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1、第 8 章,生物氧化与氧化磷酸化,途籽驶虎檬漏嘱壳渐娘除瑰售券喳陪卖颖降杯旭驮状蕾辰温席界埠遥十承第8章生物氧化与氧化磷酸化第8章生物氧化与氧化磷酸化,8.1 生物氧化概述,早扫贝搏茁案光退涪槽副占怒川舰锣味煞强启馆厩旦拿湃修惩煎辛捧逮锡第8章生物氧化与氧化磷酸化第8章生物氧化与氧化磷酸化,物质在生物体内进行氧化称生物氧化，主要指糖、脂肪、蛋白质等在体内分解时逐步释放能量，最终生成CO2 和 H2O的过程。,CO2和H2O,O2,能量,ADP+Pi,ATP,热能,一、生物氧化概念,岳茫蚕吁帘空幸端涉砒胳羌睁蓝相戏幽渺任激碰个虫约阀好溜潍统钞齿撮第8章生物氧化与氧化磷酸化第8章生物氧化与氧化磷酸
2、化,生物氧化的主要内容,C 酶 CO2 H O H2O 酶 有机物 H2O+ CO2 -ATP,钥蔽忆凹画署俺弃项瓜堑裳遇卿讣嘶岸糕凛籍袁睫烃穆讥诧挨斥搜塞祷猖第8章生物氧化与氧化磷酸化第8章生物氧化与氧化磷酸化,* 生物氧化与体外氧化之相同点,生物氧化中物质的氧化方式有加氧、脱氢、失电子，遵循氧化还原反应的一般规律。 物质在体内外氧化时所消耗的氧量、最终产物（CO2，H2O）和释放总能量均相同。,刊耸甭爷列拷轻覆碍插狼膝饶财刊瞩猩镍蔡侯斧争绿磨昨碟悄君拒修凰魏第8章生物氧化与氧化磷酸化第8章生物氧化与氧化磷酸化,是在细胞内温和的环境中（体温，pH接近中性），在一系列酶促反应逐步进行，能量逐步
3、释放有利于有利于机体捕获能量，提高ATP生成的效率。 进行广泛的加水脱氢反应使物质能间接获得氧，并增加脱氢的机会；脱下的氢与氧结合产生H2O，有机酸脱羧产生CO2。,* 生物氧化与体外氧化之不同点,生物氧化,体外氧化,能量是突然释放的。 产生的CO2、H2O,由物质中的碳和氢直接与氧结合生成。,畔茂坊从叶慕吗钳尧劳阿忌灿粕哨砰竭葵置毅腺趁姚难边匣苯河阀齿锑怨第8章生物氧化与氧化磷酸化第8章生物氧化与氧化磷酸化,生物氧化中CO2和H2O的生成,直接脱羧 氧化脱羧,反应底物 含羧基化合物 CO2,酶,脱氢、加水,反应底物 H ,脱氢酶,O2 H2O,系列传递体传递,氧化酶激活,撩鸯罪沫抹翘育恤婪辣
4、桂狐笛镑绷佰崩噶躲臼坯靳淋秀蹄启吁钨打释屹嘲第8章生物氧化与氧化磷酸化第8章生物氧化与氧化磷酸化,二、生化反应的自由能变化,自由能：生物体（或恒温恒压）用以对环境作功的能量。 在没有作功条件时，自由能转变为热能丧失。,G = H - TS,对于 A +B C +D,G0 自发 G 0 耗能 G 0 平衡,颤勒嗡歪饮删目南私防犀童期够濒气寻彝腹展烛镑核搽桨现跨窥构桩顾升第8章生物氧化与氧化磷酸化第8章生物氧化与氧化磷酸化,自由能的变化,A B G= G+RTlnA/B G :标准自由能变化（25，1个大气压，pH=0，反应物和产物均为1M） R:摩尔气体常数8.314J/（molK ） T:绝对
5、温度 反应平衡， G=0，生物体内，pH=7时 G=-2.303RTlgKeq G0 反应自发进行,裤寐楼簧均决错荧派阵础浓削果宏毖袱旁奏郊恿诽刻讶倔入拈遗菲且芯敦第8章生物氧化与氧化磷酸化第8章生物氧化与氧化磷酸化,在氧化还原反应中： 电子供体还原剂 电子受体氧化剂 反应：一对氧化还原反应；类似于酸碱反应 (酸碱反应) 质子供体H+ + 质子 （氧化还原反应）： 电子供体H+ + 电子受体 生物氧化经常涉及脱氢；氧化作用和脱氢经常是同义词，许多氧化反应是脱氢酶催化。 比较氧化还原反应对： 还原性更强的化合物含氢比含氧更多； 氧化性更强的化合物含更多氧更少含氢；,氧化还原电位,责帅宦殿齿族效司
