動物生化第五章生物氧化1課件

第五章生物氧化第五章生物氧化1講授內(nèi)容第一節(jié)自由能第二節(jié)ATP第三節(jié)氧化磷酸化作用第四節(jié)其他生物氧化體系講授內(nèi)容第一節(jié)自由能2教學(xué)目標(biāo)熟悉氧化與還原反應(yīng)是如何通過兩種電子傳遞鏈偶聯(lián)的了解化學(xué)滲透理論的要點，以及電子傳遞是如何與ADP的磷酸化偶聯(lián)的熟悉胞液中的NADH轉(zhuǎn)換為線粒體中的NADH的途徑教學(xué)目標(biāo)熟悉氧化與還原反應(yīng)是如何通過兩種電子傳遞鏈偶聯(lián)的3生物能量的獲得光能（太陽能）光能營養(yǎng)生物——植物和微生物通過光合作用將光能轉(zhuǎn)變成有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能化學(xué)能化能營養(yǎng)生物——動物和人通過生物氧化作用將有機(jī)物質(zhì)（主要是各種光合作用產(chǎn)物）氧化分解，使存儲的穩(wěn)定的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成ATP中活躍的化學(xué)能，ATP直接用于需要能量的各種生命活動生物能量的獲得光能（太陽能）4生物氧化概念營養(yǎng)物質(zhì)在生物體內(nèi)氧化分解成H2O和CO2并釋放能量的過程稱為生物氧化（biologicaloxidation）生物氧化通常需要消耗氧，所以又稱為呼吸作用因為是在體內(nèi)組織細(xì)胞中進(jìn)行的，所以又稱為細(xì)胞氧化生物氧化概念營養(yǎng)物質(zhì)在生物體內(nèi)氧化分解成H2O和CO2并釋放5動物生化第五章生物氧化1課件6第一節(jié)自由能第一節(jié)自由能7生物體能量代謝服從能量守恒定律熱力學(xué)第一定律（能量守恒定律）能量既不能創(chuàng)造也不能消滅，只能從一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式熱力學(xué)第一定律不能預(yù)測某一反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行。生物體能量代謝服從能量守恒定律熱力學(xué)第一定律（能量守恒定律）8生物體能量代謝服從熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律熱的傳導(dǎo)只能由高溫物體傳至低溫物體。任何一種物理或化學(xué)的過程都自發(fā)地趨向于增加體系與環(huán)境的總熵生物體能量代謝服從熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律9自由能自由能是生物體（或恒溫恒壓下）用來作功的能量在沒有作功條件時，自由能將轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮軉适ъ厥侵富靵y度或無序性，是一種無用的能自由能自由能10自由能的作用在恒溫恒壓條件（生物體系內(nèi)）下

ΔG=ΔH-TΔSG＜0時，體系的反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行（為放能反應(yīng)）ΔG＞0時，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，當(dāng)給體系補(bǔ)充自由能時，才能推動反應(yīng)進(jìn)行（為吸能反應(yīng)）ΔG＝0時，表明體系已處于平衡狀態(tài)化能營養(yǎng)生物都是從食物氧化的自發(fā)過程中獲取自由能來完成生命活動！自由能的作用在恒溫恒壓條件（生物體系內(nèi)）下11第二節(jié)

ATP第二節(jié)

ATP12一、

ATP是生物體中自由能的通用貨幣分解代謝釋放的能量并不能直接被細(xì)胞利用，必須經(jīng)一類高能物質(zhì)——其中最主要的是三磷酸腺苷(ATP)暫時儲存起來也就是說，并不是任何形式的能都可被細(xì)胞利用，細(xì)胞直接利用的僅僅是三磷酸腺苷(ATP)一類高能化合物中所儲存的能量ATP在生物體內(nèi)能量交換中之所以起著核心的作用一、ATP是生物體中自由能的通用貨幣分解代謝釋放的能量并不13ATP是機(jī)體內(nèi)直接用以做功的形式在ATP三個磷酸基團(tuán)中含有兩個磷酸酐鍵，成為高能分子當(dāng)ATP水解為二磷酸腺苷(ADP)和磷酸(Pi)時，或水解為磷酸腺苷(AMP)和焦磷酸(PPi)時，能釋放出大量能量ATP是機(jī)體內(nèi)直接用以做功的形式在ATP三個磷酸基團(tuán)中含有兩14

ATP推動體內(nèi)任何一種需要自由能的反應(yīng)

ATP推動體內(nèi)任何一種需要自由能的反應(yīng)15二、ATP具有較高的磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移潛勢ATP當(dāng)水解時具有較強(qiáng)的趨勢將末端磷酸基轉(zhuǎn)移給水。即具有較高的磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移的潛勢生物體內(nèi)除ATP外還有一些化合物也有很高的轉(zhuǎn)移磷酸基的潛勢磷酸烯醇式丙酮酸等的磷酸基轉(zhuǎn)移潛勢比ATP高。意味著它們能將磷酸基轉(zhuǎn)移給ADP而生成ATP糖降解中許多產(chǎn)物都如此二、ATP具有較高的磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移潛勢ATP當(dāng)水解時具有較強(qiáng)的16磷氧鍵型（—O-P)?；姿峄衔?,3-二磷酸甘油酸乙酰磷酸磷氧鍵型（—O-P)?；姿峄衔?,3-二磷酸甘油酸乙酰磷17?；姿峄衔锇奔柞Ａ姿狨；佘账岚滨；佘账狨；姿峄衔锇奔柞Ａ姿狨；佘账岚滨；佘账?8焦磷酸化合物ATP（三磷酸腺苷）焦磷酸ADP（二磷酸腺苷）焦磷酸化合物ATP（三磷酸腺苷）焦磷酸ADP（二磷酸腺苷）19烯醇式磷酸化合物磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）磷氧鍵型：?；姿峄衔?、焦磷酸化合物、烯醇式磷酸化合物烯醇式磷酸化合物磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）磷氧鍵型：?；姿?0氮磷鍵型（如胍基磷酸化合物）磷酸肌酸磷酸精氨酸這兩種高能化合物在生物體內(nèi)起儲存能量的作用。氮磷鍵型（如胍基磷酸化合物）磷酸肌酸磷酸精氨酸這兩種高能化合21硫酯鍵型3-磷酸腺苷-5’-磷酰硫酸?；o酶A硫酯鍵型3-磷酸腺苷-5’-磷酰硫酸?；o酶A22甲硫鍵型S-腺苷甲硫氨酸甲硫鍵型S-腺苷甲硫氨酸23三、

ATP以偶聯(lián)方式推動體內(nèi)非自發(fā)反應(yīng)ATP是自由能的載體，它推動那些不輸入自由能在熱力學(xué)上就不能進(jìn)行的反應(yīng)如細(xì)胞內(nèi)脂肪酸合成中，由乙酰輔酶A羧化為丙二酸單酰輔酶A這一步這樣的偶聯(lián)反應(yīng)中，酶是重要的偶聯(lián)劑三、ATP以偶聯(lián)方式推動體內(nèi)非自發(fā)反應(yīng)ATP是自由能的載體24底物水平磷酸化經(jīng)過代謝反應(yīng)，代謝物分子內(nèi)部產(chǎn)生高能鍵，在這些高能鍵水解時，釋放的能量，足以推動ADP或GDP磷酸化。這種底物氧化過程中產(chǎn)生的能量直接將ADP磷酸化生成ATP的過程，稱為底物水平磷酸化底物水平磷酸化經(jīng)過代謝反應(yīng)，代謝物分子內(nèi)部產(chǎn)生高能鍵，在這些25第三節(jié)

