生命活動所需能量的直接來源是ATPATP來自生物氧化第六章生物氧化【學(xué)習(xí)目標(biāo)】21.掌握:生物氧化的特點,呼吸鏈的概念,ATP的生成方式、氧化磷酸化的概念、偶聯(lián)部位及影響因素，能量的儲存和利用。2.熟悉:呼吸鏈的組成、傳遞體的排列順序,底物水平磷酸化的概念,ATP的生理功能，細(xì)胞液中NADH的氧化3.了解:不生成ATP的氧化體系

生物氧化的概念：物質(zhì)在生物體內(nèi)進(jìn)行氧化稱為生物氧化。它主要是指糖、脂肪、蛋白質(zhì)等在體內(nèi)分解時逐步釋放能量，最終生成二氧化碳和水的過程。ADP+Pi熱能糖CO2和H2O體內(nèi)分解能量ATP脂肪蛋白質(zhì)3生物氧化與生命活動的關(guān)系

生物氧化能量ATP熱能維持生命活動維持體溫4第一節(jié)生物氧化概述一、生物氧化的方式（一）生物氧化的方式加氧反應(yīng)脫氫反應(yīng)脫電子反應(yīng)主要方式5二、生物氧化反應(yīng)的酶類1.氧化酶類細(xì)胞色素氧化酶、抗壞血酸氧化酶等屬于此類酶，該類酶的亞基常含有鐵、銅等金屬離子。2H+H2OSH2+2e2Cu2+O2-S2Cu+1/2O2SH2:底物S:產(chǎn)物2H+H2OSH2+2Cu2+O2-S2Cu+1/2O22e6(1)需氧脫氫酶類(2)不需氧脫氫酶類

2HH2O2SH2SO2FMN

或FADFMNH2

或FADH22HSH2SFMN(或FAD)FMNH2(或FADH2)SH2SNAD+(NADP+)NADH+H+(NADPH+H+)72.脫氫酶類三、生物氧化的特點氧化環(huán)境溫和（體溫、pH接近中性）在酶的催化下逐步進(jìn)行能量逐步釋放（有利于ATP的生成）生物氧化中生成的水是由代謝物脫下的氫與氧結(jié)合產(chǎn)生的生物氧化中生成的CO2由有機(jī)酸脫羧產(chǎn)生

8四、生物氧化過程中CO2的生成體內(nèi)CO2的生成方式有機(jī)酸的脫羧基作用來源糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)代謝9第二節(jié)生物氧化與ATP的生物合成

一、呼吸鏈

（一）呼吸鏈的概念

代謝物脫下的成對氫原子（2H）通過多種酶和輔酶所催化的連鎖反應(yīng)逐步傳遞，最終與氧結(jié)合生成水，同時釋放能量。由于此過程與細(xì)胞呼吸有關(guān)，所以將此傳遞鏈稱為呼吸鏈。組成呼吸鏈的酶或輔酶有的是遞氫體，有的是遞電子體，但不論是遞氫體還是遞電子體都起傳遞電子的作用，所以呼吸鏈又稱電子傳遞鏈。

（二）呼吸鏈的組成

用膽酸、脫氧膽酸反復(fù)處理線粒體內(nèi)膜，可分離出四種有電子傳遞活性的蛋白質(zhì)-酶復(fù)合體，各含有不同的組分。復(fù)合體是呼吸鏈的天然存在形式，其所含的各組分具體完成電子傳遞過程。

人線粒體內(nèi)膜中呼吸鏈復(fù)合體的組成

復(fù)合體酶名稱傳遞體（輔基）

ⅠNADH-泛醌還原酶

黃素蛋白鐵硫蛋白（FMN）（Fe-S）

Ⅱ琥珀酸-泛醌還原酶

黃素蛋白鐵硫蛋白（FAD）（Fe-S）

Ⅲ泛醌-細(xì)胞色素C還原酶細(xì)胞色素b,c1

鐵硫蛋白(鐵卟啉)(Fe-S)

