南开大学：《生物化学》课程教学课件（讲稿）第八章 生物氧化

第八章生物氧化 第一节生物能学的基本概念 一.生物体对能量的需求： 1.生物体的需能变化 2. 能量的来源 二。热力学定律在生物化学中的应用 1.生物体是一个开放体系，是处于不断的、恒定的、物质流、 能量流、信息流的特殊状态中

第八章 生物氧化 第一节 生物能学的基本概念 一．生物体对能量的需求： 1． 生物体的需能变化： 2． 能量的来源 二. 热力学定律在生物化学中的应用 1．生物体是一个开放体系,是处于不断的、恒定的、物质流、 能量流、信息流的特殊状态中。 1

2.生物体系能量的变化遵循热力学第一和第二定律 (1)生物体系中：恒温、恒压dP-0dV=0 △H=△U+△PV △H≈△U (2)生物体系中“熵”的含义（体系无序度的量度，以“s”表 示)： (3)自由能与平衡常数 (4)自由能变化的可加性 在偶联的几个化学反应中，自由能的总变化等于每一步反 应自由能变化的总和。 A=B+C △G9=20.9 kJ/mol B一D △G9=-33.472kJ/m0l A-C+D △G9=-12.572kJ/mol (5)生物化学中能量变化的一些规定

2．生物体系能量的变化遵循热力学第一和第二定律 （1） 生物体系中：恒温、恒压 dP=O dV = O (2) 生物体系中“熵”的含义（体系无序度的量度，以“S”表 示）： （3）自由能与平衡常数 （4）自由能变化的可加性 在偶联的几个化学反应中，自由能的总变化等于每一步反 应自由能变化的总和。 （5）生物化学中能量变化的一些规定 2

A.当水作为反应物或产物时，水的浓度规定为1。 B.生物化学的标准状态：pH=7.0,25℃，△G0 C.自由能的变化值使用焦耳或千焦耳每摩尔。 二.高能磷酸化合物 (一)高能磷酸化合物的概念（≥20kJ/mol或≥5000cal/mol) (二)几种重要的高能磷酸化合物 装动一)一生情腿化会售水架的根准自由能安化 化合售 表中·号的化合物在表内月出的十不同数型是自不的型装 (三)ATP和NADH、NADPH在能量代谢中的重要作用 1.ATP的特殊结构

A． 当水作为反应物或产物时，水的浓度规定为 1。 B. 生物化学的标准状态：pH=7.0 ，25℃ ，△G’O C. 自由能的变化值使用焦耳或千焦耳每摩尔。 二. 高能磷酸化合物 （一）高能磷酸化合物的概念（≥20 kJ / mol 或≥5000 Cal/mol） （二）几种重要的高能磷酸化合物 （三）ATP 和 NADH、NADPH 在能量代谢中的重要作用 1. ATP 的特殊结构 3

2.在能量代谢中ATP的特殊作用 3.NADPH的作用 第二节生物氧化的基本概念 一.什么是生物氧化(biological oxidation) 生物氧化是有机分子在机体内氧化分解成C02和H20 并释放出能量的过程。是需氧细胞呼吸作用中的一系列氧 化还原反应。 二.生物氧化的特点 1.在体温下进行，37℃ 2.在酶的催化下逐步氧化，逐步释放能量 3.氧化释放的能量形成ATI 三.生物体内电子转移的几种形式

2. 在能量代谢中 ATP 的特殊作用 3. NADPH 的作用 第二节 生物氧化的基本概念 一． 什么是生物氧化（biological oxidation） 生物氧化是有机分子在机体内氧化分解成CO2和H2O 并释放出能量的过程。是需氧细胞呼吸作用中的一系列氧 化还原反应。 二． 生物氧化的特点 1. 在体温下进行，37℃ 2. 在酶的催化下逐步氧化，逐步释放能量 3. 氧化释放的能量形成 ATP 三． 生物体内电子转移的几种形式 4

四.氧化还原电势与自由能的关系 第三节线立体的生物氧化体系 一电子传递链上的酶和电子载体 电子传递链： oQ 电子传递链的部位：线立体内膜 个个人个 1.NADH脱氢酶(NADH-CoQ还原酶酶复合物I) NADH FMN Fe-S CoQ

