第六章生物氧化BiologicalOxidation指糖、脂肪、蛋白質等在體內分解時逐步釋放能量，最終生成CO2和H2O的過程。糖脂肪蛋白質CO2和H2OO2能量ADP+PiATP熱能1.生物氧化的概念第一節概述2.生物氧化與體外氧化之相同點生物氧化中物質的氧化方式有加氧、脫氫、失電子，遵循氧化還原反應的一般規律。質在體內外氧化時所消耗的氧量、最終產物（CO2，H2O）和釋放能量均相同。是在細胞內溫和的環境中（體溫，pH接近中性），在一系列酶促反應逐步進行，能量逐步釋放有利于有利于機體捕獲能量，提高ATP生成的效率。進行廣泛的加水脫氫反應使物質能間接獲得氧，并增加脫氫的機會；脫下的氫與氧結合產生H2O，有機酸脫羧產生CO2。3.生物氧化與體外氧化之不同點生物氧化體外氧化能量是突然釋放的。產生的CO2、H2O由物質中的碳和氫直接與氧結合生成。糖原三酯酰甘油蛋白質葡萄糖脂酸+甘油氨基酸乙酰CoA

TAC2H呼吸鏈H2OADP+Pi

ATPCO23.生物氧化的一般過程階段I階段II階段III第二節

線粒體氧化體系

TheOxidationSystemofATPProducing線粒體立體圖生物體內的動力廠:線粒體蛋白質復合體：遞氫體和電子傳遞體（2H

2H++2e）！！！一、呼吸鏈或電子傳遞鏈1.定義位于線粒體內膜、按一定順序排列的、傳遞電子的蛋白質復合體,稱為呼吸鏈(respiratorychain)又稱電子傳遞鏈(electrontransferchain)。2.呼吸鏈的組成四種具有傳遞電子功能的酶復合體(complex)*泛醌和Cytc

均不包含在上述四種復合體中。人線粒體呼吸鏈復合體復合體酶名稱復合體Ⅰ復合體Ⅱ復合體Ⅲ復合體ⅣNADH-泛醌還原酶琥珀酸-泛醌還原酶泛醌-細胞色素C還原酶細胞色素c氧化酶輔基FMN，Fe-SFAD，Fe-S鐵卟啉，Fe-S鐵卟啉，Cu多肽鏈數3941013復合體酶名稱復合體Ⅰ復合體Ⅱ復合體Ⅲ復合體ⅣNADH-泛醌還原酶琥珀酸-泛醌還原酶泛醌-細胞色素C還原酶細胞色素c氧化酶輔基FMN，Fe-SFAD，Fe-S鐵卟啉，Fe-S鐵卟啉，Cu多肽鏈數3941013呼吸鏈各復合體在線粒體內膜中的位置ⅢⅠⅡⅣCytc

QNADH+H+NAD+延胡索酸琥珀酸1/2O2+2H+H2O胞液側基質側線粒體內膜e-e-e-e-e-①

復合體Ⅰ:NADH-泛醌還原酶

功能:將電子從NADH傳遞給泛醌(ubiquinone)

復合體ⅠNADH→→CoQ

FMN;Fe-SN-1a,b;

Fe-SN-4;

Fe-SN-3;Fe-SN-2NAD+和NADP+的結構R=H:NAD+;R=H2PO3:NADP+

鐵硫蛋白中輔基鐵硫簇(Fe-S)含有等量鐵原子和硫原子，其中鐵原子可進行Fe2+

Fe3++e反應傳遞電子。）。

泛醌（輔酶Q,CoQ,Q）由多個異戊二烯連接形成較長的疏水側鏈（人CoQ10），氧化還原反應時可生成中間產物半醌型泛醌。

②

復合體Ⅱ:琥珀酸-泛醌還原酶

功能:將電子從琥珀酸傳遞給泛醌

復合體Ⅱ琥珀酸→→CoQFe-S1;

b560;

FAD;

Fe-S2;

Fe-S3細胞色素細胞色素是一類以鐵鐵卟啉為輔基的催化電子傳遞的酶類，根據它們吸收光譜不同而分類。

③

復合體Ⅲ:泛醌-細胞色素c還原酶

功能：將電子從泛醌傳遞給細胞色素c

復合體ⅢQH2→→Cytc

b562;b566;Fe-S;c1

④

復合體Ⅳ:細胞色素c氧化酶

功能：將電子從細胞色素c傳遞給氧

復合體Ⅳ還原型Cytc→→O2CuA→a→a3→CuB其中Cyta3

和CuB形成的活性部位將電子交給O2。3呼吸鏈成分的排列順序NADH氧化呼吸鏈NADH→復合體Ⅰ→Q→復合體Ⅲ→Cytc→復合體Ⅳ→O2琥珀酸氧化呼吸鏈

琥珀酸→復合體Ⅱ→Q→復合體Ⅲ→Cytc→復合體Ⅳ→O2NADH氧化呼吸鏈FADH2氧化呼吸鏈電子傳遞鏈

二、氧化磷酸化*定義氧化磷酸化

(oxidativephosphorylation)是指在呼吸鏈電子傳遞過程中偶聯ADP磷酸化，生成ATP，又稱為偶聯磷酸化。底物水平磷酸化(substratelevelphosphorylation)是底物分子內部能量重新分布，生成高能鍵，使ADP磷酸化生成ATP的過程。1氧化磷酸化偶聯部位氧化磷酸化偶聯部位：復合體Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ根據自由能變化和P/O比值⊿Go'=-nF⊿Eo'ATPATPATP氧化磷酸化偶聯部位電子傳遞鏈自由能變化區段電位變化(⊿Eo′)自由能變化⊿Go′=-nF⊿Eo′能否生成ATP(⊿Go′