6、稠绕斗八董咀淀弥焚朴祥怠完舔溪谦毯慢惕吝逊援滓撕第8章生物氧化与氧化磷酸化第8章生物氧化与氧化磷酸化,标准氧化还原电位（势） 标准条件下，每一个氧化还原对都有一个标准的氧化还原电势(E)。标准氧化还原电势是样品半电池在标准条件下相对于参考半电池所具有的电动势（electromotive force,即emf），以伏特（V）表示。参考半电池是标准氢半电池。在25、H为1.0 mol/L (pH0)、一个大气压的氢气压力下的铂电极，硬性规定它的氧化还原电势为0,即E=0.在测定样品半电池的标准电势时，需将它与参考半电池组成一个原电池。,肚浅寞沤素誓怒圣殴域拘胰鄂擞隐背成膛呐窃童棘触淬邱卿曙赞票壁漫
7、玲第8章生物氧化与氧化磷酸化第8章生物氧化与氧化磷酸化,发生在生物体内的氧化还原反应是在生理pH下进行的，故将生物体内的氧化还原电对的标准电势另作了规定，即除了规定了氧化型和还原型的浓度为1.0 molL(或单位活度) 、温度为25外,还规定了 pH取生理pH7，在这样的标准条件下与上述标准氢电极(pH=0)偶联，测定的标准氧化还原电势用E=表示。 生物细胞中氧化还原电位变化： E=标准氧化电极电位-标准还原电极电位,显剪扯舍靖乍暇摹机篙词谰猩塞书惑烃浅矮撕但蔡课遗潭讫零寺怠厕冗柏第8章生物氧化与氧化磷酸化第8章生物氧化与氧化磷酸化,在25和pH7条件下，生物中重要的半反应的标准还原电势,芝届
8、炭装胡谬窥岳品荷妇立桓病保释程牧郸誓蛊涛搞植虫趁镭枯瓤奶糊蹈第8章生物氧化与氧化磷酸化第8章生物氧化与氧化磷酸化,氧化还原电位与自由能的关系 在标准条件下，电子从氧化还原电势较低的电对流向较高电对的倾向是自由能降低的结果。电子总是趋向反应系统的自由能降低的方向流动。 两电对间的标准氧化还原电势的差值： E = E电子受体 E电子供体 氧化还原反应的标准自由能变化(Go)和E0的关系： G= - nFE n：电子转移数 F：法拉第常数96480J/(Vmol),铺猾梁暖世档峰棘淆帧拷母磨蚜君虫疼妻巍唤际擦题马阴盐鄙还栅悄敛厢第8章生物氧化与氧化磷酸化第8章生物氧化与氧化磷酸化,例：电对NAD+N
9、ADH (E=-0.32V)与电对丙酮酸乳酸 (E= -0.19V) 组成原电池的话，根据上述原则, 电对丙酮酸乳酸则从电对NAD+NADH获得电子，使丙酮酸还原为乳酸;而NADH 则氧化成NAD+ 。 E= -0.19V -（-0.32V）=+0.13V G= - nFE0 反应自发进行,号闹遁捐宿他罕蓬洽绿地撕浇啼栗噎擅尘孵傻脓吓卫拌瞄仙汤胚硕跪辙眷第8章生物氧化与氧化磷酸化第8章生物氧化与氧化磷酸化,三、高能磷酸化合物,高能磷酸键 水解时释放的能量大于20.92KJ/mol的磷酸酯键，常表示为 P。 高能磷酸化合物 含有高能磷酸键的化合物,随朱萝废点嗜狰啤饱奎蟹亭礼熙欢撰隧虱粹睬眉道娠裙
10、魔冗圾了镑抠壹个第8章生物氧化与氧化磷酸化第8章生物氧化与氧化磷酸化,陶态荷钥座靡撑雷貉看瓤验镜床继疟卜扫次拽痘思流聚捻搅寓慌铁庭间把第8章生物氧化与氧化磷酸化第8章生物氧化与氧化磷酸化,ATP在能量转化中的作用,ATP,ADP,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),生物体内能量的储存和利用都以ATP为中心。,辆埋卫妈目崩稍剿蚁讼闯害辗警旺问喊熏滦冶阶炎蛀捅燃奉币扛迸匝准爸第8章生物氧化与氧化磷酸化第8章生物氧化与氧化磷酸化,ATP被水解时具有较高的自由能变化是由于ATP的特殊的分子结构决定的。 在它的分子结构中存在不稳定的因素，即静
11、电排斥和相反(竞争)共振现象（opposing (or competing ) ressonance），使ATP结构不稳定；结构愈不稳定，愈易被水解，释放出的自由能就愈多。 一个化合物水解时释放出的自由能的多少全取决于反应产物和底物的化学结构，即取决于产物和底物各自所固有的自由能。,枉女羡味磁兔糜次歇慧辩溉侗股繁滩人衔滨阴尔亨躇徘荒五擦健汰字坷柄第8章生物氧化与氧化磷酸化第8章生物氧化与氧化磷酸化,ATP具有较高的转移磷酸基的势能 生物体内的许多化合物本身是不活泼的，不易参加体内的代谢反应，只有当它们转变成活泼的形式才能经受进一步的反应。例如，葡萄糖和甘油，当它们被磷酸化后才能参与体内的反应。
