中国海洋大学考研(糖代谢与氧化磷酸化)

1、l第一节 代谢导论代谢导论l第二节第二节 糖酵解（重点与难点）糖酵解（重点与难点）l第三节第三节 柠檬酸循环（重点与难点）柠檬酸循环（重点与难点）l第四节第四节 糖代谢中的其他途径糖代谢中的其他途径l第五节第五节 电子传递与氧化磷酸化（重点与难点）电子传递与氧化磷酸化（重点与难点） 第一节第一节 代谢导论代谢导论l可以将代谢描述为活细胞进行的所有反可以将代谢描述为活细胞进行的所有反应应l合成代谢一般是指将简单的小分子物质合成代谢一般是指将简单的小分子物质转变成复杂的大分子物质的过程。转变成复杂的大分子物质的过程。l分解代谢则是将复杂的大分子物质转变分解代谢则是将复杂的大分子物质转变成小分子物质

2、的过程。成小分子物质的过程。lNAD+ (烟酰胺烟酰胺-腺嘌呤腺嘌呤二核苷酸，又称为辅酶二核苷酸，又称为辅酶I) 和和NADP+(烟酰胺烟酰胺-腺嘌腺嘌呤磷酸二核苷酸呤磷酸二核苷酸,又称为又称为辅酶辅酶II )，是维生素烟酰，是维生素烟酰胺的衍生物。胺的衍生物。l功能功能：是多种重要脱：是多种重要脱氢酶的辅酶。氢酶的辅酶。lFAD(黄素黄素- -腺腺嘌呤二核苷酸嘌呤二核苷酸) )和和FMN( (黄素黄素单核苷酸单核苷酸) )是核是核黄素黄素( (维生素维生素B2)的衍生物。的衍生物。l功能：在脱氢在脱氢酶催化的氧化酶催化的氧化- -还原反应中，还原反应中，起着起着电子和质电子和质子的传递体作子

3、的传递体作用。用。辅酶A分子中含有腺嘌呤、D-核糖、磷酸、焦磷酸、泛酸和巯基乙胺。乙酰基与辅酶A的结合是通过一个硫酯键。乙酰辅酶A具有高的乙酰基转移势能。l酶活性的调节；l反馈抑制和前馈激活；l前馈激活：代谢途径前面步骤中产生的代谢物激活催化途径下游某个反应的酶；l酶活性的调节包括别构调节和共价调节；l多细胞生物还受到在整体水平上的调节，激素调节与神经调节。l生命中的所有反应都是由酶来催化的；l通过临近效应和定向效应，形成过渡态来实现的；l生物化学中的反应大体可归为四类（p5） A 基团转移反应 （酰基转移、磷酰基转移、葡糖基转移）； B 氧化还原反应； C 消除、异构化和重排反应（碳-碳双键

4、的形成、分子内氢原子的迁移）； D 碳-碳键的形成或断裂反应。l代谢发生部位；l代谢具体过程，主要反应机理；l代谢过程中能量变化；l代谢的调控，限速步骤；l代谢的生理意义；l与其他代谢途径的关系。（一）生物氧化的方式（一）生物氧化的方式l生物氧化是在一系列生物氧化是在一系列氧化氧化- -还原酶催化还原酶催化下下分步进行的。每一步反应，都由特定的分步进行的。每一步反应，都由特定的酶催化。在生物氧化过程中，主要包括酶催化。在生物氧化过程中，主要包括如下几种氧化方式。如下几种氧化方式。（1 1）脱氢）脱氢l在生物氧化中，脱氢反应占有重要地位。在生物氧化中，脱氢反应占有重要地位。它是许多有机物质它是许

5、多有机物质生物氧化生物氧化的重要步骤。的重要步骤。催化脱氢反应的是各种类型的催化脱氢反应的是各种类型的脱氢酶脱氢酶。+2H+ 2e-+COOHCHCHCOOHCOOHCH2CH2COOH延胡索酸延胡索酸琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶琥珀酸琥珀酸l乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶CH3CHCOOHOHNAD+ NADHCH3CCOOHOl酶催化的醛氧化成酸的反应酶催化的醛氧化成酸的反应+2H+ 2e-+RCOHO 酶RCOHHOH H2ORCOHl加氧酶加氧酶催化的加氧反应和催化的加氧反应和氧化酶氧化酶催化的生成水催化的生成水的反应。的反应。l加氧酶能够催化氧分子直接加入到有机分子中。加氧酶能够催化氧分子直接加入

6、到有机分子中。例如，例如，l 甲烷单加氧酶甲烷单加氧酶 CH4 + NADH + O2 CH3-OH + NAD+ + H2Ol氧化酶主要催化以氧分子为氧化酶主要催化以氧分子为电子受体电子受体的氧化反的氧化反应，反应应，反应产物为水产物为水。在各种脱氢反应中产生的。在各种脱氢反应中产生的氢质子和电子，最后都是以这种形式进行氧化氢质子和电子，最后都是以这种形式进行氧化的。的。（1 1）直接脱羧作用）直接脱羧作用l氧化代谢的中间产物羧酸在氧化代谢的中间产物羧酸在脱羧酶脱羧酶的催化下，的催化下，直接从分子中脱去羧基。例如丙酮酸的脱羧。直接从分子中脱去羧基。例如丙酮酸的脱羧。（2 2）氧化脱羧作用）氧

7、化脱羧作用l氧化代谢中产生的有机羧酸（主要是酮酸）在氧化代谢中产生的有机羧酸（主要是酮酸）在氧化脱羧酶系氧化脱羧酶系的催化下，在脱羧的同时，也发的催化下，在脱羧的同时，也发生氧化（脱氢）作用。例如苹果酸的氧化脱羧生氧化（脱氢）作用。例如苹果酸的氧化脱羧生成丙酮酸。生成丙酮酸。1 1、生物氧化是在生物细胞内进行的酶促氧化过程，、生物氧化是在生物细胞内进行的酶促氧化过程， 反应条件温和（水溶液，反应条件温和（水溶液，pHpH 7 7和常温）。和常温）。2 2、氧化进行过程中，必然伴随生物还原反应的发生、氧化进行过程中，必然伴随生物还原反应的发生。3 3、水是许多生物氧化反应的氧供体。通过加水脱氢、

8、水是许多生物氧化反应的氧供体。通过加水脱氢 作用直接参与了氧化反应。作用直接参与了氧化反应。4 4、在生物氧化中，碳的氧化和氢的氧化是非同步进、在生物氧化中，碳的氧化和氢的氧化是非同步进行的。氧化过程中脱下来的氢质子和电子，通常由行的。氧化过程中脱下来的氢质子和电子，通常由各种载体，如各种载体，如NADH等传递到氧并生成水。等传递到氧并生成水。5 5、生物氧化是一个、生物氧化是一个分步进行分步进行的过程。的过程。每一步都每一步都由特殊的酶催化，由特殊的酶催化，每一步反应的产物都可以分每一步反应的产物都可以分离出来。这种逐步进行的反应模式有利于在温离出来。这种逐步进行的反应模式有利于在温和的条件

