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1、第一节第一节 生物氧化概述生物氧化概述第二节第二节 电子传递链电子传递链( (呼吸链）呼吸链）第三节第三节 氧化磷酸化氧化磷酸化CH3COSCoA+CO2CH3-C-COOH O丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系NAD+ NADH+H+CoASHGG仅取决于反应物与产物的自由能，与反应途径和反应机制无关。仅取决于反应物与产物的自由能，与反应途径和反应机制无关。2、氧化还原电位、氧化还原电位生物氧化属于生物氧化属于氧化还原反应氧化还原反应，失去电子的物质为，失去电子的物质为还原剂还原剂；获得；获得电子的物质为电子的物质为氧化剂氧化剂。物质失去或得到电子的倾向用物质失去或得到电子的倾向用氧化还原电位氧化
2、还原电位(E)表示。表示。为比较不同物质的电位，规定以为比较不同物质的电位，规定以标准氢电极标准氢电极的电位为的电位为零零。2525，被平衡在，被平衡在0.1MPa H0.1MPa H2 2中，含有中，含有1 1 mol/L Hmol/L H+ +溶液中的铂电极的电位。溶液中的铂电极的电位。将任何具有氧化还原能力的物质与标准氢电极组成原电池，将任何具有氧化还原能力的物质与标准氢电极组成原电池，即可测出该物质的氧化还原电位即可测出该物质的氧化还原电位E E。E为负值表明待测物质能将电子传递给为负值表明待测物质能将电子传递给H H+ +，作为还原剂；反之，作为还原剂；反之则为氧化剂。则为氧化剂。强
3、的还原剂强的还原剂(如如NADH)具有一个负的电位，而强的氧化剂具有一个负的电位，而强的氧化剂(如如O2)则有一个正的氧化还原电位。则有一个正的氧化还原电位。E愈大表明该物质获得电子的倾向愈大，愈大表明该物质获得电子的倾向愈大， E愈小则失去电子的愈小则失去电子的倾向愈大。倾向愈大。因此，在氧化还原体系中，电子总因此，在氧化还原体系中，电子总是由低电位物质流向高电位物质。是由低电位物质流向高电位物质。氧化还原电位与自由能之间的关系：氧化还原电位与自由能之间的关系：在氧化还原反应系统中，标准自由能变化与标准氧化还原电位在氧化还原反应系统中，标准自由能变化与标准氧化还原电位变化之间存在下列关系：变
4、化之间存在下列关系： GG = - n F E= - n F E n n为电子转移数；为电子转移数；F F为法拉第常数为法拉第常数(F= 96.5 KJ/V(F= 96.5 KJ/Vmolmol) )l一般将水解或基团转移时能够释放一般将水解或基团转移时能够释放21 kJ /mol21 kJ /mol以上自由以上自由能（能（ G -21 kJ / mol）的化合物称为）的化合物称为高能化合物高能化合物。l根据生物体内根据生物体内高能键高能键的特点分成以下几种类型。的特点分成以下几种类型。42.3kJ/mol30.5kJ/mol 1 1、磷氧键型（、磷氧键型（-O-OP)P)( (一）、生物体内
5、的高能化合物一）、生物体内的高能化合物2 2、磷氮键型、磷氮键型 3 3、硫碳键型、硫碳键型 甲硫键型甲硫键型-31.4 kJ/mol-41.8 kJ/mol硫酯键型硫酯键型-43.1 kJ/molATPATP被称为生物界中的被称为生物界中的“能量货币能量货币”：生物氧化：生物氧化过程中释放的能量一般不能直接用来做功，而是过程中释放的能量一般不能直接用来做功，而是先形成高能磷酸化合物先形成高能磷酸化合物ATPATP，然后再水解生成，然后再水解生成ADPADP和和PiPi并释放大量能量并释放大量能量(G(G = - 30.5kJ/= - 30.5kJ/摩尔摩尔) )。PPPPATPP021086