氧化磷酸化作用第三節(jié)

氧化磷酸化作用26動物生化第五章生物氧化1課件27

釋放的能量轉(zhuǎn)化成ATP被利用轉(zhuǎn)換為光和熱，散失一、生物氧化的特點生物氧化和有機(jī)物在體外氧化（燃燒）的實質(zhì)相同，都是脫氫、失電子或與氧結(jié)合，消耗氧氣，都生成C2O和H2O，所釋放的能量也相同。但二者進(jìn)行的方式和歷程卻不同：生物氧化

體外燃燒細(xì)胞內(nèi)溫和條件高溫或高壓、干燥條件（常溫、常壓、中性pH、水溶液）一系列酶促反應(yīng)無機(jī)催化劑逐步氧化放能，能量利用率高能量爆發(fā)釋放一、生物氧化的特點生物氧化和有機(jī)物在體外氧化（燃燒）的實質(zhì)相28動物生化第五章生物氧化1課件29二、兩條主要的呼吸鏈概念底物上的氫原于被脫氫酶激活后，經(jīng)一系列的電子載體，傳遞給氧而生成水。氫傳遞與氧化合的連鎖反應(yīng)稱為呼吸鏈或電子傳遞鏈二、兩條主要的呼吸鏈概念30呼吸鏈組成呼吸鏈位于線粒體內(nèi)膜形成呼吸酶集合體4個復(fù)合體NADH—Q還原酶琥珀酸—Q還原酶QH2—細(xì)胞色素c細(xì)胞色素c氧化酶2個單獨的成分輔酶Q細(xì)胞色素c呼吸鏈組成呼吸鏈位于線粒體內(nèi)膜形成呼吸酶集合體31動物生化第五章生物氧化1課件32動物生化第五章生物氧化1課件33兩種呼吸鏈NADHNADH-Q還原酶Q細(xì)胞色素還原酶細(xì)胞色素C細(xì)胞色素氧化酶O2琥珀酸-Q還原酶FADH2兩種呼吸鏈NADHNADH-QQ細(xì)胞色素細(xì)胞細(xì)胞色素O2琥珀34動物生化第五章生物氧化1課件35動物生化第五章生物氧化1課件36動物生化第五章生物氧化1課件37（一）NADH呼吸鏈NAD＋是呼吸鏈中底物脫氫氧化作用中主要的電子受體在底物的脫氫氧化作用中，NAD＋的煙酰胺環(huán)接受一個氫離子和兩個電子，另一個氫離子游離于溶液中，形成NADH十H＋反應(yīng)式（一）NADH呼吸鏈NAD＋是呼吸鏈中底物脫氫氧化作用中主381、NADH—Q還原酶催化的反應(yīng)1、NADH—Q還原酶催化的反應(yīng)39NADH—Q還原酶NADH-Q還原酶是一個大的蛋白質(zhì)復(fù)合體，F(xiàn)MN和鐵-硫中心（Fe-S）是該酶的輔基，輔酶Q是該酶的輔酶，由輔基或輔酶負(fù)責(zé)傳遞電子和氫。以FMN或FAD為輔基的蛋白質(zhì)統(tǒng)稱黃素蛋白。NADH—Q還原酶NADH-Q還原酶是一個大的蛋白質(zhì)復(fù)合體，40鐵硫中心（Fe-S中心）鐵硫中心主要以（Fe-S）(2Fe-2S)或(4Fe-4S)形式存在，鐵硫聚簇與蛋白質(zhì)結(jié)合稱為鐵硫蛋白。鐵硫中心（Fe-S中心）鐵硫中心主要以（Fe-S）(41動物生化第五章生物氧化1課件42輔酶Q輔酶Q是醌的衍生物，有一個長的類異戊二烯的尾（n個）。它也稱為泛醌n的數(shù)目因物種而異。哺乳動物n為10，即有10個異戊二烯單位，其符號為Ql0由于含有長的脂肪族側(cè)鏈，有利于在線粒體內(nèi)膜擴(kuò)散。Q是很活躍的電子載體,接受電子后還原為QH2。輔酶Q輔酶Q是醌的衍生物，有一個長的類異戊二烯的尾（n個）。43傳遞1：復(fù)合物I將來自NADH的電子傳遞給泛醌在NADH脫氫酶的作用下，NADH將一個氫負(fù)離子轉(zhuǎn)移給FMN，形成FMNH2。

＋H＋，＋H－－H＋，－e-－H＋，－e-

FMN————————→FMNH2——————→FMNH·——————→FMN

FMNH2經(jīng)兩步將2H傳給輔酶Q。輔酶Q一次接受一個電子，經(jīng)過半醌陰離子中間物（Q·－），最后達(dá)到充分還原態(tài)泛醌醇（QH2）。

＋e-＋e-，＋2H＋

Q→Q·－→QH2

每從NADH轉(zhuǎn)移一對電子給Q，將有4個質(zhì)子被轉(zhuǎn)移到膜間隙。

傳遞1：復(fù)合物I將來自NADH的電子傳遞給泛醌在NADH脫44動物生化第五章生物氧化1課件45動物生化第五章生物氧化1課件46動物生化第五章生物氧化1課件47動物生化第五章生物氧化1課件48傳遞2：復(fù)合物II將電子由琥珀酸轉(zhuǎn)移到泛醌

復(fù)合物II－琥珀酸-泛醌氧化還原酶（也稱琥珀酸脫氫酶復(fù)合物）接受來自琥珀酸的電子，同時催化Q還原為QH2。

復(fù)合物II催化的電子傳遞過程。來自琥珀酸的兩個電子轉(zhuǎn)移給Q，F(xiàn)AD被一個氫負(fù)離子還原；還原型黃素的兩個單電子傳遞給3個鐵-硫簇。這一過程釋放的自由能很少，沒有質(zhì)子跨膜，主要是將琥珀酸氧化的電子引入電子傳遞鏈中。

傳遞2：復(fù)合物II將電子由琥珀酸轉(zhuǎn)移到泛醌

復(fù)合物II－琥珀49動物生化第五章生物氧化1課件50輔酶Q可以接受來自復(fù)合物I或II的電子，然后再將電子傳給復(fù)合物III。幾種其它途徑的反應(yīng)也可以將電子傳給Q，如由甘油3-磷酸脫氫酶催化的反應(yīng)。

輔酶Q可以接受來自復(fù)合物I或II的電子，然后再將電子傳給復(fù)合51動物生化第五章生物氧化1課件522、電子從QH2—細(xì)胞色素c復(fù)合體的傳遞2、電子從QH2—細(xì)胞色素c復(fù)合體的傳遞53細(xì)胞色素輔酶Q獲得的電子再傳給QH2—細(xì)胞色素C還原酶復(fù)合體。復(fù)合體包括細(xì)胞色素b和c1，加上FeS。細(xì)胞色素(Cytochrome，Cyt)是一類傳遞電子的蛋白質(zhì)，它含有血紅素輔基。細(xì)胞色素輔酶Q獲得的電子再傳給QH2—細(xì)胞色素C還原酶復(fù)合體54細(xì)胞色素c和c1細(xì)胞色素b中的血紅素不與蛋白質(zhì)共價結(jié)合細(xì)胞色素c和c1中血紅素則通過硫醚鍵與蛋白質(zhì)共價相連結(jié)細(xì)胞色素c和c1細(xì)胞色素b中的血紅素不與蛋白質(zhì)共價結(jié)合55動物生化第五章生物氧化1課件56復(fù)合物III將電子由QH2傳給細(xì)胞色素c

