第九章生物氧化 --- 电子传递与氧化磷酸化

第九章生物氧化---电子传递与氧化磷酸化 第一节生物氧化概论第二节生物氧化的历程第三节氧化磷酸化作用

第一节生物氧化概论 e- e- 一氧化还原反应凡是反应中有电子从一种物质转移到另一种物质的化学反应称为氧化还原反应 • 氧化－还原电势（E）：还原剂失掉电子的倾向，也就是氧化剂得到电子的倾向，称为。。。 • E0’：标准氧化还原电势（测定条件为pH=7.0、25 0C） • E0’越负，物质丢失电子的倾向愈大，愈容易成为还原剂。氧化还原对还原剂氧化剂

二、生物氧化 • 概念：有机物质在生物体内被氧化分解成 CO2和水，并释放出能量的过程。 • 细胞氧化、呼吸作用、细胞呼吸、组织呼吸 • 三、生物氧化的特点 • 在生物细胞内进行，反应条件温和 • 随着反应的进行，能量逐步释放 • 生物氧化释放的能量，与ATP合成相偶联

生物氧化 有机物 + O2 H20 + CO2 + 能量第二节生物氧化的历程一、二氧化碳的生成二、水的生成

丙酮酸氧化脱羧酶系 3 2 NAD＋NADH＋H＋ 3 乙酰辅酶A 丙酮酸　　　辅酶A 2 2 草酰琥珀酸脱羧酶 2 ＋　CO2 －COOH 草酰琥珀酸 α－酮戊二酸一、二氧化碳的生成 1．氧化脱羧 2．非氧化脱羧

二、生物氧化中水的生成 递氢体：FMN、FAD、NAD、NADP 、辅酶Q 递电子体：铁硫蛋白、细胞色素

线粒体图示 1．呼吸链(电子传递链) • 在生物氧化过程中，代谢物上的氢被脱氢酶激活脱落后，经过一系列的传递体，最后传递给被激活的氧分子，而生成水的全部体系称呼吸链。 • 原核细胞电子传递发生在质膜上，真核细胞电子传递发生在线粒体内膜上。

2．呼吸链的组成　　 • 呼吸链上流动的电子载体： • NADHQ 还原酶 (Ⅰ) • 琥珀酸-Q还原酶(Ⅱ) • 细胞色素还原酶(Ⅲ) • 细胞色素氧化酶(Ⅳ) • 辅酶Q、细胞色素c • 能够当做质子泵的复合体： Ⅰ 、Ⅲ、 Ⅳ • 含Fe-S蛋白的复合体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ

（1）复合物I NADHQ 还原酶(NADH脱氢酶) • 电子传递 NADH FMN Fe-S 辅酶Q

（2）复合物II 琥珀酸-Q还原酶 • FADH2 铁硫聚簇辅酶Q • FADH2+ COQ COQH2 + FAD

（3）复合物III （细胞色素还原酶、细胞色素bc1复合体、 bc1 ）　 • 细胞色素：是一类含有血红素辅基的电子传递蛋白的总称。 • 复合物III含细胞色素b、细胞色素c1、铁硫蛋白。 • 催化电子从QH2传递到细胞色素c细胞色素还原酶血红素辅基中的铁原子，在电子传递中发生可逆的2价Fe2+和3价Fe3 +的变化催化

（4）复合物IV （细胞色素氧化酶） • 结构：四个氧化还原中心 • 还原型的细胞色素c 血红素a 血红素a3 血红素a3-CuB聚簇血红素a-CuA聚簇

3.呼吸链电子传递成员的排列顺序　 • 传递电子的顺序按照它们的氧化还原电势大小排列呼吸链中NAD+/NADH的E0’值最小，而O2/H2O的E0’　值最大，电子的传递方向是从NADH O2 -0.32 +0.10 +0.22 +0.29 MH2 NADH CoQ b c1 c aa3 O2 FMN -0.30 +0.07 +0.25 +0.816 FADH2 -0.18 电位跨度最大的一步

根据接受氢的初受体不同，典型的呼吸链有两条NADH呼吸链和FADH2呼吸链。根据接受氢的初受体不同，典型的呼吸链有两条NADH呼吸链和FADH2呼吸链。

4. 电子传递的抑制剂 P128 • 能够阻断呼吸链中某一部位电子传递的物质称为电子传递抑制剂。（1）ＮADH——›C0Q 鱼藤酮，安密妥，杀粉蝶菌素（2） QH2——›c1 抗酶素A （3） aa3 ———› O2 氰化物、叠氮化物、一氧化碳等

