第八章生物氧化BiologicalOxidation糖、脂肪和蛋白質(zhì)等有機(jī)物在體內(nèi)的逐步氧化分解成CO2和H2O，并釋放出能量的過(guò)程稱(chēng)為生物氧化（biologicaloxidation）。細(xì)胞用O2

，釋放CO2，故生物氧化又可稱(chēng)細(xì)胞氧化或細(xì)胞呼吸。代謝物分子脫氫，并解離成氫離子和電子;電子經(jīng)過(guò)中間載體傳給氧分子，激活氧;H+和O2-結(jié)合成H2O，并釋放能量;NADH+H+可得3ATPFADH2

可得2ATP細(xì)胞取決于線粒體中呼吸鏈釋放的能量糖原甘油三酯蛋白質(zhì)葡萄糖脂酸+甘油氨基酸乙酰CoA

TAC2H呼吸鏈H2OADP+PiATP

CO2*生物氧化的一般過(guò)程生物氧化中物質(zhì)的氧化方式氧化作用：加氧/脫氫、失電子還原劑還原作用：脫氧/加氫、得電子氧化劑一物質(zhì)脫氫（失電子）被氧化，必然有另一物質(zhì)接受氫（得電子）被還原，相伴發(fā)生。

氧化還原對(duì)NAD+/NADH+H+

定義代謝物脫下的成對(duì)氫原子（2H）通過(guò)多種酶和輔酶所催化的連鎖反應(yīng)逐步傳遞，最終與氧結(jié)合生成水，這一系列酶和輔酶稱(chēng)為呼吸鏈(respiratorychain)又稱(chēng)電子傳遞鏈(electrontransferchain)。組成遞氫體和電子傳遞體（2H2H++2e）

第一節(jié)氧化呼吸鏈?zhǔn)怯删哂须娮觽鬟f功能的復(fù)合體組成（一）呼吸鏈的組成四種具有傳遞電子功能的酶復(fù)合體(complex)

*泛醌和Cytc

均不包含在上述四種復(fù)合體中。人線粒體呼吸鏈復(fù)合體復(fù)合體酶名稱(chēng)復(fù)合體Ⅰ復(fù)合體Ⅱ復(fù)合體Ⅲ復(fù)合體ⅣNADH-泛醌還原酶琥珀酸-泛醌還原酶泛醌-細(xì)胞色素C還原酶細(xì)胞色素c氧化酶輔基FMN，F(xiàn)e-SFAD，F(xiàn)e-S鐵卟啉，F(xiàn)e-S鐵卟啉，Cu多肽鏈數(shù)3941013復(fù)合體酶名稱(chēng)復(fù)合體Ⅰ復(fù)合體Ⅱ復(fù)合體Ⅲ復(fù)合體ⅣNADH-泛醌還原酶琥珀酸-泛醌還原酶泛醌-細(xì)胞色素C還原酶細(xì)胞色素c氧化酶輔基FMN，F(xiàn)e-SFAD，F(xiàn)e-S鐵卟啉，F(xiàn)e-S鐵卟啉，Cu多肽鏈數(shù)3941013ⅢⅠⅡⅣCytc

Q胞液側(cè)基質(zhì)側(cè)線粒體內(nèi)膜FMNFe-SFADFe-SCytbFe-SCytc1Cytaa3Cu呼吸鏈各復(fù)合體在線粒體內(nèi)膜中的位置

呼吸鏈的組成：1.NAD+（

CoI

）

NADH+H+2.黃素酶：FMN或FADFMNH2或FADH2

FMN是NADH脫氫酶的輔基,催化NADH脫氫氧化FAD是琥珀酸脫氫酶的輔酶。3.鐵硫蛋白：Fe3+Fe2++ee-4.泛醌即輔酶Q：CoQCoQH25.細(xì)胞色素：是一類(lèi)以鐵卟啉為輔基的結(jié)合蛋白質(zhì)，因有顏色，故名細(xì)胞色素。根據(jù)吸收光譜不同，分為a,b,c三類(lèi)。細(xì)胞色素傳遞電子是通過(guò)鐵卟啉輔基上的Fe的價(jià)態(tài)變化來(lái)傳遞電子。