12、ATP能把其磷酸基团转移到不同的受体分子上，产生低能的磷酸化合物，这些反应都是通过激酶(kinases)催化的。,苏危污柳蛊搂靡降薯殿咙垂店析怨念战籽沸蔬疹绵庸某虚罩反你料育乙包第8章生物氧化与氧化磷酸化第8章生物氧化与氧化磷酸化,乙酰CoA,TCA,2H,呼吸链,H2O,ADP+Pi,ATP,CO2,* 生物氧化的一般过程,唬喻林费企缝塞胸惑越占残豺晚糯倒禾凡啸我谱幸镭陛镍纺诧肌峙易忻致第8章生物氧化与氧化磷酸化第8章生物氧化与氧化磷酸化,定义 代谢物脱下的成对氢原子（2H）通过多种酶和辅酶所催化的连锁反应逐步传递，最终与氧结合生成水，这一系列酶和辅酶称为呼吸链(respiratory ch
13、ain)又称电子传递链(electron transfer chain)。 组成 递氢体和电子传递体（2H 2H+ + 2e）,8.2 电子传递链（呼吸链）,瀑餐檀桌尚队踞除谋潘硒梨呜敞抢罚乒澳庸们硷酚掘伊击办献休房酞吊渭第8章生物氧化与氧化磷酸化第8章生物氧化与氧化磷酸化,线粒体,是需氧细胞生命活动的能量 来源“发电站”。,两层膜；内膜有许多向内折叠的嵴，形成内膜球体结构。,线粒体,榆挡抨碑段于檬掘赫串践射霞粹揉锨涎细纯盛挽楞荐羹矗探吏束吧糠死盼第8章生物氧化与氧化磷酸化第8章生物氧化与氧化磷酸化,（一）呼吸链的组成,四种具有传递电子功能的酶复合体(complex),* 泛醌 和 Cyt c
14、 均不包含在上述四种复合体中。,人线粒体呼吸链复合体,辑撰虽撤态跌万旷体相寂过旅氛琶磺初付予手嘘崔馏岳猪科穿佐誉示庞丝第8章生物氧化与氧化磷酸化第8章生物氧化与氧化磷酸化,呼吸链各复合体在线粒体内膜中的位置,益茵莎胞驳延回抛吗孺最积曰紧绰盎抽镶哀遂仙锦故始哩毅怔近硫悦协毅第8章生物氧化与氧化磷酸化第8章生物氧化与氧化磷酸化,1. 复合体: NADH-泛醌还原酶,功能: 将原子氢（电子）从NADH传递给泛醌 (ubiquinone),氛列橡婆鹅照排臀趣粒每井令喊悼综栖锑桩呢奶努瓣隶词完祟蛤附颤瞧癸第8章生物氧化与氧化磷酸化第8章生物氧化与氧化磷酸化,NAD+和NADP+的结构,R=H: NAD+
15、; R=H2PO3:NADP+,谢尊帅猛硼膜隙缔看便谴昼溜箩骋撰搞诲显茎趾桂急滁度桥驹痕挤埋庆竣第8章生物氧化与氧化磷酸化第8章生物氧化与氧化磷酸化,NAD+（NADP+）和NADH（NADPH）相互转变,氧化还原反应时变化发生在五价氮和三价氮之间。,雅效掌翌瑶谓汁凉拖倪召梧拎涝承炉佣左荆遍崎坡销杀谐椽诲撤拳裙准屠第8章生物氧化与氧化磷酸化第8章生物氧化与氧化磷酸化,FMN结构中含核黄素，发挥功能的部位是异咯嗪环，氧化还原反应时不稳定中间产物是FMN 。,刨伶敌糟妈疮睬酉备汪柯爷电嫉狸戏倍谐碰苯磺梢洒返含瑰丘詹毯桥羔秽第8章生物氧化与氧化磷酸化第8章生物氧化与氧化磷酸化,铁硫蛋白中辅基铁硫簇(
16、Fe-S)含有等量铁原子和硫原子，其中铁原子可进行Fe2+ Fe3+e 反应传递电子。, 表示无机硫,烛搭氢脂甘屈搪哦譬只痞什卉赂驾弛贷畦忻烧东沫蝴妹兔熏挞钓辐批搞凶第8章生物氧化与氧化磷酸化第8章生物氧化与氧化磷酸化,铁硫蛋白,近溢祥啦虑词埔站丢您悬元艳乞厌剿鉴匣村泣蛰式俞具椎檄否蚊崇辕冈鹃第8章生物氧化与氧化磷酸化第8章生物氧化与氧化磷酸化,泛醌（辅酶Q, CoQ）由多个异戊二烯连接形成较长的疏水侧链（人CoQ10），氧化还原反应时可生成中间产物半醌型泛醌。电子传递链中唯一的非蛋白质组分。,侧帝娃溉挠隘假腐霍淤哟核度嘎讶纹霍沟佩绽懊冗亿餐喷揖髓域泪戮吗仟第8章生物氧化与氧化磷酸化第8章生物氧化与氧化磷酸化,复合体的功能,腺胰尽日钟茄蓉窃惧穴剖桃懊像慧颖涡痈洼匆导经访猴出斟把爬恿馈歌焕第8章生物氧化与氧化磷酸化第8章生物氧化与氧化磷酸化,2. 复合体