復(fù)合物III又稱泛醌-細(xì)胞色素c氧化還原酶，含有9個或10個不同的亞基，一個[2Fe-2S]蛋白質(zhì)，細(xì)胞色素b和細(xì)胞色素c1。伴隨著一分子QH2的氧化，有4個質(zhì)子被轉(zhuǎn)移到線粒體膜間隙中（下圖），其中的兩個質(zhì)子來自QH2，另兩個來自基質(zhì)。單電子載體－細(xì)胞色素c接受電子，沿著內(nèi)膜的胞液側(cè)移動將其轉(zhuǎn)移給復(fù)合物IV。復(fù)合物III將電子由QH2傳給細(xì)胞色素c

復(fù)合物III又稱泛573、電子從細(xì)胞色素C傳遞給氧分子3、電子從細(xì)胞色素C傳遞給氧分子58細(xì)胞色素c氧化酶復(fù)合體還原型的Cytc將電子再傳遞給細(xì)胞色素c氧化酶復(fù)合體這個復(fù)合體包括細(xì)胞色素a、a3和Cu。a和a3具有不同的鐵卟啉輔基，稱為血紅素a。細(xì)胞色素c氧化酶復(fù)合體還原型的Cytc將電子再傳遞給細(xì)胞色59血紅素a血紅素a與c1和c的血紅素不同之處在于一個甲?；媪艘粋€甲基，一個碳?xì)滏湸媪艘蚁┗?。血紅素a血紅素a與c1和c的血紅素不同之處在于一個甲酰基代60也叫末端氧化酶。由cyt.a和a3組成復(fù)合物中除了含有鐵卟啉外，還含有2個銅原子（CuA，CuB）。Cyta與CuA相配合，cyta3與CuB相配合，當(dāng)電子傳遞時，在細(xì)胞色素的Fe3+Fe2+間循環(huán)，同時在Cu2+Cu+間循環(huán)，將電子從cytc直接傳遞給O2。細(xì)胞色素氧化酶也叫末端氧化酶。細(xì)胞色素氧化酶61復(fù)合物IV將電子從細(xì)胞色素c傳給O2

復(fù)合物IV－細(xì)胞色素c氧化酶是呼吸電子傳遞鏈的最后一個成分，它催化分子氧（O2）4電子還原形成水（2H2O），并將質(zhì)子轉(zhuǎn)移到膜間隙。哺乳動物的復(fù)合物IV是個二聚體，含有細(xì)胞色素a和a3，它們具有不同的還原電位。復(fù)合物IV還含有兩個銅離子（CuA和CuB），當(dāng)它們參與電子傳遞時，變換于Cu2+和Cu+兩種狀態(tài)之間。細(xì)胞色素c氧化酶對質(zhì)子濃度梯度的貢獻(xiàn)有兩種方式（下圖）。

每傳遞一對電子（即為了還原O2中的每一個氧原子）就轉(zhuǎn)移兩個H＋

當(dāng)氧被還原為水時消耗基質(zhì)2H＋。復(fù)合物IV將電子從細(xì)胞色素c傳給O2復(fù)合物IV－細(xì)胞色素c62動物生化第五章生物氧化1課件63（二）

FADH2呼吸鏈電子的傳遞是由FADH2傳給鐵硫中心，然后再傳給輔酶Q由輔酶Q到O2之間的電子傳遞與NADH呼吸鏈完全相同（二）FADH2呼吸鏈電子的傳遞是由FADH2傳給鐵64FADH2

FADH2是在三羧循環(huán)中由琥珀酸氧化成延胡索酸時形成。琥珀酸脫氫酶的輔基是黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)。動物體內(nèi)磷酸甘油脫氫酶和脂酰CoA脫氫酶的輔基也是FAD。FADH2FADH2是在三羧循環(huán)中由琥珀酸氧化成延胡索酸時65電子傳遞鏈的排列順序從NADH和FADH2到O2之間的電子傳遞體在呼吸鏈中的排列順序是按照它們的還原電勢大小排成的這個序列與它們對電子親和力的不斷增加順序相吻合2O細(xì)胞色素cNADH-QNADHQHc還原酶細(xì)胞色素FMNFeSCytbCytc琥珀酸還原酶Q-琥珀酸FeSFMNCoQ10-c氧化酶CytcCytaa3+Cu2+1電子傳遞鏈的排列順序從NADH和FADH2到O2之間的電子66三、胞液中NADH的氧化胞液中的NADH不能通過線粒體內(nèi)膜而進(jìn)入線粒體胞液中的NADH是怎么被氧化呢?蘋果酸穿梭作用磷酸甘油穿梭作用三、胞液中NADH的氧化胞液中的NADH不能通過線粒體內(nèi)膜而67動物生化第五章生物氧化1課件68蘋果酸穿梭作用主要在肝臟和心肌等組織蘋果酸穿梭作用主要在肝臟和心肌等組織69動物生化第五章生物氧化1課件70磷酸甘油穿梭作用在某些肌肉組織和大腦里磷酸甘油穿梭作用在某些肌肉組織和大腦里71動物生化第五章生物氧化1課件72

四、氧化磷酸化作用氧化磷酸化的部位真核生物氧化磷酸化在線粒體中進(jìn)行氧化磷酸化的概念NADH和FADH2帶著轉(zhuǎn)移潛勢很高的電子，在呼吸鏈傳遞給氧的過程中，同時逐步釋放出自由能。使ADP十PiATP，這個過程稱為氧化磷酸化作用(oxidativephosphorylation)。

四、氧化磷酸化作用氧化磷酸化的部位73NADH呼吸鏈的總反應(yīng)