Fe3++eFe2+鐵硫蛋白常與其他黃素蛋白或細(xì)胞色素構(gòu)成復(fù)合物存在P163（二）NADH和FADH2是氧化呼吸鏈的電子供體按標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位（E0′）遞增值確定的呼吸鏈各傳遞體的排列順序。在生物化學(xué)中，以（E0′）值來(lái)表示氧化還原劑對(duì)電子的親和力。E0′是成對(duì)的氧化型/還原型物質(zhì)（簡(jiǎn)稱(chēng)氧還對(duì)）所測(cè)定的電位值。根據(jù)氧化還原原理（E0′）值愈低的氧還對(duì)釋出電子的傾向愈大，愈容易成為還原劑，因而排列于呼吸鏈的前面。NADHFMN(Fe-S)CoQCyt

b→Cytc1→CytcCytaa3O2-0.32-0.22-0.060.220.350.82FAD(Fe-S)-0.22P181

1、NADH氧化呼吸鏈

能氧化NADH還原當(dāng)量的呼吸鏈稱(chēng)為NADH氧化呼吸鏈呼吸鏈電子傳遞過(guò)程和水的生成2、琥珀酸（FADH2)氧化呼吸鏈

能氧化FADH2中還原當(dāng)量的呼吸鏈稱(chēng)為琥珀酸氧化呼吸鏈NADH氧化呼吸鏈

FADH2氧化呼吸鏈兩條呼吸鏈的交匯點(diǎn)

第二節(jié)、氧化磷酸化將呼吸鏈釋能與ADP磷酸化偶聯(lián)生成ATP*定義在生物氧化過(guò)程中，代謝物脫下的氫離子和電子沿呼吸鏈傳遞的過(guò)程中逐步將釋放的能量轉(zhuǎn)移給ADP，生成ATP。這種氧化放能與磷酸化吸能緊密偶聯(lián)的過(guò)程稱(chēng)為氧化磷酸化(oxidativephosphorylation)

。

底物水平磷酸化(substratelevelphosphorylation)是底物分子內(nèi)部能量重新分布，生成高能鍵，使ADP磷酸化生成ATP的過(guò)程。(一)氧化磷酸化的偶聯(lián)部位偶聯(lián)部位的確定方法有兩種：1.測(cè)定P/O比值2.計(jì)算自由能(GO’)的變化ATPATP

ATP1、測(cè)定P/O比值P/O比值：物質(zhì)氧化時(shí)，每消耗1mol氧原子（1/2O2）所消耗的無(wú)機(jī)磷的mol數(shù)（或ADP的mol數(shù)），亦即生成ATP的mol數(shù)。

P/O比值可通過(guò)線粒體離體實(shí)驗(yàn)測(cè)得。2.51.52、計(jì)算自由能的變化ΔG0’=-nFΔE0’

pH7.0時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)自由能變化傳遞的電子數(shù)（=2）法拉第常數(shù)（=96.5kJ/mol·V）標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位變化

在呼吸鏈進(jìn)行電子傳遞的氧化還原反應(yīng)中，無(wú)論是來(lái)自NADH或是來(lái)自FADH2分子中的還原當(dāng)量，從進(jìn)入呼吸鏈氧化到形成H2O時(shí)，各階段都伴有氧化還原對(duì)之間電位差的變化（ΔE0’

）。利用ΔE0’

可以求算各階段所釋出自由能的大小，從而推測(cè)氧化磷酸化偶聯(lián)部位的所在。凡ΔG0’>30.5kJ的階段，即是產(chǎn)生ATP的部位。ATPATP

ATP氧化磷酸化偶聯(lián)部位電子傳遞鏈自由能變化

線粒體基質(zhì)

線粒體膜++++----H+O2H2OH+e-ADP+PiATP化學(xué)滲透假說(shuō)簡(jiǎn)單示意圖胞漿

電子經(jīng)呼吸鏈傳遞時(shí)，可將質(zhì)子（H+）從線粒體內(nèi)膜的基質(zhì)側(cè)泵到內(nèi)膜外側(cè)，產(chǎn)生膜內(nèi)外質(zhì)子電化學(xué)梯度（H+濃度梯度和跨膜電位差），以此儲(chǔ)存能量。當(dāng)質(zhì)子順濃度梯度回流時(shí)驅(qū)動(dòng)ADP與Pi生成ATP。（二）氧化磷酸化的偶聯(lián)機(jī)制：化學(xué)滲透學(xué)說(shuō)P183概要：呼吸鏈在線粒體內(nèi)膜上構(gòu)成3個(gè)回路，每個(gè)回路均有質(zhì)子泵的作用，泵出一對(duì)氫離子(2H+)，收回一對(duì)電子(2e)，合成一分子ATP.化學(xué)滲透假說(shuō)++++++++++---------ⅢⅠⅡ

ⅣF0F1CytcQNADH+H+

NAD+延胡索酸琥珀酸H+1/2O2+2H+

H2OADP+PiATP2H+2H+2H+胞液側(cè)

基質(zhì)側(cè)