9、下释放能量，提高能量利用率。和的条件下释放能量，提高能量利用率。6 6、生物氧化释放的能量，通过与、生物氧化释放的能量，通过与ATP合成相偶合成相偶联，转换成生物体能够直接利用的生物能联，转换成生物体能够直接利用的生物能ATP。l生物能和生物能和ATP1 1、ATP是生物能存在的主要形式是生物能存在的主要形式lATP是能够被生物细胞直接利用的能量是能够被生物细胞直接利用的能量形式。形式。2 2、生物化学反应的自由能变化生物化学反应的自由能变化l生物化学反应与普通的化学反应一样生物化学反应与普通的化学反应一样, ,也也服从热力学的规律。服从热力学的规律。l磷酸酯类化合物磷酸酯类化合物在生物体的能

10、量转换过程中起在生物体的能量转换过程中起着重要作用。许多磷酸酯类化合物在水解过程着重要作用。许多磷酸酯类化合物在水解过程中都能够释放出自由能。中都能够释放出自由能。lATP是生物细胞中最重要的高能磷酸酯类化合是生物细胞中最重要的高能磷酸酯类化合物物, ,换句话说换句话说, ,ATP是生物能的主要载体。是生物能的主要载体。l根据生物体内高能化合物键的特性可以把他们根据生物体内高能化合物键的特性可以把他们分成以下几种类型。分成以下几种类型。 COCHOCH2OHOPOO-O-POO-O-酰基磷酸化合物3-磷酸甘油酸磷酸CH3COOPOO-O- 乙酰磷酸10.1千卡/摩尔11.8千卡/摩尔H3N+C

11、OOPOO-O- 氨甲酰磷酸R COOPOOO-A酰基腺苷酸RCH COOPOOO-AN+H3 氨酰基腺苷酸O-POO-NNNNNH2OHHOHHOHHOCH2O-POO-O-POO-ATP（三磷酸腺苷三磷酸腺苷）O-POO-O POO-O- 焦磷酸焦磷酸7.3千卡/摩尔OPOOCOOHCOCH2 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 14.8千卡/摩尔OPOONHCNHNCH3CH2COOHOPOONHCNHNCH3CH2CH2CH2CHCOOHNH2磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸精氨酸磷酸精氨酸10.3千卡/摩尔7.7千卡/摩尔这两种高能化合物在生物体内起储存能量的作用。O SOO-OCH2OHHOHH

12、OHHNNNH2NNO POO-3-磷酸腺苷-5-磷酸硫酸RCOSCoA 酰基辅酶ACOO-CHNH3+CH2CH2S+H3CA S-腺苷甲硫氨酸腺苷甲硫氨酸l葡萄糖的分解代谢分两步进行葡萄糖的分解代谢分两步进行：（1 1）糖酵解糖酵解：葡萄糖：葡萄糖 丙酮酸。此反应过丙酮酸。此反应过 程一般在无氧条件下进行，又称为程一般在无氧条件下进行，又称为无氧分解无氧分解。（2 2）三羧酸循环三羧酸循环：丙酮酸：丙酮酸 CO CO2 2 + H + H2 2O O 。l糖酵解在糖酵解在细胞胞液细胞胞液中进行（无氧条中进行（无氧条件），是葡萄糖经过酶催化作用降件），是葡萄糖经过酶催化作用降解成解成丙酮酸丙

13、酮酸，并伴随，并伴随生成生成ATP的过的过程。它是动物、植物和微生物细胞程。它是动物、植物和微生物细胞中葡萄糖分解的中葡萄糖分解的共同代谢途径共同代谢途径。a6-磷酸葡萄糖葡萄糖果糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油酸磷酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸b1234糖原1-磷酸葡萄糖OCH2OHOHOHOHHHHHOOCH2OHOHOHHHHHOCH2OHOHOHHHHHOOOCH2OHOHOHOHOHHHHPOCH2OHOHOHHHHHOCH2OHOHOHOHHHHHOO细胞内糖细胞内糖原在原在磷酸磷酸化酶和脱化酶和脱氢酶催化氢酶催化下形成下

14、形成1-1-磷酸葡萄磷酸葡萄糖。糖。OCH2OPO3H2OHOHOHOHHHHHOCH2OHOHOHOHHHHHOPO3H2 该反应由磷酸葡萄糖异构酶催化l该反应是不可逆反应。反应机制：葡萄糖的C-6羟基 对ATP末端的磷酰基直接的亲核攻击，结果磷酰基团实现了转移。在酵解途径中存在着4个激酶催化的反应，1、3、7、10，它们都包括一个羟基对ATP末端磷酰基直接的亲核攻击。 l这是一个醛糖、酮糖同分异构化反应，反应可逆。反应过程：葡萄糖-6-磷酸在葡萄糖-6-磷酸异构酶作用下形成开链式的葡萄糖-6-磷酸，然后进行醛酮糖转换，开链式的果糖-6-磷酸环化形成环式的果糖-6-磷酸。葡萄糖-6-磷酸异构

15、酶表现出绝对的立体专一性。 葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸的磷酸的 - -异头物首先与葡萄糖异头物首先与葡萄糖-6-6-磷酸磷酸异构酶结合，在酶的活性部位形成开链式的葡萄糖异构酶结合，在酶的活性部位形成开链式的葡萄糖- -6-6-磷酸，然后进行醛糖酮糖转换，开链式的果糖磷酸，然后进行醛糖酮糖转换，开链式的果糖- -6-6-磷酸环化形成磷酸环化形成 -D-呋喃果糖呋喃果糖-6-6-磷酸。磷酸。l磷酸果糖激酶-1（Phosphofructokinase-1, PFK-1)催化ATP中的磷酸基团转移到果糖-6-磷酸的C-1的羟基上，生成果糖1，6-二磷酸。l在醛缩酶的作用下，使C-3和C-4之间的键断裂

16、，生成甘油醛-3磷酸和磷酸二羟丙酮。磷酸二羟丙酮可以转换成甘油醛-3磷酸进行酵解。反应可逆，在生理条件下，甘油醛-3磷酸不断地转化成丙酮酸，驱动反应向裂解方向进行。l在丙糖磷酸异构酶的催化下，磷酸二羟丙酮转换成甘油醛-3磷酸进一步酵解，等于一分子的己糖生成了2分子的甘油醛-3磷酸。反应可逆，达平衡时，磷酸二羟丙酮占96%，甘油醛-3磷酸只占4%，但由于甘油醛-3磷酸不断进行酵解，反应可向生成甘油醛-3磷酸的方向进行。这个反应很重要！ 一分子甘油醛一分子甘油醛-3-3-磷酸中的磷酸中的C-1C-1，C-2C-2和和C-3C-3分别来自分别来自于葡萄糖分子中的于葡萄糖分子中的C-4C-4、C-5C