NADH十H＋十1／2O2

十3Pi十3ADPNAD＋十3ATP十4H2OP：O比值消耗一摩爾氧原子時，有多少摩爾原子的無機(jī)磷被脂化成有機(jī)磷，即產(chǎn)生多少的ATPNADH呼吸鏈的總反應(yīng)NADH十H＋十1／2O274呼吸鏈傳遞時自由能的下降根據(jù)熱力學(xué)測定從NADH到低能量的NADH—Q還原酶的FeS中心時，電子傳遞產(chǎn)生自由能(△G)為一50.24kJ／mol電子從細(xì)胞色素b—C1，△G為一41.87kJ／mol在細(xì)胞色索C氧化酶復(fù)合體中從細(xì)胞色素a到O2，△G為一100.48kJ／mol這些氧化還原反應(yīng)都放出足夠的能量，可以在標(biāo)準(zhǔn)狀況下推動ATP的合成(△G＝一30.56kJ／mol)其它電子傳遞反應(yīng)，即在輔酶Q和細(xì)胞色素c之間其△G值太小，不足以支持ATP的生成呼吸鏈傳遞時自由能的下降根據(jù)熱力學(xué)測定75呼吸鏈傳遞時自由能的下降圖呼吸鏈傳遞時自由能的下降圖76兩種呼吸鏈NADHNADH-Q還原酶Q細(xì)胞色素還原酶細(xì)胞色素C細(xì)胞色素氧化酶O2琥珀酸-Q還原酶FADH2兩種呼吸鏈NADHNADH-QQ細(xì)胞色素細(xì)胞細(xì)胞色素O2琥珀77呼吸鏈傳遞時ATP的產(chǎn)生根據(jù)以上能量的測定及抑制阻斷實驗都證明，當(dāng)電子從NADH或FADH2經(jīng)過呼吸鏈而傳遞到氧時，在呼吸鏈的三個部位產(chǎn)生ATP部位I是NADH—Q還原酶復(fù)合體部位Ⅱ是QH2—細(xì)胞色素C還原酶復(fù)合體部位Ⅲ是細(xì)胞色素c氧化酶復(fù)合體每一部位產(chǎn)生1分子ATP，所以NADH呼吸鏈產(chǎn)生3分子ATP，而FADH2只在部位Ⅱ、Ⅲ產(chǎn)生2個ATPNDAH氧化P/O=3FADH2氧化P/O=2呼吸鏈傳遞時ATP的產(chǎn)生根據(jù)以上能量的測定及抑制阻斷實驗都證78電子傳遞抑制劑抑制劑魚滕酮等可以抑制NADH電子傳遞給輔酶Q，因此部位I不生成ATP，但不抑制FADH2的電子傳遞，因此FADH2呼吸鏈仍能獲得ATP抗霉素A抑制細(xì)胞色素b電子傳給C1，因此部位Ⅱ形成不了ATP氰化物(CN—)、疊氮(N3—)化物和一氧化碳抑制細(xì)胞色素氧化酶電子傳遞給氧，所以部位Ⅲ不產(chǎn)生ATP電子傳遞抑制劑抑制劑魚滕酮等可以抑制NADH電子傳遞給輔酶79電子傳遞抑制劑圖電子傳遞抑制劑圖80五、化學(xué)滲透假說

——氧化磷酸化的作用機(jī)理電子沿呼吸鏈傳遞時釋出的能量用于形成一種跨線粒體內(nèi)膜的質(zhì)子梯度這種梯度用以驅(qū)動ATP的合成ATP真正的合成是通過ATP酶。五、化學(xué)滲透假說

——氧化磷酸化的作用機(jī)81氧化磷酸化機(jī)制氧化磷酸化機(jī)制82ATP酶復(fù)合體ATP酶復(fù)合體83第五節(jié)

其他生物氧化體系第五節(jié)

其他生物氧化體系84一、需氧脫氫酶生物體內(nèi)還有一類需氧脫氫酶，即在有氧條件下才脫氫。脫下的氫立即交給分子氧，使其激活生成H2O2。一、需氧脫氫酶生物體內(nèi)還有一類需氧脫氫酶，即在有氧條件下才脫85二、過氧化氫酶和過氧化物酶過氧化氫酶和過氧化物酶都是以鐵卟啉為輔基的酶類。在生物氧化過程中，它們并不參與傳遞氫和電子的作用，主要分解生物氧化中產(chǎn)生的H2O2。二、過氧化氫酶和過氧化物酶86三、加氧酶加單氧酶

它能使多種脂溶性物質(zhì)，諸如藥物、毒物、類固醇等化合物氧化。它所催化的反應(yīng)，都是在底物分子中加一個氧原子，因此稱為加單氧酶。它氧化固醇類激素是通過NADPH、細(xì)胞色素P450及氧而進(jìn)行的，這個反應(yīng)需要Mg2+

加氧酶三、加氧酶加單氧酶87四、超氧化物歧化酶超氧化物歧化酶，簡稱SOD(superoxidedismutase)是一類廣泛存在于動、植物及微生物中的含金屬酶類。功能是催化超氧離子自由基的歧化反應(yīng)。四、超氧化物歧化酶超氧化物歧化酶，簡稱SOD(supero88小結(jié)氧化磷酸化是由兩個緊密偶聯(lián)的現(xiàn)象組成的。（1）底物通過呼吸電子傳遞鏈被氧化，同時伴隨著質(zhì)子跨內(nèi)線粒體膜的轉(zhuǎn)移，產(chǎn)生一個質(zhì)子濃度梯度；（2）通過質(zhì)子沿ATP合成酶中的通道向線粒體基質(zhì)的流動驅(qū)動ATP的生成。

由蛋白質(zhì)和輔助因子組成的復(fù)合物I～I(xiàn)V和ATP合成酶參與氧化磷酸化。電子流通過這些復(fù)合物一般是根據(jù)不同成分的相對電位進(jìn)行的。來自NADH的電子流通過復(fù)合物I，III，IV；而來自琥珀酸的電子流是經(jīng)過復(fù)合物II引入的。幾種輔助因子參與電子轉(zhuǎn)移，其中包括FMN，F(xiàn)AD，鐵-硫簇，銅原子，細(xì)胞色素和泛醌。泛醌連接著復(fù)合物I，II和復(fù)合物III，而細(xì)胞色素c連接著復(fù)合物III和復(fù)合物IV。

小結(jié)氧化磷酸化是由兩個緊密偶聯(lián)的現(xiàn)象組成的。（1）底物通過89電子通過復(fù)合物I、復(fù)合物III和復(fù)合物IV轉(zhuǎn)移時都會導(dǎo)致質(zhì)子移位到膜間隙，但通過復(fù)合物II的電子轉(zhuǎn)移對質(zhì)子濃度梯度沒有貢獻(xiàn)。復(fù)合物IV最后將電子從細(xì)胞色素c轉(zhuǎn)移給O2，生成H2O。

質(zhì)子經(jīng)過FoF1ATP合成酶中的Fo成分重新進(jìn)入線粒體基質(zhì)。質(zhì)子流驅(qū)動F1ATP合成酶將ADP和Pi合成為ATP。

胞液中的NADH進(jìn)入線粒體內(nèi)有兩種途徑：甘油磷酸穿梭途徑和蘋果酸-天冬氨酸穿梭途徑。胞液中的NADH經(jīng)甘油磷酸穿梭途徑轉(zhuǎn)換為線粒體的QH2；經(jīng)蘋果酸-天冬氨酸穿梭途徑轉(zhuǎn)換為線粒體的NADH。

電子通過復(fù)合物I、復(fù)合物III和復(fù)合物IV轉(zhuǎn)移時都會導(dǎo)致質(zhì)子90名詞術(shù)語呼吸電子傳遞鏈（respiratoryelectron-transportchain）：

由一系列可作為電子載體的酶復(fù)合體和輔助因子構(gòu)成，可將來自還原型輔酶或底物的電子傳遞給有氧代謝的最終電子受體分子氧（O2）。

氧化磷酸化(oxidativephosphorylation)：

電子從一個底物傳遞給分子氧的氧化與酶催化的由ADP和Pi生成ATP的磷酸化相偶聯(lián)的過程。

化學(xué)滲透理論(chemiosmotictheory)：

一種學(xué)說，主要論點是底物氧化期間建立的質(zhì)子濃度梯度提供了驅(qū)動由ADP和Pi形成ATP的能量。

名詞術(shù)語呼吸電子傳遞鏈（respiratoryelectr91P/O比(P/Oratio)：

在氧化磷酸化中，每1/2O2被還原時形成的ATP的摩爾數(shù)。電子從NADH傳遞給O2時，P/O比為3，而電子從FADH2傳遞給O2時，P/O比為2。

高能化合物(highenergycompound)：

在標(biāo)準(zhǔn)條件下水解時自由能大幅度減少的化合物。一般是指水解釋放的能量能驅(qū)動ADP磷酸化合成ATP的化合物。

P/O比(P/Oratio)：

在氧化磷酸化中，每1/92思考題三羧酸循環(huán)沒有氧參與，為何被稱為“有氧氧化”？細(xì)胞中的NADH是如何氧化的，有哪些不同的方式？思考題三羧酸循環(huán)沒有氧參與，為何被稱為“有氧氧化”？931、稱取25mg蛋白酶配成25mL溶液，取2mL溶液測得含蛋白氮0.2mg，另取0.1mL溶液測酶活力，結(jié)果每小時可以水解酪蛋白產(chǎn)生1500μg酪氨酸，假定1個酶活力單位定義為每分鐘產(chǎn)生1μg酪氨酸的酶量，請計算：（1）酶溶液的蛋白濃度及比活力。（2）每克純酶制劑的總蛋白含量及總活力。1、稱取25mg蛋白酶配成25mL溶液，取2mL溶液測得含蛋942、

