJ/mol復合物I（NADH-CoQ

還原酶，含FMN，Fe-S）CoQ（泛醌）復合物III（CoQ-細胞色素c還原酶，含Cytb562、

Cytb566，Fe-S，Cytc1）細胞色素c復合物IV（細胞色素c氧化酶，Cyta,a3，含CuA、CuB）e

FMN

Fe-S

CoQ

cytc

CuA

cyta

cyta3

CuB

O2

Fe-S

cytc1

cytb566

cytb562

復合物I復合物III復合物IV2.2.2FADH2氧化呼吸鏈：

FDAH2+?O2=FAD+H2O

⊿G0’=-181.58kJ/mol復合物II（琥珀酸-Q還原酶，含FAD、Fe-S，

Cytb560）CoQ復合物III（同NADH呼吸鏈）Cytc復合物IV

（同NADH呼吸鏈）2.3呼吸鏈成分的排列順序與電極電勢1.根據各組分的E0從低到高排列電位越低越容易失去電子（圖24-3、表24-1）。2.在體外將呼吸鏈拆開重組3.利用呼吸鏈特異抑制劑阻斷電子傳遞阻斷部位之前組分處于還原狀態，后面的組分處氧化狀態，根據吸收光譜的改變可檢測。4.以離體線粒體的還原態（無氧