17、-5和和C-6C-6。 而另一分子的甘油醛而另一分子的甘油醛-3-3-磷酸（由磷酸二羟丙酮转换磷酸（由磷酸二羟丙酮转换来的）的来的）的C-1C-1，C-2C-2和和C-3C-3则分别来自于葡萄糖分子中的则分别来自于葡萄糖分子中的C-C-3 3、C-2C-2和和C-1C-1。葡萄糖分子中的葡萄糖分子中的C-4C-4和和C-3 C-3 甘油醛甘油醛-3-3-磷酸的磷酸的C-1C-1；葡萄糖分子中的葡萄糖分子中的C-5C-5和和C-2 C-2 甘油醛甘油醛-3-3-磷酸的磷酸的C-2C-2；葡萄糖分子中的葡萄糖分子中的C-6C-6和和C-1 C-1 甘油醛甘油醛-3-3-磷酸的磷酸的C-3C-3。通

18、过放射性同位素追踪实验发现通过放射性同位素追踪实验发现l甘油醛-3-磷酸脱氢酶催化，这是酵解途径中唯一的一步氧化还原反应。甘油醛-3-磷酸脱氢酶活性部位含有来自Cys的游离的巯基和一个紧密结合的NAD+。甘油醛-3-磷酸脱氢酶反应机制包括了脱氢和磷酸化2个相关反应。l1，3-二磷酸甘油酸富含能量。l底物水平磷酸化作用：通过从一个高能化合物（例如1，3-二磷酸甘油酸）将磷酰基转移给ADP形成ATP的过程称为底物水平磷酸化作用，即ATP的形成直接与一个代谢中间物上的磷酰基转移相耦联的作用，底物水平磷酸化不需要氧，是酵解中形成ATP的机制。l磷酸甘油酸变位酶催化3-磷酸甘油酸和2-磷酸甘油酸之间的相

19、互转换。变位酶是一种催化一个基团从底物分子的一部分转移到同分子的另一部分的异构酶。l如何转移磷酸基团？l肌肉和酵母中的磷酸甘油酸变位酶，形成2，3-二磷酸甘油酸中间产物；l植物磷酸甘油酸变位酶，先转移到酶上，酶再转移到底物的2位上。l在烯醇化酶（需要镁离子参与）催化下，从2-磷酸甘油酸中脱去水形成磷酸烯醇式丙酮酸。磷酸烯醇式丙酮酸具有很高的磷酰基转移潜能，因为它的磷酰基是以一种不稳定的烯醇式互变异构形式存在的。l氟离子通过与烯醇化酶中活性部位的镁离子形成镁氟磷酸化合物，抑制烯醇化酶。9、2-磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸 l第二个底物水平磷酸化反应。反应过程，先形成烯醇式丙酮酸，再通过异构

20、化形成更稳定的丙酮酸。反应不可逆。丙酮酸是酵解中第一个不再被磷酸化的化合物。l己糖阶段；l丙糖阶段；l首先是六碳糖互换，然后是醛变成酸，最后是酸的转变。l糖酵解是糖酵解是普遍存在的糖代谢途径普遍存在的糖代谢途径，对于某，对于某些细胞些细胞( (角膜、红细胞角膜、红细胞），是唯一生成），是唯一生成ATP的途径。的途径。l另方面，糖酵解的中间产物，又为生物体另方面，糖酵解的中间产物，又为生物体合成其它类型的生物分子，如氨基酸、核合成其它类型的生物分子，如氨基酸、核苷酸和脂肪酸等，提供苷酸和脂肪酸等，提供碳源或碳链骨架碳源或碳链骨架。l丙酮酸除了脱羧生成丙酮酸除了脱羧生成乙酰乙酰CoA进入三羧进入三

21、羧酸循环氧化外，也可以有其它的代谢途酸循环氧化外，也可以有其它的代谢途径。径。在不同条件下在不同条件下，丙酮酸可以被转化，丙酮酸可以被转化成乳酸、乙醇、乙酸、丁酸和丙酮等。成乳酸、乙醇、乙酸、丁酸和丙酮等。工业上常利用微生物发酵方法生产这些工业上常利用微生物发酵方法生产这些化合物。化合物。葡萄糖葡萄糖2 乳酸乳酸2 丙酮酸丙酮酸2 CO2 2 乙醇乙醇6 CO2 6H2O无氧无氧 酵解酵解 有氧氧化有氧氧化 无氧酒无氧酒 精发酵精发酵氧化磷酸化氧化磷酸化l在酵母作用下，糖可以转变成乙醇，这是酿酒和发在酵母作用下，糖可以转变成乙醇，这是酿酒和发酵法生产乙醇的基本过程，称为生醇发酵。酵法生产乙醇的

22、基本过程，称为生醇发酵。葡萄糖葡萄糖2Pi2Pi2ADP2ADP2H2H2CO22CO22ATP2ATP2H2O2H2Ol厌氧条件下厌氧条件下, ,酵母细胞将丙酮酸转化为乙醇和酵母细胞将丙酮酸转化为乙醇和CO2 2，同时，同时NADH被氧化为被氧化为NAD+ +。首先，丙。首先，丙酮酸在酮酸在丙酮酸脱羧酶丙酮酸脱羧酶催化下，脱羧产生乙醛；催化下，脱羧产生乙醛；然后，乙醛在醇脱氢酶催化下被然后，乙醛在醇脱氢酶催化下被NADH还原成还原成乙醇，乙醇，NADH被氧化为被氧化为NAD+ +。乙醇在人体及乙醇在人体及动物体中可以氧化成乙醛，再转变成乙酰动物体中可以氧化成乙醛，再转变成乙酰CoA进入三羧酸

23、循环氧化。进入三羧酸循环氧化。l甘油醛甘油醛-3-3-磷酸脱氢酶催化的反应中使磷酸脱氢酶催化的反应中使NAD+NAD+还还原为原为NADHNADH。生醇发酵产生的生醇发酵产生的NAD+NAD+，保证了酵解，保证了酵解反应能够继续进行。反应能够继续进行。l在无氧条件下，糖酵解产生的丙酮酸能够被在无氧条件下，糖酵解产生的丙酮酸能够被NADH还原成乳酸（绝大多数生物缺少还原成乳酸（绝大多数生物缺少丙酮酸丙酮酸脱羧酶脱羧酶）。）。 l催化此反应的酶为催化此反应的酶为乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶。在供氧不足时，人体。在供氧不足时，人体的大多数组织都能通过糖酵解途径生成乳酸。人在激的大多数组织都能通过糖酵解途径生