化學(xué)滲透假說(shuō)詳細(xì)示意圖FMNFe-SFADFe-SCytbCytc1Cytaa3ATP合成酶(位于線粒體膜內(nèi)側(cè))跨膜質(zhì)子梯度蘊(yùn)含的能量，需要膜外高濃度質(zhì)子經(jīng)F0-F1通道返回基質(zhì)才能驅(qū)動(dòng)ATP合成酶合成ATP。球狀頭部F1，催化ATP生成F0構(gòu)成質(zhì)子通道F0和F1之間的柄部OSCP：寡霉素敏感蛋白OSCP基質(zhì)側(cè)胞漿側(cè)H+ADP+PiATP四、ATP在能量代謝中起核心作用1、底物水平磷酸化：2、氧化磷酸化：

是體內(nèi)ATP生成的主要方式?；瘜W(xué)能化學(xué)能ADPATP底物產(chǎn)物~P、能量化學(xué)能電勢(shì)能底物NADH，F(xiàn)ADH2OH2OADP+~PATP能量

H+、e、能量H+、e（呼吸鏈）形成X~P（一）ATP的生成（二）轉(zhuǎn)換

為糖原、磷脂、蛋白質(zhì)合成提供能量的UTP、CTP、GTP不能從物質(zhì)氧化過(guò)程中直接生成，只能在二磷酸核苷激酶的催化下，從ATP中獲得~PATP+NDPADP+NTPNDP激酶

ATP中的高能磷酸鍵是肌肉收縮的直接參與者，磷酸肌酸中的高能磷酸鍵則是能量的一種貯存方式

ATP+肌酸ADP+磷酸肌酸（三）能量的貯存ATP循環(huán)是生物體內(nèi)能量轉(zhuǎn)換最基本的方式。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)+O2生物氧化CO2和H2O機(jī)械能--運(yùn)動(dòng)化學(xué)能--合成滲透能--分泌吸收電能--生物電熱能--體溫光能--生物發(fā)光能量能量ATPADP+~P

C+~PCP

（四）ATP的生成和利用第三節(jié)、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(lián)劑使氧化與磷酸化偶聯(lián)過(guò)程脫離。如：解偶聯(lián)蛋白3.氧化磷酸化抑制劑

對(duì)電子傳遞及ADP磷酸化均有抑制作用。如：寡霉素（一）抑制劑魚(yú)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×1.各種呼吸鏈抑制劑的阻斷位點(diǎn)不同底物和抑制劑對(duì)線粒體氧耗的影響

解偶聯(lián)蛋白作用機(jī)制（棕色脂肪組織線粒體）Ⅲ

Ⅰ

Ⅱ

F0F1Ⅳ

CytcQ胞液側(cè)

基質(zhì)側(cè)

解偶聯(lián)蛋白熱能H+H+ADP+PiATP2.解偶聯(lián)劑2，4－二硝基苯酚（DNP）

OSCP3.氧化磷酸化抑制劑：寡霉素(oligomycin)可阻止質(zhì)子從F0質(zhì)子通道回流，抑制ATP生成線粒體內(nèi)膜兩側(cè)質(zhì)子電化學(xué)梯度增高影響呼吸鏈質(zhì)子泵的功能，繼而抑制電子傳遞。寡霉素ATP合成酶結(jié)構(gòu)模式圖（二）ADP的調(diào)節(jié)ADP氧化磷酸化ATP氧化磷酸化（三）甲狀腺素誘導(dǎo)Na·K-ATP酶的合成，加速ATP分解，

ADP氧化磷酸化誘導(dǎo)解偶聯(lián)蛋白表達(dá)，加速耗氧和產(chǎn)熱。是一種生理性調(diào)節(jié)（四）線粒體DNA突變。mtDNA編碼氧化磷酸化復(fù)合體中13條多肽鏈。與線粒體DNA病及衰老有關(guān)。（一）胞液中NADH的氧化

胞液中產(chǎn)生的NADH不能自由透過(guò)線粒體內(nèi)膜，需要通過(guò)所謂穿梭系統(tǒng)（shuttlesystem）才能將脫下的氫（2H）轉(zhuǎn)運(yùn)至線粒體內(nèi)再經(jīng)呼吸鏈氧化成水。

外膜通透性高，分子量在10kDa以?xún)?nèi)的物質(zhì)可自由通過(guò)，除蛋白質(zhì)、線粒體膜間腔與胞液幾乎是一體，而內(nèi)膜則有較高的選擇性，所以?xún)?nèi)膜中有各種轉(zhuǎn)運(yùn)載體，供物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)。3—磷酸甘油醛乳酸NADH？五、通過(guò)線粒體內(nèi)膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)+H+α-磷酸甘油穿梭系統(tǒng)