第三节氧化磷酸化作用 一、高能磷酸化合物ATP的生成 1.光合磷酸化植物叶绿体或者光合细菌的载色体利用光能从ADP和无机磷酸合成ATP的过程。 2.底物水平磷酸化底物的磷酸化是指ATP直接由一个代谢中间物上的磷酸基团转移到ADP分子而形成。 3.氧化磷酸化作用指直接与电子传递相偶联由ADP形成ATP的磷酸化作用。

FADH2 NADH CoQ 细胞色素C½ O2 ATP ATP ATP • ATP生成部位 • P/O比电子经过呼吸链的传递作用最终与氧结合生成水，在此过程中所释放的能量用于ADP磷酸化生成ATP。经此过程消耗一个原子的氧所要消耗的无机磷酸的分子数（即生成ATP的分子数）为。。。是一对电子通过呼吸链到氧所产生的ATP分子数。 02 02 NADH 2.5ATP FADH2 1.5 ATP

二、氧化磷酸化作用机制 • 化学渗透假说化学渗透假说：电子传递的自由能驱动H+从线粒体基质跨过内膜进入到膜间隙，从而形成了跨线粒体内膜的质子电化学梯度。这个梯度的电化学电势就驱动了ATP的合成。P131 • 最直接的证据是纯化得到了F1/F0 ATP合酶。

ATP合酶系统（Fo/F1 ATP酶） • 作用：在电子传递过程中利用跨线粒体内膜的质子电化学梯度驱动ATP的合成 • Peter Mitchell

三胞液中的NADH 的再氧化　 • 肌肉、神经组织中的甘油-α-磷酸穿梭作用（1.5ATP） • 肝、肾、心等组织的苹果酸穿梭作用（2.5ATP） • 生物意义：使细胞溶胶中的NADH逆浓度梯度转运到线粒体内膜进入电子传递进行氧化。

1.肌肉、神经组织中的甘油-3-磷酸穿梭作用 • 2 • 4 3 NADH NAD 二羟丙酮磷酸　甘油-α-磷酸胞液中：甘油-3-磷酸脱氢酶线粒体外膜线粒体内：甘油-3-磷酸脱氢酶膜间隙二羟丙酮磷酸　　　甘油-3-磷酸线粒体内膜 FADH2FAD NADHFMDCoQ b c1 c aa3 O2

NADHNAD+ 胞液中：苹果酸脱氢酶天冬氨酸转氨酶　　草酰乙酸　　　苹果酸天冬氨酸转氨酶　　草酰乙酸　　　苹果酸线粒体内膜线粒体内：苹果酸脱氢酶 NADHNAD+ NADHFMDCoQ b c1 c aa3 O2 2.肝、肾、心等组织的苹果酸穿梭作用

作业 • 呼吸链、氧化磷酸化作用、底物水平磷酸化、 P/O比、电子传递抑制剂、化学渗透学说 • 常见电子传递抑制剂有哪些？在电子传递的哪些步骤发生抑制？ • 氧化磷酸化偶联机理(化学渗透假说)？ • 呼吸链组分和排列顺序

答题注意事项 • 期末考试 • 考研 • 全面复习 • 购买习题集 • 真题 • 名词 6道 • 选择 20道 • 判断 10道 • 填空 24空 • 简答 4道 • 问答 2道

实验 • 提前到实验室 • 遵守课堂纪律，维护课堂秩序 • 使用试剂药品注意节约 • 保持药品试剂的纯净，严防混杂污染 • 试剂用完放到试剂架上，试剂瓶塞不得乱盖 • 试验台保持整洁，实验结束经教师验收仪器后，方可离开 • 使用和洗涤仪器的时候，应该小心谨慎，防止损坏。 • 使用精密仪器的时候，严格遵守规程，发现故障立即汇报教师，不得自己检修。 • 注意安全，实验室严禁吸烟。 • 严肃认真按照操作规程进行实验 • 实验室一切物品，严禁携带出室外。

氨基酸纸层析 • 醋酸纤维薄膜分离人血清白蛋白 • 酶特性实验 • SDS-PAGE测定蛋白质分子量 • 动物肝脏组织DNA提取 • 动物肝脏DNA琼脂糖凝胶电泳检测 • 考马斯亮蓝测定蛋白质浓度 • 肝脏谷丙转氨酶活力的测定

作业 • 把一个氨基酸结晶加入到pH7.0的纯水中，得到了pH6.0的溶液，问此氨基酸的pI值是大于6.0？小于6.0？等于6.0？为什么？

第九章生物氧化 --- 电子传递与氧化磷酸化