24、成乳酸。人在激烈运动时，肌肉细胞中乳酸含量增高，会产生酸疼感。烈运动时，肌肉细胞中乳酸含量增高，会产生酸疼感。l乳酸可以通过血液进入肝、肾等组织，重新转变成丙乳酸可以通过血液进入肝、肾等组织，重新转变成丙酮酸，再合成葡萄糖和肝糖元，或进入三羧酸循环氧酮酸，再合成葡萄糖和肝糖元，或进入三羧酸循环氧化。肌肉中的乳酸可以被氧化，为肌肉运动提供能量。化。肌肉中的乳酸可以被氧化，为肌肉运动提供能量。l乳酸是代谢的死胡同，除了再重新生成丙酮酸之外，乳酸是代谢的死胡同，除了再重新生成丙酮酸之外，没有其它途径。产生的没有其它途径。产生的NAD+NAD+，保证了酵解反应能够继保证了酵解反应能够继续进行。续进行。

25、 乳酸的进一步代谢需要氧，当氧供给不充分时，会造成乳酸堆积，血液中乳酸水平升高，称为乳酸中毒。乳乳酸酸的的命命运运卡里循环卡里循环乳酸乳酸葡萄糖葡萄糖乳酸乳酸葡萄糖葡萄糖 血液血液丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸*肝脏肝脏*肌肉肌肉 丙酮酸丙酮酸去向小结去向小结l丙酮酸氧化脱羧产生的丙酮酸氧化脱羧产生的乙酰乙酰CoA可以与磷酸作用，可以与磷酸作用，生成乙酰磷酸，然后在乙酸激酶催化下产生乙酸。生成乙酰磷酸，然后在乙酸激酶催化下产生乙酸。CH3CCOOHOCH3COSCoACH3CPO3+O2CH3CHCH2COOHOHCH3CH2CH2COOHCH3COOHADPATPOCH3CCH2COOH磷酸乙酰转

26、移酶乙酸激酶l己糖激酶同工酶中除葡萄糖激酶外，都受到葡萄糖-6磷酸的抑制（产物抑制产物抑制）。葡萄糖-6-磷酸可以作为糖原合成的前体，但当它积累时，己糖激酶就被抑制（葡萄糖-6-磷酸非竞争性抑制）。l葡萄糖激酶，主要在肝和胰腺中起着重要的生理作用，控制葡萄糖对体内的供给。葡萄糖激酶对葡萄糖的Km值是10mmol，不会被饱和，是一种诱导酶。l磷酸果糖激酶-1（别构调节酶）的调控（AMP、果糖-2，6-二磷酸是激活剂，ATP和柠檬酸是抑制剂）：l ATP是磷酸果糖激酶的底物，又是该酶的别构抑制剂，ATP可以使酶对它的底物果糖-6-磷酸的亲和性降低；l在哺乳动物细胞中，AMP是别构激活剂；l柠檬酸对

27、磷酸果糖激酶的调节是一种反馈抑制，它调节丙酮酸向柠檬酸循环的供给。l果糖-2，6-二磷酸是在磷酸果糖激酶-2催化下，果糖-6-磷酸磷酸化生成的；l丙酮酸激酶的调控（果糖-1，6-二磷酸别构激活和ATP的别构抑制）；l前馈激活：果糖-1，6-二磷酸既是丙酮酸激酶的别构激活剂，又是磷酸果糖激酶-1催化反应的产物。所以，磷酸果糖激酶-1的激活自然会引起丙酮酸激酶的激活，这种类型的调控方式称为前馈激活。五、其他六碳糖进入糖酵解途径 半乳糖的代谢途径缺乏半乳糖-1-磷酸尿苷酰转移酶使晶状体半乳糖增高，引起白内障，严重时引起生长停滞，智力迟钝，甚至引起肝损伤导致死亡。1、掌握糖酵解过程的概况（重点）。2、

28、熟悉糖酵解作用的主要的反应机理（难点）。3、掌握糖酵解过程的能量计算（重点）。4、熟悉丙酮酸的去路。5、掌握糖酵解作用的调节（难点）。 第三节第三节 丙酮酸的有氧丙酮酸的有氧 氧化氧化- -三羧酸循环三羧酸循环l葡萄糖通过糖酵解产生的丙酮酸，在有氧条葡萄糖通过糖酵解产生的丙酮酸，在有氧条件下，将进入三羧酸循环进行完全氧化，生件下，将进入三羧酸循环进行完全氧化，生成成H2O 和和CO2，并释放出大量能量。并释放出大量能量。丙酮酸丙酮酸的有氧氧化包括两个阶段的有氧氧化包括两个阶段：l第一阶段第一阶段：丙酮酸的氧化脱羧（丙酮酸丙酮酸的氧化脱羧（丙酮酸 乙酰辅酶乙酰辅酶A A，简写为乙酰简写为乙酰Co

29、A）; ;l第二阶段：第二阶段：三羧酸循环（乙酰三羧酸循环（乙酰CoA H2O 和和CO2，释放出能量）。，释放出能量）。l丙酮酸氧化脱羧转化为乙酰丙酮酸氧化脱羧转化为乙酰CoA的反应实际的反应实际上不是柠檬酸循环中的反应，而是酵解和三上不是柠檬酸循环中的反应，而是酵解和三羧酸循环之间的桥梁。此反应在真核细胞的羧酸循环之间的桥梁。此反应在真核细胞的线粒体基质中线粒体基质中进行。进行。CH3CCOOHO+ HS-CoANAD+CH3COSCoA+CO2NADH丙酮酸脱氢酶系丙酮酸辅酶A乙酰辅酶Al丙酮酸在丙酮酸脱氢酶系催化下，脱羧丙酮酸在丙酮酸脱氢酶系催化下，脱羧形成乙酰形成乙酰CoA。丙酮酸脱

30、氢酶系是一个非丙酮酸脱氢酶系是一个非常复杂的常复杂的多酶体系多酶体系，主要包括：三种不，主要包括：三种不同的酶（丙酮酸脱氢酶同的酶（丙酮酸脱氢酶E E1 1、二氢硫辛酸乙、二氢硫辛酸乙酰转移酶酰转移酶E E2 2和二氢硫辛酸脱氢酶和二氢硫辛酸脱氢酶E E3 3），和），和6 6种辅因子（种辅因子（TTP、硫辛酸、硫辛酸、FAD、NAD+ +、CoA和和Mg2+2+）。）。l嵌在内膜中的丙酮酸转运酶可以特异地将丙酮酸从膜间质转运到线粒体的基质中。l丙酮酸脱氢酶复合物是个有组织的多酶复合体。复合物中的酶分子通过非共价键联系在一起，催化一个连续反应，即前一个酶的产物立刻被下一个酶作用。（1）E1催化