（α-phosphoglycerolshuttlesystem）

場(chǎng)所：腦、骨骼肌能量：1.5ATP胞液蘋(píng)果酸穿梭系統(tǒng)又稱(chēng)蘋(píng)果酸/天冬氨酸穿梭系統(tǒng)（malate/aspartateshuttlesystem）場(chǎng)所：心肌、肝臟能量：2.5ATPPPNCOOHNCONH2煙酸煙酰胺堿基核糖OP核苷酸P煙酰胺核糖PA核糖P煙酰胺核苷酸AMP腺苷酸PP煙酰胺的活性形式名稱(chēng)結(jié)構(gòu)

輔酶I（NAD+）煙酰胺腺嘌呤二核苷酸

R=H

輔酶II（NADP+）煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸

R=PPP生化作用：多種脫氫酶的輔酶，在氧化還原反應(yīng)中起遞氫、遞電子體作用2H=H+H++eN+CONH2RHH+H++eH+NCONH2RHHeNAD+NADP+氧化型NADHNADPH還原型+B2HCH(HCOH)3CH2OHH3CNNNOOH3CN異咯嗪核醇又稱(chēng)核黃素異咯嗪核醇PFMN黃素單核苷酸A核糖PAMP腺苷酸FAD黃素腺嘌呤二核苷酸B2H3CNNNOOH3CN生化作用：氧化還原酶的輔酶，起遞氫體作用

◆鐵硫蛋白分子中含有鐵硫中心，等量的鐵原子和硫原子(Fe2S2，F(xiàn)e4S4)◆

鐵硫蛋白在線粒體內(nèi)膜上常與其它遞氫體（黃素蛋白）或遞電子體(細(xì)胞色素)構(gòu)成復(fù)合物存在。

◆鐵硫蛋白中的鐵原子可通過(guò)Fe的價(jià)態(tài)變化來(lái)傳遞電子。Fe3++eFe2+

鐵硫蛋白泛醌（輔酶Q,CoQ,Q）由多個(gè)異戊二烯連接形成較長(zhǎng)的疏水側(cè)鏈（人CoQ10），易從線粒體內(nèi)膜上分離出來(lái)。輔基是鐵卟啉的衍生物Cyta、a3結(jié)合緊密

Cytaa3呼吸鏈中各種氧化還原對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位氧化還原對(duì)E0‘(V)氧化還原對(duì)E0‘(V)NAD+/NADN+H+－0.32Cytc1Fe3+/Fe2+0.22FMN/FMNH2－0.219CytcFe3+/Fe2+0.254FAD/FADH2－0.219CytaFe3+/Fe2+0.29Cyt

bL(bH)Fe3+/Fe2+0.05(0.10)Cyta3Fe3+/Fe2+0.35Q10/Q10H20.061/2O2/H2O0.816氧化能力增強(qiáng)即：得電子能力增強(qiáng)電子傳遞只能沿呼吸鏈依次進(jìn)行不能越級(jí)氧化第八章生物氧化復(fù)習(xí)大綱掌握生物氧化概念。呼吸鏈的概念、種類(lèi)、排列順序及ATP生成的耦聯(lián)部位。底物水平磷酸化和氧化磷酸化的概念掌握P/O比值的概念.了解化學(xué)滲透學(xué)說(shuō)的內(nèi)容熟習(xí)抑制劑對(duì)呼吸鏈抑制作用的部位。掌握兩種穿梭方式。ATP的生成、貯存。BiologicoxidationElectrontransportchainrespiratorychainOxidativephosphorylationsubstratelevelphosphorylation

P/OratioKeywords2．下列關(guān)于化學(xué)滲透假說(shuō)的敘述，錯(cuò)誤的是

A．必須把內(nèi)膜外側(cè)的H+通過(guò)呼吸鏈泵到膜內(nèi)來(lái)

B．需要在線粒體內(nèi)膜兩側(cè)形成電位差

C．由PeterMitchell首先提出

D．H+順濃度梯度由膜外回流時(shí)驅(qū)動(dòng)ATP的生成

E．質(zhì)子泵的作用在于貯存能量1．下列關(guān)于氧化呼吸鏈的敘述，不正確的是

A．遞氫體同時(shí)也是遞電子體

B．在傳遞氫和電子過(guò)程中，可偶聯(lián)ADP磷酸化

C．CO可使整個(gè)呼吸鏈的功能喪失

D．呼吸鏈的組分通常按E0’值由小到大的順序排列

E．遞電子體必然也是遞氫體3．以下是關(guān)于P/O比值的正確敘述，但例外的是

A．每消耗1原子氧所消耗的無(wú)機(jī)磷的原子數(shù)

B．每消耗1原子氧所消耗的ADP的分子數(shù)

C．測(cè)定某底物的P/O比值，可推斷