Ⅳ細(xì)胞色素C氧化酶

細(xì)胞色素aa3

（鐵卟啉、Cu）

四個復(fù)合體和泛醌（COQ)、Cytc兩種游離成分共同組成了呼吸鏈復(fù)合體Ⅰ：作用是將電子從NADH傳遞給泛醌（CoQ）復(fù)合體Ⅱ：作用是將電子從琥珀酸傳遞給泛醌復(fù)合體Ⅲ：作用是將電子從泛醌傳遞給Cytc復(fù)合體Ⅳ：其作用是將電子從Cytc傳遞給O2呼吸鏈中的傳遞體（復(fù)合體的成分）：NAD+和NADP+黃素蛋白（FMN、FAD）泛醌（輔酶Q，CoQ）鐵硫蛋白（Fe-S）細(xì)胞色素b、c、c1和細(xì)胞色素aa3

（鐵卟啉、Cu）遞氫體RHCONH2N+Ce+RHHCONH2N+H++H+H+1.NAD+（輔酶I，CoI）和NADP+（輔酶Ⅱ，CoⅡ）

NAD+NADH+H++2H-2H

NADP+NADPH+H++2H-2H2.黃素蛋白（FMN，F(xiàn)AD)OOCH3CH3RNNNHNOOCH3CH3RNNNHN+H-H+H-HHOOCH3CH3RNNNHNHHFMN(或FAD)FMNH(或FADH),即FMN?

FMNH2(或FADH2)氧化型或醌型半醌型還原型或氫醌型3.泛醌（輔酶Q，CoQ）oH3COH3COCH3o

RRoHOH3COH3COCH3·H++eH++eH3CORoH

OHH3COCH3泛醌泛醌H?

二氫泛醌氧化型或醌型半醌型還原型或氫醌型

CoQ

CoQH2+2H-2H4.鐵硫蛋白（FeS或Fe-S）??FeFe?Fe?FeSCH2SCH2SCH2SCH2Fe2S2的結(jié)構(gòu)示意圖其中鐵原子可進(jìn)行Fe2+

Fe3++e反應(yīng)傳遞電子。細(xì)胞色素c的結(jié)構(gòu)CH3蛋白質(zhì)H3CH3CNNNNFe3+CH3CH-CH3CH-CH3SCysSCysCOOHCH2CH2COOHCH2CH2細(xì)胞色素是一類以鐵卟啉為輔基的催化電子傳遞的酶類，根據(jù)它們吸收光譜不同而分為a、b、c三類，每一類又分為若干亞類。5.細(xì)胞色素(鐵卟啉,Cu)細(xì)胞色素（Cyt）b、c通過其輔基鐵卟啉中的鐵的化合價的改變傳遞電子，一次只能傳遞1個電子細(xì)胞色素（Cyt）a、a3很難分開，故寫成Cytaa3。Cyta3的輔基中有Cu，位于呼吸鏈的最末部位，它能將電子直接交給氧分子，使其還原成氧離子。Fe2+

Fe3++e

(三）呼吸鏈傳遞體的排列順序呼吸鏈成分的排列有嚴(yán)格的順序體內(nèi)(線粒體)氧化呼吸鏈的兩條途徑

1.NADH氧化呼吸鏈

2.琥珀酸氧化呼吸鏈1.NADH氧化呼吸鏈2.琥珀酸氧化呼吸鏈呼吸鏈中傳遞體的排列順序

復(fù)合體Ⅱ的成分復(fù)合體Ⅰ的成分復(fù)合體Ⅲ的成分復(fù)合體Ⅳ的成分二、ATP的合成方式體內(nèi)ATP合成的兩種方式

1.底物水平磷酸化

2.氧化磷酸化（主要方式）（一）底物水平磷酸化

在代謝過程中，由于脫氫或脫水作用引起分子內(nèi)部能量重新分布，形成高能化合，產(chǎn)生ATP的方式。體內(nèi)共有三個反應(yīng)過程可以通過底物水平磷酸化產(chǎn)生ATP（二）氧化磷酸化

1.氧化磷酸化概念：代謝物脫下的氫在經(jīng)呼吸鏈傳遞給氧生成水的氧化過程中釋放的能量使ADP磷酸化產(chǎn)生ATP的方式。是體內(nèi)合成ATP的主要方式。

氧化磷酸化是兩個過程的偶聯(lián)2.氧化磷酸化的偶聯(lián)部位

ATP氧化磷酸化偶聯(lián)部位FMN(Fe－S)NADH琥珀酸FAD(Fe－S)CoQCytbCytc1CytcCytaa3O2ATPATP實驗證明：一對電子經(jīng)NADH氧化呼吸鏈傳遞給氧時能產(chǎn)生2.5分子ATP，而經(jīng)FADH2氧化呼吸鏈傳遞給氧時只能產(chǎn)生1.5分子ATP。P/O比值