31、丙酮酸脱羧，将剩下的二碳片段转移到E2的组成成分硫辛酰胺上。（2）辅酶A与乙酰-二氢硫辛酰胺中的乙酰基反应生成乙酰辅酶A，并释放出二氢硫辛酰胺。（3）E3催化E2的二氢硫辛酰胺氧化重新生成硫辛酰胺，带有硫辛酰胺的E2再参与下一轮反应。丙酮酸进入柠檬酸循环的准备阶段:形成乙酰-CoA E1：丙酮酸脱氢酶， E2：二氢硫辛酸转乙酰基酶， E3：二氢硫辛酸脱氢酶。有5种辅酶参与反应。丙酮酸脱氢酶复合体的调控 E1被磷酸化活力降低，脱磷酸活力增高，乙酰-CoA竞争性抑制E2, NADH竞争性抑制E3。 亚砷酸盐及有机砷化合物抑制作用的机制之一是使还原型硫辛酰胺形成无催化能力的砷化物。同样的机制还可抑制

32、-酮戊二酸脱氢酶复合体。 活力降低活力降低l丙酮酸脱氢酶复合体活性的控制是由可使该酶失活的丙酮酸脱羧酶（E1）的磷酸化作用来实现的。l丙酮酸氧化脱羧产物乙酰丙酮酸氧化脱羧产物乙酰CoA与草酰乙与草酰乙酸（三羧酸循环中与乙酰酸（三羧酸循环中与乙酰CoA结合点）结合点）结合生成柠檬酸进入循环。在循环过程结合生成柠檬酸进入循环。在循环过程中，乙酰中，乙酰CoA被氧化成被氧化成 H2O 和和CO2，并，并释放出大量能量。释放出大量能量。草酰乙酸草酰乙酸柠檬酸柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸琥珀酰琥珀酰辅酶辅酶A A琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸 苹果酸苹果酸乙酰辅酶乙酰辅酶A A -酮戊二酸酮戊二酸l循环概述:

33、从草酰乙酸开始，当六碳的中间产物柠檬酸和一个五碳酸经过氧化脱羧释放出2分子二氧化碳后，形成的四碳酸经过几步反应后又重新转换为草酰乙酸，进入下一轮循环。柠檬酸循环可以看作是一个催化多步反应的催化剂，使得乙酰辅酶A中的二碳单位乙酰基氧化成二氧化碳，每完成一轮反应后又回到起始点。l碳原子的流向：一轮柠檬酸循环完成后，释放2分子CO2，但不是新近来的那2个碳。l富含能量分子的生成：循环中生成了许多还原型辅酶NADH和FADH2，它们通过电子传递被氧化，生成大量ATP。这表明，柠檬酸循环中释放的大部分能量是以还原型辅酶的形式贮存着。另外，还有一步底物水平磷酸化。l该反应是柠檬酸循环中唯一一步形成C-C键

34、的反应。乙酰CoA的C-2产生一个碳负离子，该离子攻击草酰乙酸的羰基碳形成酶结合的中间产物，再水解。反应不可逆!l柠檬酸是三级醇，不能被氧化为酮酸，而异柠檬酸是可以被氧化的二级醇。过程：柠檬酸由顺乌头酸酶催化脱水，形成C=C双键，然后，通过水的立体特异性添加，生成异柠檬酸。l四个氧化还原反应的第一个。草酰琥珀酸经非酶催化的脱羧生成产物，反应不可逆。异柠檬酸脱氢酶为四聚体（2）,图中所示的活性部位。异柠檬酸为绿色，NADP+为金色, Ca2+为红色。ADP，NAD是该酶的别构激活剂，ATP，NADH是该酶的别构抑制剂。l - -酮戊二酸脱氢酶系与丙酮酸脱氢酶系相似酮戊二酸脱氢酶系与丙酮酸脱氢酶系

35、相似, , 即由即由 - -酮戊二酮戊二酸脱氢酶酸脱氢酶E E1 1、琥珀酰转移酶琥珀酰转移酶E E2 2和二氢硫辛酸脱氢酶和二氢硫辛酸脱氢酶E E3 3，以及以及6 6种辅因子种辅因子, TPP, TPP、硫辛酸硫辛酸、FADFAD、NADNAD+ +、CoA和和MgMg2+ 2+ 组成，催组成，催化的反应机制和调控也相似，但化的反应机制和调控也相似，但 - -酮戊二酸脱氢酶系酮戊二酸脱氢酶系不受磷不受磷酸化与去磷酸化共价修饰调节酸化与去磷酸化共价修饰调节。l在哺乳动物中合成的是GTP，而在植物和一些细菌中合成的是ATP。Succinyl-CoASynthetase fromE. coliC

36、oenzyme AHis246-Pil真核生物琥珀酸脱氢酶内嵌在线粒体内膜中，其他酶都位于线粒体基质中。丙二酸是竞争性抑制剂，可以与酶活性部位的碱性氨基酸残基结合，抑制反应。琥珀酸脱氢的抑制剂琥珀酸脱氢酶为二聚体，活性部位有铁硫串。l延胡索酸酶（延胡索酸水化酶）催化延胡索酸反式双键的水化。反应可逆。 基本反应机制l第三次生成还原型辅酶NADH。苹果酸脱氢酶为二 聚体，反应可逆。脱氢酶的作用 脱氢酶的活性中心l四次氧化还原反应（2次氧化脱羧、2次脱氢）、一次底物水平磷酸化、一次形成C-C键的反应、一次分子重排、一次水化。l为机体提供大量的能量；l是有氧代谢的枢纽；l中间代谢物是许多生物合成途径的

37、起点。因此，柠檬酸循环既是分解代谢途径，也是合成代谢途径，可以说是分解、合成两用途径。 柠檬酸循环 的双重作用柠檬酸循环提供多种合成代谢的中间物l柠檬酸循环在细胞代谢中占据着代谢的中心位置，所以受到严密的调控。调控是通过循环中的别构效应以及共价修饰实现的。l丙酮酸脱氢酶复合物的调节（乙酰CoA和NADH抑制，NAD+和CoASH则是激活剂）l存在三个不可逆反应，是潜在的调节部位（分别是由柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶和a-酮戊二酸脱氢酶催化的反应）。l柠檬酸合成酶的调节机制没有确定。l哺乳动物中，该酶受到Ca2+和ADP的别构激活，而受到NADH的抑制。原核生物中，共价修饰调节。lCa2+与复合