四． 氧化还原电势与自由能的关系 第三节 线立体的生物氧化体系 一． 电子传递链上的酶和电子载体 电子传递链： 电子传递链的部位 ：线立体内膜 1. NADH 脱氢酶（NADH—CoQ 还原酶 酶复合物 I） NADH → FMN → Fe-S → CoQ 5

NADH脱氢酶是多酶复合物，850kD,43亚基，包括黄素蛋白和 铁硫蛋白（非血红素铁蛋白，铁硫中心）。铁硫蛋白有三种形式： Fe,FeS2 FeaS4 2.辅酶Q:呼吸链中唯一的非蛋白组分和脂溶性组分 3.细胞色素(cytochrome,.Cyt)C还原酶复合物（复合物III) 250kD,11亚基 CoQH2→ Cyt.b Fe-S Cyt. C1 6

NADH脱氢酶是多酶复合物，850kD, 43 亚基，包括黄素蛋白和 铁硫蛋白（非血红素铁蛋白，铁硫中心）。铁硫蛋白有三种形式： Fe, Fe2S2 Fe4S4 2．辅酶 Q：呼吸链中唯一的非蛋白组分和脂溶性组分 3.细胞色素（cytochrome, Cyt.）C 还原酶复合物(复合物 III) 250kD，11 亚基 CoQH2 → Cyt.b → Fe-S → Cyt. C1 6

4.细胞色素C:是呼吸链中唯一的不与膜紧密结合的蛋白 5.细胞色素C氧化酶复合物（复合物1V)160kD,13亚基 Cyt.a→Cyt.a→Cyt.a→l/202 6.琥珀酸一辅酶Q还原酶（复合物11)140D,4亚基 琥珀酸+FAD→延胡索酸+FADH2 FADH2→Fe-S+CoQ

4. 细胞色素 C：是呼吸链中唯一的不与膜紧密结合的蛋白 5. 细胞色素 C 氧化酶复合物(复合物 IV)160kD，13 亚基 Cyt.a → Cyt.a3 → Cyt.a3 →1/2 O2 6. 琥珀酸—辅酶 Q 还原酶（复合物 II）140kD,4 亚基 琥珀酸 + FAD → 延胡索酸 + FADH2 FADH2 → Fe-S → CoQ 7

二电子传递抑制剂 -CH:-CH CH CH, H.C -Cyt (a +a 4 →Cta+a→0 三.电子传递体排列顺序的确定 1.电子传递抑制剂的应用 LRL1 2. 氧化还原电位的测定

二． 电子传递抑制剂 三． 电子传递体排列顺序的确定 1． 电子传递抑制剂的应用 2． 氧化还原电位的测定 8

TABLE19-2 Standard Reduction Respiratory Chalnand Related Eectron Carer mec过on (haif-re3 ction) E(V 三.氧化磷酸化作用 1.氧化磷酸化作用：与电子传递相伴而生的磷酸化作用，即 将电子传递过程中释放的自由能转移，使ADP形成高能 ATP的作用。 2.氧化磷酸化的机制： (1)化学渗透学说（质子梯度的形成） aer (2)ATP合成酶的结构（世界上最小的分子马达）

三．氧化磷酸化作用 1． 氧化磷酸化作用：与电子传递相伴而生的磷酸化作用，即 将电子传递过程中释放的自由能转移，使 ADP 形成高能 ATP 的作用。 2． 氧化磷酸化的机制： （1）化学渗透学说（质子梯度的形成） （2）ATP 合成酶的结构（世界上最小的分子马达） 9

richia coli F Fe ATP Synthase Subunit Organization Protein Subunit Mass (kD) (3)旋转催化模型 (4)ATP从线立体向胞浆的转运 3.一对电子通过呼吸链合成ATP的数目(2.5或1.5个)

（3）旋转催化模型 (4) ATP 从线立体向胞浆的转运 3. 一对电子通过呼吸链合成 ATP 的数目（2.5 或 1.5 个） 10