是否大于30.5KJ)Cytaa3~O20.53V102.3KJ/mol

能NAD+~CoQ0.36V69.5KJ/mol

能CoQ~Cytc0.21V40.5KJ/mol

能2氧化磷酸化的偶聯機理①化學滲透假說(chemiosmotichypothesis)

電子經呼吸鏈傳遞時，可將質子（H+）從線粒體內膜的基質側泵到內膜胞漿側，產生膜內外質子電化學梯度儲存能量。當質子順濃度梯度回流時驅動ADP與Pi生成ATP。化學滲透假說目錄ⅢⅠⅡⅣF0F1CytcQNADH+H+NAD+延胡索酸琥珀酸H+1/2O2+2H+H2OADP+Pi

ATPH+H+H+胞液側基質側++++++++++---------化學滲透假說詳細示意圖化學滲透學說②ATP合酶由親水部分F1（α3β3γδε亞基）和疏水部分F0（a1b2c9～12亞基）組成。ATP合酶結構模式圖）。

當H+順濃度遞度經F0中a亞基和c亞基之間回流時，γ亞基發生旋轉，3個β亞基的構象發生改變。ATP合酶的工作機制3影響氧化磷酸化的因素①

呼吸鏈抑制劑

阻斷呼吸鏈中某些部位電子傳遞。②

解偶聯劑使氧化與磷酸化偶聯過程脫離。如：解偶聯蛋白③

氧化磷酸化抑制劑

對電子傳遞及ADP磷酸化均有抑制作用。如：寡霉素抑制劑解偶聯劑:電子傳遞鏈正常,所釋放的能量不能合成ATP;抑制劑:電子傳遞鏈被打斷.魚藤酮粉蝶霉素A異戊巴比妥×抗霉素A二巰基丙醇×CO、CN-、N3-及H2S×各種呼吸鏈抑制劑的阻斷位點4、ATP高能磷酸鍵與高能磷酸化合物高能磷酸鍵水解時釋放的能量大于21KJ/mol的磷酸酯鍵，常表示為

P。高能磷酸化合物含有高能磷酸鍵的化合物

核苷二磷酸激酶的作用ATP+UDPADP+UTPATP+CDPADP+CTPATP+GDPADP+GTP腺苷酸激酶的作用

ADP+ADPATP+AMP肌酸激酶的作用磷酸肌酸作為肌肉和腦組織中能量的一種貯存形式。ATP的生成和利用ATPADP肌酸磷酸肌酸

氧化磷酸化

底物水平磷酸化

~P~P機械能(肌肉收縮)滲透能(物質主動轉運)化學能(合成代謝)電能(生物電)熱能(維持體溫)生物體內能量的儲存和利用都以ATP為中心。三、胞漿中NADH的氧化胞漿中NADH必須經一定轉運機制進入線粒體，再經呼吸鏈進行氧化磷酸化。轉運機制主要有α-磷酸甘油穿梭(α-glycerophosphateshuttle)蘋果酸-天冬氨酸穿梭

(malate-asparateshuttle)α-磷酸甘油穿梭機制

NADH+H+FADH2NAD+FAD

線粒體內膜

線粒體外膜膜間隙

線粒體基質α-磷酸甘油脫氫酶呼吸鏈磷酸二羥丙酮α-磷酸甘油蘋果酸-天冬氨酸穿梭機制NADH+H+NAD+NADH+H+NAD+谷氨酸-天冬氨酸轉運體蘋果酸-α-酮戊二酸轉運體蘋果酸草酰乙酸α-酮戊二酸谷氨酸蘋果酸脫氫酶谷草轉氨酶胞液線粒體內膜基質呼吸鏈天冬氨酸第三節

非線粒體氧化體系TheOthersOxidationEnzymeSystems自學一、需氧脫氫酶和氧化酶受氫體輔酶（輔基）產物不需氧脫氫酶輔酶需氧脫氫酶O2FMN或FADH2O2氧化酶O2含CuH2O受氫體輔酶（輔基）產物不需氧脫氫酶輔酶需氧脫氫酶O2FMN或FADH2O2氧化酶O2含CuH2O二、過氧化物酶體中的酶類（一）過氧化氫酶(catalase)又稱觸酶，其輔基含4個血紅素2H2O22H2O+O2

過氧化氫酶（二）過氧化物酶(perioxidase)以血紅素為輔基，催化H2O2直接氧化酚類或胺類化合物

R+H2O2RO+H2ORH2+H2O2R+2H2O過氧化物酶過氧化物酶反應氧族超氧離子(O2﹣)、H2O2、羥自由基(?OH)的統稱。

三、超氧化物歧化酶2O2﹣+2H+SODH2O2+O2H2O+O2過氧化氫酶SOD：超氧化物歧化酶(superoxide

dismutase)

谷胱甘肽過氧化物酶H2O2(ROOH)H2O(ROH+H2O)2G–SHG–S–S–GNADP+NADPH+H+*此類酶可保護生物膜及血紅蛋白免遭損傷

谷胱甘肽還原酶3.含硒的谷胱甘肽過氧化物酶四、微粒體中的酶類（一）加單氧酶(monoxygenase)*催化的反應：RH+NADPH+H++O