38、物中的E1结合，降低了E对a-酮戊二酸的Km值，导致琥珀酰CoA合成速度的增加。l三羧酸循环不仅是产生ATP的途径，它产生的中间产物也是生物合成的前体。例如卟啉的主要碳原子来自琥珀酰CoA，谷氨酸、天冬氨酸是从-酮戊二酸、草酰乙酸衍生而成。一旦草酰乙酸浓度下降，势必影响三羧酸循环的进行。 3 3、天冬氨酸及谷氨酸的转氨作用可、天冬氨酸及谷氨酸的转氨作用可以形成草酰乙酸和以形成草酰乙酸和-酮戊二酸。酮戊二酸。异亮氨酸、缬氨酸、苏氨酸和甲硫异亮氨酸、缬氨酸、苏氨酸和甲硫氨酸也会形成琥珀酰氨酸也会形成琥珀酰CoA。其反应。其反应将在氨基酸代谢中讲述。将在氨基酸代谢中讲述。l植物中乙醛酸循环是柠檬酸循

39、环的支路。l在植物、微生物和酵母中存在，可以由二碳化合物生成糖的生物合成途径。由于循环中存在一个二碳中间代谢物乙醛酸，因此，称作乙醛酸循环。l乙醛酸循环中，乙酰CoA中的碳原子净合成了一分子草酰乙酸（合成葡萄糖的前体），因此，乙醛酸循环在植物、微生物和酵母等生物的代谢中起着非常重要的作用。l酵母在乙醇中生长，一些微生物可以在乙酸中生长。l琥珀酸走的是部分柠檬酸循环的路，氧化生成延胡索酸，直至转换成草酰乙酸，用于维持中间代谢物的浓度。l糖酵解糖酵解：1 1分子葡萄糖分子葡萄糖 2 2分子丙酮酸，分子丙酮酸，共消耗了共消耗了2 2个个ATP，产生了，产生了4 4 个个ATP，实际上，实际上净生成了

40、净生成了2 2个个ATP，同时产生，同时产生2 2个个NADH。l丙酮酸氧化脱羧丙酮酸氧化脱羧：丙酮酸：丙酮酸 乙酰乙酰CoACoA，生，生成成1 1个个NADH。l三羧酸循环：三羧酸循环：乙酰乙酰CoA CO2和和H2O，产生一个产生一个GTP（即（即ATP）、）、3 3个个NADH和和1 1个个FADH2。l葡萄糖分解代谢总反应式葡萄糖分解代谢总反应式lC6H6O6 + 6 H2O + 10 NAD+ + 2 FAD + 4 ADP + 4Pi 6 CO2 + 10 NADH + 10 H+ + 2 FADH2 + 4 ATP l按照一个按照一个NADH能够产生能够产生2.52.5个个AT

41、P，1 1个个FADH2能够能够产生产生1.51.5个个ATP计算，计算，1 1分子葡萄糖在分解代谢过程中分子葡萄糖在分解代谢过程中共产生共产生3232个个ATP：l4 4 ATP + +（10 10 2.5 2.5）ATP + + （2 2 1.5 1.5）ATP = = 32 32 ATPl教学目标和要求教学目标和要求：掌握柠檬酸循环的基本反应过程、主要的反应机理以及葡萄糖分解过程中能量的产生，深入理解柠檬酸循环是两用代谢途径，熟悉柠檬酸循环的调控，了解丙酮酸羧化支路及乙醛酸循环。l重点与难点重点与难点：柠檬酸循环的基本反应过程、主要的反应机理以及葡萄糖分解过程中能量的产生。第四节 糖代谢

42、中的其它途径l糖酵解和三羧酸循环是机体内糖分解代谢的主要径，但不是唯一途径。实验研究表明：在组织中添加酵解抑制剂如碘乙酸或氟化物等，葡萄糖仍可以被消耗，这说明葡萄糖还有其它的代谢途径。l葡萄糖还存在其他的分解代谢途径，目的是生成细胞所需要的特殊的生物分子。l戊糖磷酸途径和糖醛酸途径。l戊糖磷酸途径也称为磷酸己糖旁路，这一途径的主要用途是提供重要代谢物核糖-5-磷酸和NADPH（还原力）。l糖醛酸途径是葡萄糖氧化的另一条次要途径，生成D-糖醛酸和L-抗坏血酸（Vc）。糖醛酸在外来有机化合物的解毒和排泄中起着重要作用，Vc是人等许多动物不可缺少的营养物质。包括人在内的许多动物缺少古洛糖酸内酯氧化酶

43、，不能合成Vc。 指从指从Glc-6-P或或Glc-1-P开始，经开始，经UDP-葡萄糖醛酸生成糖醛酸的途径。葡萄糖醛酸生成糖醛酸的途径。葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸古洛糖酸古洛糖酸古洛糖酸内酯古洛糖酸内酯 抗坏血酸抗坏血酸lUDP糖醛酸是糖醛酸供体，可形成许多重要糖醛酸是糖醛酸供体，可形成许多重要的粘多糖如透明质酸、肝素等。的粘多糖如透明质酸、肝素等。l从糖醛酸可转变为抗坏血酸，但人和其它灵从糖醛酸可转变为抗坏血酸，但人和其它灵长类等动物不能合成抗坏血酸。长类等动物不能合成抗坏血酸。l在肝脏糖醛酸可与药物或含在肝脏糖醛酸可与药物或含-OH、-COOH、-NH2、-SH的异物结合成水溶性化合物排出体的

44、异物结合成水溶性化合物排出体外，起解毒作用。外，起解毒作用。l从糖醛酸可形成木酮糖，与磷酸戊糖途径相从糖醛酸可形成木酮糖，与磷酸戊糖途径相连。连。二、戊糖磷酸途径二、戊糖磷酸途径 ( (Phosphopentose pathway PPP )许多组织细胞中都存在有另一种葡萄糖降解途径，即磷酸戊糖途径（Pentose phosphate pathway, PPP），也称为磷酸己糖旁路（Hexose monophosphate pathway/shunt,HMP）。参与磷酸戊糖途径的酶类都分布在动物细胞液中，动物体内约有30%的葡萄糖通过此途径分解。 磷酸戊糖途径的反应过程磷酸戊糖途径的反应过程磷

45、酸戊糖途径磷酸戊糖途径可以分为氧化阶段和非氧化阶段。l主要调节部位，葡萄糖-6-磷酸脱氢酶受NADPH的别构抑制，通过这一简单调节，戊糖磷酸途径可以自我限制NADPH的生产。l氧化阶段的第二个酶是葡糖酸内酯酶。l氧化阶段的第三个反应，在6-磷酸葡糖酸脱氢酶的作用下，6-磷酸葡糖酸氧化脱羧。氧化阶段的重要作用是提供NADPH。l非氧化阶段是一条转换途径，通过氧化阶段产生的核酮糖-5-磷酸转换为糖酵解的中间产物果糖-6-磷酸和甘油醛-3-磷酸，可以进行分解代谢，也可以经糖异生途径生成葡萄糖。l戊糖磷酸途径也称为磷酸己糖旁路，这一途径的主要用途是提供重要代谢物核糖-5-磷酸和NADPH（还原力）。是