對于一個遵循米氏動力學(xué)的酶而言，當(dāng)[S]=Km時，若V=35μmol/min，Vmax是多少μmol/min？當(dāng)[S]=2×10-5mol/L，V=40μmol/min，這個酶的Km是多少？2、

對于一個遵循米氏動力學(xué)的酶而言，當(dāng)[S]=Km時，若V953、某酶的初提取液經(jīng)過一次純化后，竟測定得到下列數(shù)據(jù)：試計算比活力、百分產(chǎn)量及純化倍數(shù)。

體積/ml

活力單位/（U/ml）

蛋白質(zhì)/（mg/ml）

初提取液

120

200

10

（NH4）2SO4鹽析

5

810

4.5

3、某酶的初提取液經(jīng)過一次純化后，竟測定得到下列數(shù)據(jù)：試計算964、從肝細(xì)胞中提取某蛋白酶的粗提液300mL，含有150mg蛋白質(zhì)，總活力是360U。經(jīng)過幾步純化后得到4mL酶制品，含有0.08mg蛋白質(zhì)，總活力是288U。問整個純化過程的回收率是多少？純化倍數(shù)是多少？4、從肝細(xì)胞中提取某蛋白酶的粗提液300mL，含有150mg975、在一組10ml的反應(yīng)體系中，加入不同濃度的底物，分別測定反應(yīng)初速度，得數(shù)據(jù)如下：[s]mol/Lv(μmol/min)5.0×10-70.00965.0×10-60.0715.0×10-50.205.0×10-40.255.0×10-30.25

5.0×10-20.25不作圖計算：（１）Ｖmax和Km。（２）計算[S]=1.0×10-6mol/L和[S]=1.0×10-1mol/L時的Ｖ。（３）假如每一個反應(yīng)體系中酶濃度增加至４倍時,KmＶmax是多少？當(dāng)[S]=5.0×10-5mol/L時，Ｖ是多少？5、在一組10ml的反應(yīng)體系中，加入不同濃度的底物，分別測定98第五章生物氧化第五章生物氧化99講授內(nèi)容第一節(jié)自由能第二節(jié)ATP第三節(jié)氧化磷酸化作用第四節(jié)其他生物氧化體系講授內(nèi)容第一節(jié)自由能100教學(xué)目標(biāo)熟悉氧化與還原反應(yīng)是如何通過兩種電子傳遞鏈偶聯(lián)的了解化學(xué)滲透理論的要點，以及電子傳遞是如何與ADP的磷酸化偶聯(lián)的熟悉胞液中的NADH轉(zhuǎn)換為線粒體中的NADH的途徑教學(xué)目標(biāo)熟悉氧化與還原反應(yīng)是如何通過兩種電子傳遞鏈偶聯(lián)的101生物能量的獲得光能（太陽能）光能營養(yǎng)生物——植物和微生物通過光合作用將光能轉(zhuǎn)變成有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能化學(xué)能化能營養(yǎng)生物——動物和人通過生物氧化作用將有機(jī)物質(zhì)（主要是各種光合作用產(chǎn)物）氧化分解，使存儲的穩(wěn)定的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成ATP中活躍的化學(xué)能，ATP直接用于需要能量的各種生命活動生物能量的獲得光能（太陽能）102生物氧化概念營養(yǎng)物質(zhì)在生物體內(nèi)氧化分解成H2O和CO2并釋放能量的過程稱為生物氧化（biologicaloxidation）生物氧化通常需要消耗氧，所以又稱為呼吸作用因為是在體內(nèi)組織細(xì)胞中進(jìn)行的，所以又稱為細(xì)胞氧化生物氧化概念營養(yǎng)物質(zhì)在生物體內(nèi)氧化分解成H2O和CO2并釋放103動物生化第五章生物氧化1課件104第一節(jié)自由能第一節(jié)自由能105生物體能量代謝服從能量守恒定律熱力學(xué)第一定律（能量守恒定律）能量既不能創(chuàng)造也不能消滅，只能從一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式熱力學(xué)第一定律不能預(yù)測某一反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行。生物體能量代謝服從能量守恒定律熱力學(xué)第一定律（能量守恒定律）106生物體能量代謝服從熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律熱的傳導(dǎo)只能由高溫物體傳至低溫物體。任何一種物理或化學(xué)的過程都自發(fā)地趨向于增加體系與環(huán)境的總熵生物體能量代謝服從熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律107自由能自由能是生物體（或恒溫恒壓下）用來作功的能量在沒有作功條件時，自由能將轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮軉适ъ厥侵富靵y度或無序性，是一種無用的能自由能自由能108自由能的作用在恒溫恒壓條件（生物體系內(nèi)）下

ΔG=ΔH-TΔSG＜0時，體系的反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行（為放能反應(yīng)）ΔG＞0時，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，當(dāng)給體系補(bǔ)充自由能時，才能推動反應(yīng)進(jìn)行（為吸能反應(yīng)）ΔG＝0時，表明體系已處于平衡狀態(tài)化能營養(yǎng)生物都是從食物氧化的自發(fā)過程中獲取自由能來完成生命活動！自由能的作用在恒溫恒壓條件（生物體系內(nèi)）下109第二節(jié)

ATP第二節(jié)

ATP110一、

ATP是生物體中自由能的通用貨幣分解代謝釋放的能量并不能直接被細(xì)胞利用，必須經(jīng)一類高能物質(zhì)——其中最主要的是三磷酸腺苷(ATP)暫時儲存起來也就是說，并不是任何形式的能都可被細(xì)胞利用，細(xì)胞直接利用的僅僅是三磷酸腺苷(ATP)一類高能化合物中所儲存的能量ATP在生物體內(nèi)能量交換中之所以起著核心的作用一、ATP是生物體中自由能的通用貨幣分解代謝釋放的能量并不111ATP是機(jī)體內(nèi)直接用以做功的形式在ATP三個磷酸基團(tuán)中含有兩個磷酸酐鍵，成為高能分子當(dāng)ATP水解為二磷酸腺苷(ADP)和磷酸(Pi)時，或水解為磷酸腺苷(AMP)和焦磷酸(PPi)時，能釋放出大量能量ATP是機(jī)體內(nèi)直接用以做功的形式在ATP三個磷酸基團(tuán)中含有兩112

ATP推動體內(nèi)任何一種需要自由能的反應(yīng)

