第十章 生物氧化 （biological oxidation）

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1 第十章 生物氧化 （biological oxidation）
华南师范大学生命科学学院 钟欢欢

2 biological oxidation 生物氧化的基本概念 电子传递与氧化磷酸化

3 生物氧化的基本概念 生物氧化的概念 （广义）有机物在生物细胞里氧化分解为CO2 和H2O，并释放出能量的过程叫生物氧化。
直接脱羧 氧化脱羧（脱羧过程中伴随着氧化（脱氢）反应 要生成H2O，所以要 ②脱氢－NADH＋H＋ FADH2 ③呼吸链电子传递 使电子传给O2生成H2O ④ADP磷酸化ATP （狭义）生物氧化：包括①、 ② 、③、④

4 标准自由能变化与平衡系数 1878年，Josiah Willard Gibbs提出关于自由能的公式。△G为在恒压和恒温下发生变化的体系的自由能的变化。反应的自由能变化（△G）是反应能否自发进行的重要标准。 △G＜0，反应才能自发进行； △G＝0，体系处于平衡，不能发生净变化； △G＞0，反应不能自发进行，需要输入自由能以推动这样的反应。

5 偶联化学反应标准自由能变化的可加和性及意义
由共同的中间产物偶联起来的反应中,原来不能自发进行的反应能被热力学上的优势反应推动而变为可自发进行的反应.

6 高能生物分子 高能化合物 高能磷酸化合物

7 高能化合物（high-energy 或energy-richcompound）
在生化反应中，某些化合物发生水解（或基团的转移反应）可以释放出大量的自由能来，ΔG0′一定是负值。 Δ G0′＞5000cal/mol(20.92kJ/mol)，这样一类化合物就称为高能化合物。 含磷酸基团的这类化合物叫高能磷酸化合物。 (High-energy phosphate compound)

8 高能化合物 About ATP ATP的作用 ①在生命活动中，直接用来做功（ 化学功、渗透功－物质跨膜的转移， 主动运输中需ATP、机械功）
②作为能量转换中的中间载体（桥梁）

9 其它高能化合物 GTP CTP UTP

10 生物体内高能磷酸化合物ATP的生成主要由三种方式：
氧化磷酸化 底物水平磷酸化 光合磷酸化

11 底物水平磷酸化 底物水平磷酸化指ATP的形成直接与一个代谢中间物（PEP）上的磷酸基团转移相偶联的作用。
特点：ATP的形成直接与中间代谢物进行的反应相偶联；在有O2或无O2条件下均可发生底物水平的磷酸化。

12 氧化磷酸化 与电子传递相偶联的磷酸化过程 需氧 原核生物的电子传递与氧化磷酸化在质膜上进行,而真核的在线粒体内膜上进行.

13 生物体电子传递的方式与电子载体 电子传递的几种方式 电子载体 NAD+ NADP+ FAD FMN CoQ 铁硫蛋白 细胞色素类

14 呼吸链（respiratory chain）及其组成
在生物氧化中，代谢脱下的H，经过一系列按一定顺序的氢－电子传递体系传给分子氧，这一系列的氢－电子传递体系叫电子传递链。(electron transport chain)

15 呼吸链（respiratory chain）组成
NADH-Q还原酶 琥珀酸脱氢酶（琥珀酸-CoQ还原酶） 细胞色素（cytochrome，Cyt）bc1复合物 细胞色素c氧化酶

16 电子传递抑制剂 能够阻断呼吸链中某一部位电子传递的物质称电子传递抑制剂。 a) 鱼藤酮（rotenone）
作用：阻断电子由NADH向CoQ的传递。 鱼藤酮是一种极毒的植物物质，常用作 重要的杀虫剂 b)  抗霉素A(antimycinA) 作用：抑制电子从细胞色素b到细胞色素C1传 递的作用。 c)  氰化物、叠氮化物、一氧化碳 作用：有阻断电子由Cytaa3传至氧的作用。

17 氧化磷酸化作用 是与电子传递过程偶联的磷酸化过程。即伴随电 子从底物到O2的传递，ADP被磷酸化生成ATP的酶促过程，这种氧化与磷酸化相偶联的作用称为氧化磷酸化。

18 氧化磷酸化的作用机制 三个假说： 化学偶联假说 Chemical coupling hypothesis 构象偶联假说
Conformational coupling hypothesis 化学渗透学说 Chemiosmotic hypothesis

19 ATP合成酶复合体 F1 :可溶性组分，含有分解和ATP的亚基。 是合成ATP的部位。 F0 :与膜结合的脂溶性组分，含有组成质
子通道的亚基。是H＋通道。

20

21 What is the P/O Ratio? How many ATP made per electron pair through
the chain? e- transport chain yields 10 H+ pumped out per electron pair from NADH to oxygen 4 H+ flow back into matrix per ATP to cytosol 10/4 = 2.5 for electrons entering as NADH For electrons entering as succinate (FADH2), about 6 H+ pumped per electron pair to oxygen 6/4 = 1.5 for electrons entering as succinate

22 氧化磷酸化的解偶联和抑制 解偶联剂（Uncouplers） 2，4－二硝基苯酚（2，4dinitrophenol,DNP）
氧化磷酸化抑制剂(inhibitors) 寡霉素（oligomycin）

23 线粒体外NADH的氧化 (1)3-磷酸甘油穿梭系统（肌肉细胞） (2)苹果酸穿梭系统（肝细胞）

24 线粒体外NADH的氧化磷酸化 （1）甘油磷酸穿梭（The glycerol phosphate shuttle）

25 （2）苹果酸一天冬氨酸穿梭（The malate – aspartate shuttle）