46、细胞产生还原力的主要途径。l是细胞内不同结构糖分子的重要来源，并为各种单糖的相互转变提供条件。核糖及其衍生物ATP、CoA、FAD、RNA、DNA都来源于戊糖磷酸途径。 三、糖的合成三、糖的合成- -糖异生糖异生糖异生是指从非糖物质合成葡萄糖的过程。非糖物质包括丙酮酸、乳酸、生糖氨基酸、甘油等均可以在哺乳动物的肝脏中转变为葡萄糖。这一过程基本上是糖酵解途径的逆过程，但具体过程并不是完全相同，因为在酵解过程中有三步是不可逆的反应，而在糖异生中要通过其它的旁路途径来绕过这三步不可逆反应，完成糖的异生过程。1 1、糖异生的证据；、糖异生的证据；2 2、糖异生的生理意义。、糖异生的生理意义。l用整体动

47、物做实验，禁食24小时，大鼠肝脏中的糖原由7%降低到1%，饲喂乳酸、丙酮酸或三羧酸循环代谢的中间物后可以使大鼠肝糖原增加。l糖尿病人或切除胰岛的动物，他们从氨基酸转化成糖的过程十分活跃。当摄入生糖氨基酸时，尿中糖含量增加。 1 1、糖异生的证据、糖异生的证据l根皮苷是一种从梨树茎皮中提取的有毒的糖苷，它能抑制肾小管将葡萄糖重吸收进入血液中，这样血液中的葡萄糖就不断的由尿中排出。当给用根皮苷处理过的动物饲喂三羧酸循环中间代谢物或生糖氨基酸后，这些动物尿中的糖含量增加。l糖异生作用是一个十分重要的生物合成葡萄糖的途径。红细胞和脑细胞是以葡萄糖为主要燃料的，成人每天约需要160克葡萄糖，其中120克

48、用于脑代谢，而糖原的贮存量是很有限的，所以需要糖异生来补充糖的不足。l在饥饿或剧烈运动造成糖原下降后，糖异生能使酵解产生的乳酸、脂肪分解产生的甘油以及生糖氨基酸等中间产物重新生成糖。这对维持血糖浓度，满足组织对糖的需要是十分重要的。 2 2、糖异生的生理意义、糖异生的生理意义 l糖异生可以促进脂肪氧化分解供应能量，当体内糖供应不足时，机体会大量动员脂肪分解，此时会产生过多的酮体（乙酰乙酸、-羟丁酸、丙酮），而酮体则必须经过三羧酸循环才能彻底氧化，此时糖异生对维持三羧酸循环的正常进行起主要作用。 l糖异生作用的总反应式如下： 2丙酮酸+4ATP+2GTP+2NADH+2H+ +4H2O 葡萄糖+

49、2NAD+ +4ADP +2GDP +6Pi ( (二二) ) 糖异生的途径糖异生的途径（1）丙酮酸羧化酶催化丙酮酸生成草酰乙酸，反应消耗一分子ATP，受乙酰CoA激活和ADP的抑制。（2）在体内该反应是不可逆的，但在体外可逆。l在果糖-1，6-二磷酸酶的催化下，1,6-二磷酸果糖转化成6-磷酸果糖。这是糖异生作用中的关键反应。该酶是一个别构酶，受AMP、2,6-二磷酸果糖强烈抑制，但ATP、柠檬酸和3-磷酸甘油酸可激活此酶的活性。 ( (三三) )糖异生途径的前体糖异生途径的前体1、凡是能生成丙酮酸的物质都可以变成葡萄糖。例如三羧酸循环的中间物，柠檬酸、异柠檬酸、-酮戊二酸、琥珀酸、延胡索酸

50、和苹果酸都可以转变成草酰乙酸而进入糖异生途径。 2、大多数氨基酸是生糖氨基酸如丙氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、丝氨酸、半胱氨酸、甘氨酸、精氨酸、组氨酸、苏氨酸、脯氨酸、谷胺酰胺、天冬酰胺、甲硫氨酸、缬氨酸等，它们可转化成丙酮酸、-酮戊二酸、草酰乙酸等三羧酸循环中间物参加糖异生途径。 3、Cori循环：剧烈运动时产生的大量乳酸会迅速扩散到血液，随血流流至肝脏，先氧化成丙酮酸，再经过糖异生作用转变为葡萄糖，进而补充血糖，也可重新合成肌糖原被贮存起来。这一乳酸葡萄糖的循环过程称为Cori循环。4、反刍动物糖异生途径十分活跃，牛胃中的细菌分解纤维素成为乙酸、丙酸、丁酸等，奇数脂肪酸分解产生的琥珀酰CoA等都

51、可参加糖异生途径合成葡萄糖。 l两条途径相互协调、互为相反地进行调节。两条途径相互协调、互为相反地进行调节。通常表现为同一调节因子（如别构效应剂）通常表现为同一调节因子（如别构效应剂）对两条途径相应的酶作用相反。对两条途径相应的酶作用相反。 Glc-6-P抑制己糖激酶，激活葡萄糖抑制己糖激酶，激活葡萄糖6-6-磷酸酶，磷酸酶，从而抑制酵解，促进糖异生从而抑制酵解，促进糖异生。 乙酰乙酰CoA抑制丙酮酸脱氢酶复合体，激活丙抑制丙酮酸脱氢酶复合体，激活丙酮酸羧化酶，从而抑制酵解，促进糖异生。酮酸羧化酶，从而抑制酵解，促进糖异生。 AMP抑制抑制FBPase-1，激活激活PFK-1，从而抑制从而抑制

52、糖异生，促进酵解糖异生，促进酵解。 柠檬酸抑制柠檬酸抑制PFK-1，激活激活FBPase-1，从而抑从而抑制酵解，促进糖异生制酵解，促进糖异生。 果糖果糖-2,6-双磷酸抑制双磷酸抑制FBPase-1，激活激活PFK-1，从而抑制糖异生，促进酵解从而抑制糖异生，促进酵解。dFructose 2,6 bisphosphate (F-2,6-BP), AMP, and citrate have opposite effect on the enzymatic activities of PFK-1 and FBPase-1l糖异生指由非糖糖异生指由非糖3C3C化合物（主要是丙酮化合物（主要是丙酮酸

53、）转化为葡萄糖的过程。糖异生存在酸）转化为葡萄糖的过程。糖异生存在于所有生物体中，具有保守性。于所有生物体中，具有保守性。l从丙酮酸生成葡萄糖是糖异生的中心途从丙酮酸生成葡萄糖是糖异生的中心途径。这条途径不是糖酵解的简单逆反应。径。这条途径不是糖酵解的简单逆反应。l通过糖异生，通过糖异生，2分子丙酮酸转变为分子丙酮酸转变为1分子分子葡萄糖需要葡萄糖需要6个个高能磷酸键。高能磷酸键。l在脊椎动物中，大部分氨基酸可以转化在脊椎动物中，大部分氨基酸可以转化为糖。但脂肪酸不能。为糖。但脂肪酸不能。糖异生和糖酵解相互协调、互为相反地糖异生和糖酵解相互协调、互为相反地进行调节。表现为同一调节因子对两条进行