ATP推動體內(nèi)任何一種需要自由能的反應(yīng)113二、ATP具有較高的磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移潛勢ATP當(dāng)水解時具有較強(qiáng)的趨勢將末端磷酸基轉(zhuǎn)移給水。即具有較高的磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移的潛勢生物體內(nèi)除ATP外還有一些化合物也有很高的轉(zhuǎn)移磷酸基的潛勢磷酸烯醇式丙酮酸等的磷酸基轉(zhuǎn)移潛勢比ATP高。意味著它們能將磷酸基轉(zhuǎn)移給ADP而生成ATP糖降解中許多產(chǎn)物都如此二、ATP具有較高的磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移潛勢ATP當(dāng)水解時具有較強(qiáng)的114磷氧鍵型（—O-P)酰基磷酸化合物1,3-二磷酸甘油酸乙酰磷酸磷氧鍵型（—O-P)?；姿峄衔?,3-二磷酸甘油酸乙酰磷115酰基磷酸化合物氨甲酰磷酸?；佘账岚滨；佘账狨；姿峄衔锇奔柞Ａ姿狨；佘账岚滨；佘账?16焦磷酸化合物ATP（三磷酸腺苷）焦磷酸ADP（二磷酸腺苷）焦磷酸化合物ATP（三磷酸腺苷）焦磷酸ADP（二磷酸腺苷）117烯醇式磷酸化合物磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）磷氧鍵型：?；姿峄衔铩⒔沽姿峄衔?、烯醇式磷酸化合物烯醇式磷酸化合物磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）磷氧鍵型：酰基磷酸118氮磷鍵型（如胍基磷酸化合物）磷酸肌酸磷酸精氨酸這兩種高能化合物在生物體內(nèi)起儲存能量的作用。氮磷鍵型（如胍基磷酸化合物）磷酸肌酸磷酸精氨酸這兩種高能化合119硫酯鍵型3-磷酸腺苷-5’-磷酰硫酸酰基輔酶A硫酯鍵型3-磷酸腺苷-5’-磷酰硫酸?；o酶A120甲硫鍵型S-腺苷甲硫氨酸甲硫鍵型S-腺苷甲硫氨酸121三、

ATP以偶聯(lián)方式推動體內(nèi)非自發(fā)反應(yīng)ATP是自由能的載體，它推動那些不輸入自由能在熱力學(xué)上就不能進(jìn)行的反應(yīng)如細(xì)胞內(nèi)脂肪酸合成中，由乙酰輔酶A羧化為丙二酸單酰輔酶A這一步這樣的偶聯(lián)反應(yīng)中，酶是重要的偶聯(lián)劑三、ATP以偶聯(lián)方式推動體內(nèi)非自發(fā)反應(yīng)ATP是自由能的載體122底物水平磷酸化經(jīng)過代謝反應(yīng)，代謝物分子內(nèi)部產(chǎn)生高能鍵，在這些高能鍵水解時，釋放的能量，足以推動ADP或GDP磷酸化。這種底物氧化過程中產(chǎn)生的能量直接將ADP磷酸化生成ATP的過程，稱為底物水平磷酸化底物水平磷酸化經(jīng)過代謝反應(yīng)，代謝物分子內(nèi)部產(chǎn)生高能鍵，在這些123第三節(jié)

氧化磷酸化作用第三節(jié)

氧化磷酸化作用124動物生化第五章生物氧化1課件125

釋放的能量轉(zhuǎn)化成ATP被利用轉(zhuǎn)換為光和熱，散失一、生物氧化的特點生物氧化和有機(jī)物在體外氧化（燃燒）的實質(zhì)相同，都是脫氫、失電子或與氧結(jié)合，消耗氧氣，都生成C2O和H2O，所釋放的能量也相同。但二者進(jìn)行的方式和歷程卻不同：生物氧化

體外燃燒細(xì)胞內(nèi)溫和條件高溫或高壓、干燥條件（常溫、常壓、中性pH、水溶液）一系列酶促反應(yīng)無機(jī)催化劑逐步氧化放能，能量利用率高能量爆發(fā)釋放一、生物氧化的特點生物氧化和有機(jī)物在體外氧化（燃燒）的實質(zhì)相126動物生化第五章生物氧化1課件127二、兩條主要的呼吸鏈概念底物上的氫原于被脫氫酶激活后，經(jīng)一系列的電子載體，傳遞給氧而生成水。氫傳遞與氧化合的連鎖反應(yīng)稱為呼吸鏈或電子傳遞鏈二、兩條主要的呼吸鏈概念128呼吸鏈組成呼吸鏈位于線粒體內(nèi)膜形成呼吸酶集合體4個復(fù)合體NADH—Q還原酶琥珀酸—Q還原酶QH2—細(xì)胞色素c細(xì)胞色素c氧化酶2個單獨的成分輔酶Q細(xì)胞色素c呼吸鏈組成呼吸鏈位于線粒體內(nèi)膜形成呼吸酶集合體129動物生化第五章生物氧化1課件130動物生化第五章生物氧化1課件131兩種呼吸鏈NADHNADH-Q還原酶Q細(xì)胞色素還原酶細(xì)胞色素C細(xì)胞色素氧化酶O2琥珀酸-Q還原酶FADH2兩種呼吸鏈NADHNADH-QQ細(xì)胞色素細(xì)胞細(xì)胞色素O2琥珀132動物生化第五章生物氧化1課件133動物生化第五章生物氧化1課件134動物生化第五章生物氧化1課件135（一）NADH呼吸鏈NAD＋是呼吸鏈中底物脫氫氧化作用中主要的電子受體在底物的脫氫氧化作用中，NAD＋的煙酰胺環(huán)接受一個氫離子和兩個電子，另一個氫離子游離于溶液中，形成NADH十H＋反應(yīng)式（一）NADH呼吸鏈NAD＋是呼吸鏈中底物脫氫氧化作用中主1361、NADH—Q還原酶催化的反應(yīng)1、NADH—Q還原酶催化的反應(yīng)137NADH—Q還原酶NADH-Q還原酶是一個大的蛋白質(zhì)復(fù)合體，F(xiàn)MN和鐵-硫中心（Fe-S）是該酶的輔基，輔酶Q是該酶的輔酶，由輔基或輔酶負(fù)責(zé)傳遞電子和氫。以FMN或FAD為輔基的蛋白質(zhì)統(tǒng)稱黃素蛋白。NADH—Q還原酶NADH-Q還原酶是一個大的蛋白質(zhì)復(fù)合體，138鐵硫中心（Fe-S中心）鐵硫中心主要以（Fe-S）(2Fe-2S)或(4Fe-4S)形式存在，鐵硫聚簇與蛋白質(zhì)結(jié)合稱為鐵硫蛋白。鐵硫中心（Fe-S中心）鐵硫中心主要以（Fe-S）(139動物生化第五章生物氧化1課件140輔酶Q輔酶Q是醌的衍生物，有一個長的類異戊二烯的尾（n個）。它也稱為泛醌n的數(shù)目因物種而異。哺乳動物n為10，即有10個異戊二烯單位，其符號為Ql0由于含有長的脂肪族側(cè)鏈，有利于在線粒體內(nèi)膜擴(kuò)散。Q是很活躍的電子載體,接受電子后還原為QH2。輔酶Q輔酶Q是醌的衍生物，有一個長的類異戊二烯的尾（n個）。141傳遞1：復(fù)合物I將來自NADH的電子傳遞給泛醌在NADH脫氫酶的作用下，NADH將一個氫負(fù)離子轉(zhuǎn)移給FMN，形成FMNH2。

＋H＋，＋H－－H＋，－e-－H＋，－e-

FMN————————→FMNH2——————→FMNH·——————→FMN

FMNH2經(jīng)兩步將2H傳給輔酶Q。輔酶Q一次接受一個電子，經(jīng)過半醌陰離子中間物（Q·－），最后達(dá)到充分還原態(tài)泛醌醇（QH2）。