氧化磷酸化過程中，每消耗1/2摩爾O2所生成的ATP摩爾數(shù)。

線粒體離體實驗測得的一些底物的P/O比值底物呼吸鏈的組成P/O比值可能生成的ATP數(shù)β羥丁酸NAD+→復(fù)合體Ⅰ→CoQ→復(fù)合體Ⅲ2.4～2.8

2.5→Cytc→復(fù)合體Ⅳ→O2琥珀酸復(fù)合體Ⅱ→CoQ→復(fù)合體Ⅲ1.71.5→Cytc→復(fù)合體Ⅳ→O2抗壞血酸Cytc→復(fù)合體Ⅳ→O20.881細(xì)胞色素c(Fe2+)復(fù)合體Ⅳ→O20.610.681～-3.影響氧化磷酸化的因素（1）ATP/ADP比值（主要調(diào)節(jié)因素）（2）甲狀腺素（3）抑制劑

呼吸鏈抑制劑、解偶聯(lián)劑、ATP合酶抑制劑（1）ATP/ADP比值（2）甲狀腺素

甲狀腺激素可誘導(dǎo)細(xì)胞膜上Na+、K+-ATP酶的生成，使ATP水解為ADP和Pi,

ADP進(jìn)入線粒體數(shù)量增加，使氧化磷酸化速度加快。

甲狀腺激素（T3）還可使解偶聯(lián)蛋白基因表達(dá)增加，使氧化磷酸化解偶聯(lián)。因此，甲狀腺功能亢進(jìn)患者耗氧量和產(chǎn)熱量均增加，基礎(chǔ)代謝率增高。魚藤酮、異戊巴比妥CO、CN-（3）抑制劑1.呼吸鏈抑制劑（阻斷電子傳遞）2.解偶聯(lián)劑3.ATP合酶抑制劑（阻斷電子傳遞和ATP的合成）胞漿中NADH必須經(jīng)一定穿梭機(jī)制才能進(jìn)入線粒體，再經(jīng)呼吸鏈進(jìn)行氧化磷酸化。三、線粒體外NADH的氧化1.α-磷酸甘油穿梭2.蘋果酸-天冬氨酸穿梭（一）α-磷酸甘油穿梭機(jī)制FADH2NADH+H+NAD+CH2OHC=OCH2OPCH2OHCH-OHCH2OPCH2OHC=OCH2OPCH2OHCH-OHCH2OPFAD胞漿線粒體外膜線粒體內(nèi)膜線粒體基質(zhì)膜間隙磷酸二羥丙酮α-磷酸甘油電子傳遞鏈（二）蘋果酸-天冬氨酸穿梭機(jī)制谷氨酸NADH+H+NAD+①②COCOOH(CH2)2COOHCH2COOH蘋果酸CHOHCOOHCHNH2COOH(CH2)2COOH谷氨酸CHNH2COOHCH2COOH天冬氨酸COCOOHCH2COOH草酰乙酸α-酮戊二酸④③①CH2COOH蘋果酸CHOHCOOHCOCOOHCH2COOH草酰乙酸NADH+H+NAD+COCOOH(CH2)2COOHα-酮戊二酸②CHNH2COOHCH2COOH天冬氨酸CHNH2COOH(CH2)2COOH胞漿側(cè)線粒體內(nèi)膜基質(zhì)側(cè)①蘋果酸脫氫酶②谷草轉(zhuǎn)氨酶③α-酮戊二酸轉(zhuǎn)運蛋白④酸性氨基酸轉(zhuǎn)運蛋白四、能量的儲存和利用

（一）高能鍵與高能化合物水解時釋放能量大于21kJ/mol的化學(xué)鍵稱為高能鍵，常用“～”符號表示。含高能鍵的化合物稱為高能化合物。體內(nèi)最主要的高能鍵為高能磷酸鍵，最重要高能化合物是ATP。幾種常見的高能化合物通式舉例釋放能量

pH7.0，25℃KJ/mol(kcal/mol)NHRCNH~PO3H2CH2RCO~PO3H2ORCO~PO3H2ORC~SCoA~POOHPOOHOOH磷酸肌酸磷酸烯醇