54、调节。表现为同一调节因子对两条途径相应的酶作用相反。途径相应的酶作用相反。l教学目标和要求教学目标和要求：掌握戊糖磷酸途径的生理意义及糖异生的基本过程、调控与生理意义，了解糖异生途径的前体。l重点与难点重点与难点：戊糖磷酸途径的生理意义及糖异生的基本过程、调控。第五节 生物氧化电子传递与氧化磷酸化l有机分子在细胞内氧化分解成二氧化碳和水并释放出能量形成ATP的过程，笼统地称为生物氧化。实际上是需氧细胞呼吸作用中的一系列氧化还原反应。两个特点：l逐步分次放能，不会引起体温突然升高；l产生的能量一般都贮存在一些特殊的化合物中，主要是ATP。 l氧化磷酸化作用指的是与生物氧化作用氧化磷酸化作用指的是

55、与生物氧化作用相伴而生的磷酸化作用；是将代谢物脱相伴而生的磷酸化作用；是将代谢物脱下的下的氢和电子氢和电子沿沿呼吸链呼吸链传递过程中，逐传递过程中，逐步释放能量使步释放能量使ADP氧化生成氧化生成ATP的作用。的作用。这种氧化与磷酸化紧密偶联的过程称氧这种氧化与磷酸化紧密偶联的过程称氧化磷酸化作用。化磷酸化作用。l真核生物的氧化磷酸化发生在线粒体中。 一、线粒体的结构 真核生物的氧化磷酸化发生在线粒体中。(一）电子传递过程 需氧细胞内糖、脂、氨基酸等通过各自的分解途径，所形成的还原型辅酶通过电子传递途径被重新氧化。还原型辅酶上的氢原子以质子形式脱下，其电子沿着一系列的电子载体转移，最后转移到分

56、子氧。 电子传递过程包括电子从还原型辅酶通过一系列按照电子亲和力递增顺序排列的电子载体所构成的电子传递链传递到氧的过程。l将还原型辅酶上的电子传递给氧并生成水，需经过一系列按照电子亲和力递增顺序排列的电子载体，电子所经过的途径形象地称为电子传递链，也称为呼吸链。l电子传递和氧化磷酸化依赖于蛋白复合物。l主要由四种蛋白质复合体组成。主要由四种蛋白质复合体组成。NADH-Q还原酶还原酶琥珀酸琥珀酸-Q还原酶还原酶细胞色素还原酶细胞色素还原酶细胞色素氧化酶细胞色素氧化酶l复合物含有很多不同的氧化还原辅助因子，它们在电子传递中具有特殊的作用。通过辅助因子的氧化与还原反应产生电子流，流动的方向是从一个还

57、原剂到一个氧化剂。复合体复合体酶名称酶名称多肽链数多肽链数辅基辅基复合体复合体NADH-泛醌还原酶泛醌还原酶42FMN, Fe-S复合体复合体琥珀酸琥珀酸-泛醌还原酶泛醌还原酶4FAD, Fe-S复合体复合体泛醌泛醌-细胞色素细胞色素c还原还原酶酶11铁卟啉铁卟啉, Fe-S复合体复合体细胞色素细胞色素c氧化酶氧化酶13铁卟啉铁卟啉, Cu 辅酶辅酶Q Q与细胞色素与细胞色素c c不包含在内不包含在内 电子传递链的排列顺序l电子沿着电子传递链的流动大致是按照还原电势增加的方向。复合物利用电子催化氧化还原为水。呼吸链抑制剂的阻断位点呼吸链抑制剂的阻断位点 鱼藤酮鱼藤酮粉蝶霉素粉蝶霉素异戊巴比妥异

58、戊巴比妥抗霉素抗霉素二巯基丙醇二巯基丙醇CO、CN-、N3-及及NADHFMNCoQFe-SCyt c1O2Cyt bCyt cCyt aa3Fe-SFMNFe-S琥珀酸琥珀酸复合物复合物 II复合物复合物 IV复合物复合物 I复合物复合物 III鱼藤酮鱼藤酮安密妥安密妥抗霉素抗霉素A氰化物氰化物CO抗霉素抗霉素 A的的抑制部位抑制部位NAD FP Q b c aa3NAD FP Q b c aa3呼吸链的比拟图解呼吸链的比拟图解 呼吸链抑制剂粉蝶霉素粉蝶霉素作用作用：阻断电子传递：阻断电子传递1、NADH-Q还原酶，还原酶，也称NADH脱氢酶。 组成：哺乳动物的复合物由42条多肽链组成，呈L

59、型，含有一个FMN（辅基）和至少6个铁硫蛋白（辅基），以二聚体形式存在。 作用:是催化NADH的2个电子传递至辅酶Q，同时将4个质子由线粒体基质转移至膜间隙。NAD+ 烟酰胺烟酰胺- -腺嘌呤二核苷酸腺嘌呤二核苷酸NADP+烟酰胺烟酰胺- -腺嘌呤磷酸二腺嘌呤磷酸二核苷酸核苷酸以NAD（NADP）为辅酶的脱氢酶FAD 黄素黄素- -腺嘌呤二核苷酸腺嘌呤二核苷酸 FMN 黄素单核苷酸黄素单核苷酸lFMN的作用是接受脱氢酶脱下来的电子和质子，形的作用是接受脱氢酶脱下来的电子和质子，形成还原型成还原型FMNH2 2。还原型。还原型FMNH2 2可以进一步将电可以进一步将电子转移给子转移给Q。l铁硫蛋

60、白与铁硫蛋白与NADH Q还原酶的其它蛋白质还原酶的其它蛋白质组分结合成复合物形组分结合成复合物形式存在。式存在。Fe是与硫和是与硫和CYS的巯基螯合存在。的巯基螯合存在。l每个铁原子和4个硫原子结合，通过Fe2+、Fe3+互变进行电子传递，有FeS、2Fe-2S和4Fe-4S三种类型。l它主要以它主要以 (2Fe-2S) (2Fe-2S) 或或 (4Fe-4S) (4Fe-4S) 形式存形式存在。在。(2Fe-2S)(2Fe-2S)含有两个活泼的无机硫和两含有两个活泼的无机硫和两个铁原子。铁硫蛋白通过个铁原子。铁硫蛋白通过FeFe3+3+ Fe Fe2+2+ 变化变化起传递电子的作用。起传递