＋e-＋e-，＋2H＋

Q→Q·－→QH2

每從NADH轉(zhuǎn)移一對電子給Q，將有4個質(zhì)子被轉(zhuǎn)移到膜間隙。

傳遞1：復(fù)合物I將來自NADH的電子傳遞給泛醌在NADH脫142動物生化第五章生物氧化1課件143動物生化第五章生物氧化1課件144動物生化第五章生物氧化1課件145動物生化第五章生物氧化1課件146傳遞2：復(fù)合物II將電子由琥珀酸轉(zhuǎn)移到泛醌

復(fù)合物II－琥珀酸-泛醌氧化還原酶（也稱琥珀酸脫氫酶復(fù)合物）接受來自琥珀酸的電子，同時催化Q還原為QH2。

復(fù)合物II催化的電子傳遞過程。來自琥珀酸的兩個電子轉(zhuǎn)移給Q，F(xiàn)AD被一個氫負(fù)離子還原；還原型黃素的兩個單電子傳遞給3個鐵-硫簇。這一過程釋放的自由能很少，沒有質(zhì)子跨膜，主要是將琥珀酸氧化的電子引入電子傳遞鏈中。

傳遞2：復(fù)合物II將電子由琥珀酸轉(zhuǎn)移到泛醌

復(fù)合物II－琥珀147動物生化第五章生物氧化1課件148輔酶Q可以接受來自復(fù)合物I或II的電子，然后再將電子傳給復(fù)合物III。幾種其它途徑的反應(yīng)也可以將電子傳給Q，如由甘油3-磷酸脫氫酶催化的反應(yīng)。

輔酶Q可以接受來自復(fù)合物I或II的電子，然后再將電子傳給復(fù)合149動物生化第五章生物氧化1課件1502、電子從QH2—細(xì)胞色素c復(fù)合體的傳遞2、電子從QH2—細(xì)胞色素c復(fù)合體的傳遞151細(xì)胞色素輔酶Q獲得的電子再傳給QH2—細(xì)胞色素C還原酶復(fù)合體。復(fù)合體包括細(xì)胞色素b和c1，加上FeS。細(xì)胞色素(Cytochrome，Cyt)是一類傳遞電子的蛋白質(zhì)，它含有血紅素輔基。細(xì)胞色素輔酶Q獲得的電子再傳給QH2—細(xì)胞色素C還原酶復(fù)合體152細(xì)胞色素c和c1細(xì)胞色素b中的血紅素不與蛋白質(zhì)共價結(jié)合細(xì)胞色素c和c1中血紅素則通過硫醚鍵與蛋白質(zhì)共價相連結(jié)細(xì)胞色素c和c1細(xì)胞色素b中的血紅素不與蛋白質(zhì)共價結(jié)合153動物生化第五章生物氧化1課件154復(fù)合物III將電子由QH2傳給細(xì)胞色素c

復(fù)合物III又稱泛醌-細(xì)胞色素c氧化還原酶，含有9個或10個不同的亞基，一個[2Fe-2S]蛋白質(zhì)，細(xì)胞色素b和細(xì)胞色素c1。伴隨著一分子QH2的氧化，有4個質(zhì)子被轉(zhuǎn)移到線粒體膜間隙中（下圖），其中的兩個質(zhì)子來自QH2，另兩個來自基質(zhì)。單電子載體－細(xì)胞色素c接受電子，沿著內(nèi)膜的胞液側(cè)移動將其轉(zhuǎn)移給復(fù)合物IV。復(fù)合物III將電子由QH2傳給細(xì)胞色素c

復(fù)合物III又稱泛1553、電子從細(xì)胞色素C傳遞給氧分子3、電子從細(xì)胞色素C傳遞給氧分子156細(xì)胞色素c氧化酶復(fù)合體還原型的Cytc將電子再傳遞給細(xì)胞色素c氧化酶復(fù)合體這個復(fù)合體包括細(xì)胞色素a、a3和Cu。a和a3具有不同的鐵卟啉輔基，稱為血紅素a。細(xì)胞色素c氧化酶復(fù)合體還原型的Cytc將電子再傳遞給細(xì)胞色157血紅素a血紅素a與c1和c的血紅素不同之處在于一個甲?；媪艘粋€甲基，一個碳?xì)滏湸媪艘蚁┗Ｑt素a血紅素a與c1和c的血紅素不同之處在于一個甲?；?58也叫末端氧化酶。由cyt.a和a3組成復(fù)合物中除了含有鐵卟啉外，還含有2個銅原子（CuA，CuB）。Cyta與CuA相配合，cyta3與CuB相配合，當(dāng)電子傳遞時，在細(xì)胞色素的Fe3+Fe2+間循環(huán)，同時在Cu2+Cu+間循環(huán)，將電子從cytc直接傳遞給O2。細(xì)胞色素氧化酶也叫末端氧化酶。細(xì)胞色素氧化酶159復(fù)合物IV將電子從細(xì)胞色素c傳給O2

復(fù)合物IV－細(xì)胞色素c氧化酶是呼吸電子傳遞鏈的最后一個成分，它催化分子氧（O2）4電子還原形成水（2H2O），并將質(zhì)子轉(zhuǎn)移到膜間隙。哺乳動物的復(fù)合物IV是個二聚體，含有細(xì)胞色素a和a3，它們具有不同的還原電位。復(fù)合物IV還含有兩個銅離子（CuA和CuB），當(dāng)它們參與電子傳遞時，變換于Cu2+和Cu+兩種狀態(tài)之間。細(xì)胞色素c氧化酶對質(zhì)子濃度梯度的貢獻(xiàn)有兩種方式（下圖）。

每傳遞一對電子（即為了還原O2中的每一個氧原子）就轉(zhuǎn)移兩個H＋

當(dāng)氧被還原為水時消耗基質(zhì)2H＋。復(fù)合物IV將電子從細(xì)胞色素c傳給O2復(fù)合物IV－細(xì)胞色素c160動物生化第五章生物氧化1課件161（二）

FADH2呼吸鏈電子的傳遞是由FADH2傳給鐵硫中心，然后再傳給輔酶Q由輔酶Q到O2之間的電子傳遞與NADH呼吸鏈完全相同（二）FADH2呼吸鏈電子的傳遞是由FADH2傳給鐵162FADH2

FADH2是在三羧循環(huán)中由琥珀酸氧化成延胡索酸時形成。琥珀酸脫氫酶的輔基是黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)。動物體內(nèi)磷酸甘油脫氫酶和脂酰CoA脫氫酶的輔基也是FAD。FADH2FADH2是在三羧循環(huán)中由琥珀酸氧化成延胡索酸時163電子傳遞鏈的排列順序從NADH和FADH2到O2之間的電子傳遞體在呼吸鏈中的排列順序是按照它們的還原電勢大小排成的這個序列與它們對電子親和力的不斷增加順序相吻合2O細(xì)胞色素cNADH-QNADHQHc還原酶細(xì)胞色素FMNFeSCytbCytc琥珀酸還原酶Q-琥珀酸FeSFMNCoQ10-c氧化酶CytcCytaa3+Cu2+1電子傳遞鏈的排列順序從NADH和FADH2到O2之間的電子164三、胞液中NADH的氧化胞液中的NADH不能通過線粒體內(nèi)膜而進(jìn)入線粒體胞液中的NADH是怎么被氧化呢?蘋果酸穿梭作用磷酸甘油穿梭作用三、胞液中NADH的氧化胞液中的NADH不能通過線粒體內(nèi)膜而165動物生化第五章生物氧化1課件166蘋果酸穿梭作用主要在肝臟和心肌等組織蘋果酸穿梭作用主要在肝臟和心肌等組織167動物生化第五章生物氧化1課件168磷酸甘油穿梭作用在某些肌肉組織和大腦里磷酸甘油穿梭作用在某些肌肉組織和大腦里169動物生化第五章生物氧化1課件170