6、41214磷磷酸酸基基团团转转移移能能磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸3-磷酸甘磷酸甘油酸油酸磷酸肌酸磷酸肌酸 （磷酸基团储备物）（磷酸基团储备物） 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖3-磷酸甘油磷酸甘油4Fe4S4Cys2Fe2S4Cys传递电子机理传递电子机理：Fe3+ Fe2+-e+e 苯醌是电子传递链中唯一的非蛋白质组分。CoQ+2H CoQH2传递电子机理：醌传递电子机理：醌/酚结构互变酚结构互变 NADHCoQFe-SCyt c1O2Cyt bCyt cCyt aa3琥珀酸等琥珀酸等（FAD）（FMN）细胞色素类细胞色素类铁硫蛋白铁硫蛋白（Fe-S）铁硫蛋白铁硫蛋白NADH呼吸链呼吸链H2O
7、12O2O2-MH2还原型代还原型代 谢底物谢底物FMNFMNH2CoQH2CoQNAD+NADH+H+2Fe2+2Fe3+ 细胞色素细胞色素b- c1 -c -aa3 Fe S2H+M氧化型代氧化型代 谢底物谢底物FADFADH2琥珀酸琥珀酸 Fe S2Fe2+2Fe3+ 细胞色素细胞色素b- c1 - c-aa3CoQH2CoQ12O2O2-2H+H2O延胡索酸延胡索酸FADH22e-呼吸链的呼吸链的偶联部位偶联部位-55.6kJ/mol-34.7kJ/mol-102.1kJ/moLG = - n FE= - n FE = - 296.50.82-(-0.32) = - 220.07 kJ
8、mol-1贮能效率贮能效率= 91.5/220.07 100% = 41.6%FADH22e-放能放能G = -n FE = -296.50.82-(-0.18) = -193.0 kJmol-1贮能效率贮能效率61/193100%=33.7%FADH22e-FADH22e-d.d.当存在足够高的跨膜当存在足够高的跨膜质子电化学梯度时，质子电化学梯度时，膜外质子沿着一个特膜外质子沿着一个特殊通道（殊通道（ATPATP酶的酶的F F0 0组组分），跨膜回到膜内分），跨膜回到膜内侧。质子跨膜过程中侧。质子跨膜过程中释放的能量，直接驱释放的能量，直接驱动动ADPADP和磷酸合成和磷酸合成ATPATP
9、。4H+4H+2H+2H+NADH+H+2H+2H+2H+ ADP+PiATP高高质质子子浓浓度度H2O2e-2e-2e-+ + + + + + + + +_ _ _ _ _ _ _ _ _ _质子流质子流线粒体内膜线粒体内膜F0-F1NO2NO2O-NO2NO2OHNO2NO2O-NO2NO2OHH+H+线粒体内膜线粒体内膜内内外外【作用】直接干扰【作用】直接干扰ATPATP的合成，间接抑制电子传递。的合成，间接抑制电子传递。 例例 寡霉素寡霉素: :与与ATPATP合酶的合酶的F F0 0部位结合，破坏部位结合，破坏H H+ +回流，影响回流，影响 呼吸链质子泵的功能，抑制电子传递。呼吸链
10、质子泵的功能，抑制电子传递。1 1磷磷酸酸甘甘油油穿穿梭梭机机制制3-3-磷酸甘油磷酸甘油脱氢酶脱氢酶3-3-磷酸甘油磷酸甘油脱氢酶脱氢酶细胞液细胞液线粒体内膜线粒体内膜天冬氨酸天冬氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸谷氨酸谷氨酸 -酮戊二酮戊二酸酸天冬氨酸天冬氨酸苹果酸苹果酸谷氨酸谷氨酸NADH+H+NAD+草酰乙酸草酰乙酸NAD+线粒体基质线粒体基质苹果酸苹果酸脱氢酶脱氢酶NADH+H+苹果酸苹果酸脱氢酶脱氢酶谷草转氨酶谷草转氨酶谷草转氨酶谷草转氨酶、 、 、 为膜上的转运载体为膜上的转运载体呼吸链呼吸链ATP+0.5ADP能荷能荷相相对对速速率率ATP的利用途径的利用途径 ATP的的生成途径生成途径