2012-7-生物氧化-1课件

第24章生物氧化——电子传递和氧化磷酸化生物氧化:有机分子在细胞内彻底氧化成CO2和H2O，并释放能量的过程（体内氧化）。

——又称细胞呼吸、组织呼吸。生物氧化释放的能量：主要（40％以上）用于ADP的磷酸化生成ATP，供生命活动之需;其余以热能形式散发用于维持体温。生物氧化内容1）生物体内代谢物的氧化作用、代谢物脱下的氢与氧结合成水。2）生物体内二氧化碳的生成。3）能量的释放、储存、利用（ATP的代谢）。生物氧化的特点在温和条件下经一系列酶催化下完成；能量逐步释放，部分储存于ATP分子中；广泛以加水脱氢方式使物质间接获氧；CO2由有机酸脱羧方式产生；脱下的氢通过递氢体传递再与氧结合生成水。一、氧化－还原电势二、电子传递和氧化呼吸链三、氧化磷酸化作用一、氧化－还原电势CuCu++ZnZn++阳极：Zn++/Zn

ZnZn+++e（氧化）电池负极：氧化-还原电势低eeeeeee电流方向(规定从正极流向负极）阴极：Cu++/Cu

Cu+++e

Cu（还原）电池正极：氧化-还原电势高+-原电池氧化-还原反应:

电子从一种物质传递到另一种物质的化学反应.还原剂:电子供体;物质失电子即变为氧化型.

(还原剂

被氧化)氧化剂:电子受体;物质得电子即变为还原型.

(氧化剂

被还原)1.1氧化-还原反应的基本概念氧化-还原对:氧化剂与相应的还原剂偶联.氧化-还原电势:还原剂失掉电子/氧化剂得到电子的倾向.电池正极、负极：电极电势高

正极，

电极电势低

负极。A+eA-

,A/A-

即构成氧-还对（电极）

Nernstequation:E为电极势，E0为标准电极势，R为气体常数，T为绝对温度（K)，n为电极价数变化，F为法拉第常数。标准状态：1大气压，25℃，各物质活度为1标准氢电极：P=1,T=298K，[H+]=1

（规定：E0H+/H2

=0)E=E0+RT/nF

·

ln[还原态·电子受体]a/[氧化态·电子供体]b1.2氧化-还原反应的电极电动势标准氧化还原电势参加氧化还原反应的每种物质都有氧化型和还原型两种形式：AH2+B

A+BH2A/AH2或B/BH2构成各自的氧-还对,其供出电子趋势的大小，用标准氧化还原电势E0(电极与标准氢电极构成原电池的电池电动势)来表示E0越小，氧还对越倾向失去电子；E0越大，氧还对越倾向得到电子。

p117电子流动方向总是由电负性较强(低）的氧还对流向具有更强电正性（高）的氧还对。生物体中某些氧还对的标准氧化还原电势(表24-1)分子之间的电子传递的四种形式①电子直接转移（金属离子）②H原子（一个电子加一个质子）③氢负离子（两个电子）④与氧共价结合(碳氢化合物)1.3电势与自由能及Keq的关系

-Wmax

=ΔG0’=

-nFΔE0’

=-2.303RTlgKeq细胞内离子梯度——电势差——反应推动力ΔE0=2.303RT/nF·lgKeq二、电子传递和氧化呼吸链2.1呼吸链的组成2.2呼吸链的类型2.3各种组分的排列2.4呼吸链各个成员线粒体——细胞的动力站真核细胞生物氧化过程主要在线粒体的内膜上进行，内膜上分布着许多的酶和电子传递体，构成两种类型的呼吸链。内膜上结合的颗粒（内膜粒子，或称基粒、三分体等）具有ATP合酶的活性，称FoF1ATPase

。原核细胞则在质膜上。呼吸链（respiratorychain）：代谢物脱下的氢原子由高能递氢体携带，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并伴随大量ATP产生。这一电子/质子传递链及过程称为呼吸链,又叫电子传递链。伴随着电子/质子传递的氧化还原反应过程而发生的ATP产生,称为氧化磷酸化作用。呼吸链由按一定顺序排列在线粒体内膜上的递氢体和递电子体组成。特征：电极电势低

高排列复合体Ⅰ：NADH-Q还原酶复合体Ⅱ：琥珀酸-Q还原酶复合体Ⅲ：细胞色素还原酶复合体Ⅳ：细胞色素氧化酶复合体V：ATP合酶辅酶Q（泛醌，CoQ，呼吸链中具有中心作用）细胞色素c（cytc）2.1呼吸链的组成低高E0’P120表24-2,在线粒体内膜上交错排列辅因子黄素类铁硫簇卟啉类铜离子复合物酶名称亚基辅基

ⅠNADH-Q还原酶

43

FMN，FeSⅡ琥珀酸-Q还原酶

4

FAD，FeS，铁卟啉

ⅢQ-细胞色素c还原酶二聚体11×2铁卟啉，FeS

Ⅳ细胞色素c氧化酶

13铁卟啉，Cu2+VATP合酶8氧化磷酸化偶联

呼吸链含有4种复合体2.2呼吸链的排列与种类线粒体膜间隙(P)线粒体基质琥珀酸脱氢酶FDAH2(N)2.2.1NADH氧化呼吸链：

NADH+H++½O2

NAD+H2O⊿G0’=-220.07kJ/mol复合物I（NADH-CoQ

还原酶，含FMN，Fe-S）CoQ（泛醌）复合物III（CoQ-细胞色素c还原酶，含Cytb562、

Cytb566，Fe-S，Cytc1）细胞色素c复合物IV（细胞色素c氧化酶，Cyta,a3，含CuA、CuB）e

FMN

Fe-S

CoQ

cytc

CuA

cyta

cyta3

CuB

O2

Fe-S

cytc1

cytb566

cytb562

复合物I复合物III复合物IV2.2.2FADH2氧化呼吸链：

FDAH2+½O2=FAD+H2O

⊿G0’=-181.58kJ/mol复合物II（琥珀酸-Q还原酶，含FAD、Fe-S，

Cytb560）CoQ复合物III（同NADH呼吸链）Cytc复合物IV

（同NADH呼吸链）2.3呼吸链成分的排列顺序与电极电势1.根据各组分的E0从低到高排列电位越低越容易失去电子（图24-3、表24-1）。2.在体外将呼吸链拆开重组3.利用呼吸链特异抑制剂阻断电子传递阻断部位之前组分处于还原状态，后面的组分处氧化状态，根据吸收光谱的改变可检测。4.以离体线粒体的还原态（无氧