四、氧化磷酸化作用氧化磷酸化的部位真核生物氧化磷酸化在線粒體中進(jìn)行氧化磷酸化的概念NADH和FADH2帶著轉(zhuǎn)移潛勢很高的電子，在呼吸鏈傳遞給氧的過程中，同時逐步釋放出自由能。使ADP十PiATP，這個過程稱為氧化磷酸化作用(oxidativephosphorylation)。

四、氧化磷酸化作用氧化磷酸化的部位171NADH呼吸鏈的總反應(yīng)

NADH十H＋十1／2O2

十3Pi十3ADPNAD＋十3ATP十4H2OP：O比值消耗一摩爾氧原子時，有多少摩爾原子的無機(jī)磷被脂化成有機(jī)磷，即產(chǎn)生多少的ATPNADH呼吸鏈的總反應(yīng)NADH十H＋十1／2O2172呼吸鏈傳遞時自由能的下降根據(jù)熱力學(xué)測定從NADH到低能量的NADH—Q還原酶的FeS中心時，電子傳遞產(chǎn)生自由能(△G)為一50.24kJ／mol電子從細(xì)胞色素b—C1，△G為一41.87kJ／mol在細(xì)胞色索C氧化酶復(fù)合體中從細(xì)胞色素a到O2，△G為一100.48kJ／mol這些氧化還原反應(yīng)都放出足夠的能量，可以在標(biāo)準(zhǔn)狀況下推動ATP的合成(△G＝一30.56kJ／mol)其它電子傳遞反應(yīng)，即在輔酶Q和細(xì)胞色素c之間其△G值太小，不足以支持ATP的生成呼吸鏈傳遞時自由能的下降根據(jù)熱力學(xué)測定173呼吸鏈傳遞時自由能的下降圖呼吸鏈傳遞時自由能的下降圖174兩種呼吸鏈NADHNADH-Q還原酶Q細(xì)胞色素還原酶細(xì)胞色素C細(xì)胞色素氧化酶O2琥珀酸-Q還原酶FADH2兩種呼吸鏈NADHNADH-QQ細(xì)胞色素細(xì)胞細(xì)胞色素O2琥珀175呼吸鏈傳遞時ATP的產(chǎn)生根據(jù)以上能量的測定及抑制阻斷實驗都證明，當(dāng)電子從NADH或FADH2經(jīng)過呼吸鏈而傳遞到氧時，在呼吸鏈的三個部位產(chǎn)生ATP部位I是NADH—Q還原酶復(fù)合體部位Ⅱ是QH2—細(xì)胞色素C還原酶復(fù)合體部位Ⅲ是細(xì)胞色素c氧化酶復(fù)合體每一部位產(chǎn)生1分子ATP，所以NADH呼吸鏈產(chǎn)生3分子ATP，而FADH2只在部位Ⅱ、Ⅲ產(chǎn)生2個ATPNDAH氧化P/O=3FADH2氧化P/O=2呼吸鏈傳遞時ATP的產(chǎn)生根據(jù)以上能量的測定及抑制阻斷實驗都證176電子傳遞抑制劑抑制劑魚滕酮等可以抑制NADH電子傳遞給輔酶Q，因此部位I不生成ATP，但不抑制FADH2的電子傳遞，因此FADH2呼吸鏈仍能獲得ATP抗霉素A抑制細(xì)胞色素b電子傳給C1，因此部位Ⅱ形成不了ATP氰化物(CN—)、疊氮(N3—)化物和一氧化碳抑制細(xì)胞色素氧化酶電子傳遞給氧，所以部位Ⅲ不產(chǎn)生ATP電子傳遞抑制劑抑制劑魚滕酮等可以抑制NADH電子傳遞給輔酶177電子傳遞抑制劑圖電子傳遞抑制劑圖178五、化學(xué)滲透假說

——氧化磷酸化的作用機(jī)理電子沿呼吸鏈傳遞時釋出的能量用于形成一種跨線粒體內(nèi)膜的質(zhì)子梯度這種梯度用以驅(qū)動ATP的合成ATP真正的合成是通過ATP酶。五、化學(xué)滲透假說

——氧化磷酸化的作用機(jī)179氧化磷酸化機(jī)制氧化磷酸化機(jī)制180ATP酶復(fù)合體ATP酶復(fù)合體181第五節(jié)

其他生物氧化體系第五節(jié)

其他生物氧化體系182一、需氧脫氫酶生物體內(nèi)還有一類需氧脫氫酶，即在有氧條件下才脫氫。脫下的氫立即交給分子氧，使其激活生成H2O2。一、需氧脫氫酶生物體內(nèi)還有一類需氧脫氫酶，即在有氧條件下才脫183二、過氧化氫酶和過氧化物酶過氧化氫酶和過氧化物酶都是以鐵卟啉為輔基的酶類。在生物氧化過程中，它們并不參與傳遞氫和電子的作用，主要分解生物氧化中產(chǎn)生的H2O2。二、過氧化氫酶和過氧化物酶184三、加氧酶加單氧酶

它能使多種脂溶性物質(zhì)，諸如藥物、毒物、類固醇等化合物氧化。它所催化的反應(yīng)，都是在底物分子中加一個氧原子，因此稱為加單氧酶。它氧化固醇類激素是通過NADPH、細(xì)胞色素P450及氧而進(jìn)行的，這個反應(yīng)需要Mg2+

加氧酶三、加氧酶加單氧酶185四、超氧化物歧化酶超氧化物歧化酶，簡稱SOD(superoxidedismutase)是一類廣泛存在于動、植物及微生物中的含金屬酶類。功能是催化超氧離子自由基的歧化反應(yīng)。四、超氧化物歧化酶超氧化物歧化酶，簡稱SOD(supero186小結(jié)氧化磷酸化是由兩個緊密偶聯(lián)的現(xiàn)象組成的。（1）底物通過呼吸電子傳遞鏈被氧化，同時伴隨著質(zhì)子跨內(nèi)線粒體膜的轉(zhuǎn)移，產(chǎn)生一個質(zhì)子濃度梯度；（2）通過質(zhì)子沿ATP合成酶中的通道向線粒體基質(zhì)的流動驅(qū)動ATP的生成。

由蛋白質(zhì)和輔助因子組成的復(fù)合物I～I(xiàn)V和ATP合成酶參與氧化磷酸化。電子流通過這些復(fù)合物一般是根據(jù)不同成分的相對電位進(jìn)行的。來自NADH的電子流通過復(fù)合物I，III，IV；而來自琥珀酸的電子流是經(jīng)過復(fù)合物II引入的。幾種輔助因子參與電子轉(zhuǎn)移，其中包括FMN，F(xiàn)AD，鐵-硫簇，銅原子，細(xì)胞色素和泛醌。泛醌連接著復(fù)合物I，II和復(fù)合物III，而細(xì)胞色素c連接著