5--4生物氧化----电子传递和氧化磷酸化作用下册P114第24章.docVIP

第24章生物氧化-电子传递和氧化磷酸化作用(下册 P114) 本章重点：1、氧化还原反应在生物钟的作用，2、生物的氧化还原反应，3、氧化还原反应中的电子和氢质子传递，4、氧化呼吸脸，5、氧化磷酸化，6、线粒体的结构与功能 本章的主要内容： 生物体所需能量大都来自糖、脂肪、蛋白质等有机物的氧化 （1）先进行分解代谢，代谢物脱氢，辅酶NAD+或FAD还原成NADH或FADH2（携带 氢离子和电子。 （2）氢离子和电子都经过相同的一系列电子载体传递过程传递给氧。 （3）产生的能量一般都贮存在ATP等特殊化合物中。 生物氧化实质上是氧化磷酸化，发生在线粒体内膜。 氧化磷酸化：NADH或FADH2上的电子通过进行一系列电子传递载体传递给O2,伴 随NADH和FADH2的氧化释放的能量使ADP磷酸化形成ATP。 （一）氧还原电势 生物体系中进行氧化还原时其基本原理和化学电池一致。 生物体内一些重要物质的标准氢化还原电势如P117表24-1所示。 如：NADH被O2氢化。 电极反应：1/2 O2+2H++2e- == H2O E0=+0.815。 NAD++2H++2e- == NADH+H+ E0=-0.32∨ 电池总反应： 1/2 O2+NADH+H+ == H2O+HAD+ 电势差ΔE0=+0.815-(-0.32)=+1.135V 正号表示放能 即呼吸链的范围为1.135V 自由能变化：ΔG0=- n FΔE0 =-2 23.062 1.135 n-所传电子数 =-52.6Kcal/mol F-法拉第卡当量: 23.062KcalV-1mol-1 同理计算 FADH2被O2氧化 ΔG0=-42.4Kcal/mol (二)电子传递和氧化呼吸链 在电子传递过程中，电子传递仅发生在相邻的传递体之间，可根据各种氢化一还原电对的E0值，判断电子流动方向，在酶催化下发生反应。 （1）电子传递链 电子从NADH到O2传递所经过的途径被称为电子传递链或呼吸链，主要由4部分蛋白质复合体组成，排列顺序为: （见P120 图24-2） 黄素蛋白中的FADH2 琥珀酸-Q 还原酶 NADH→NADH-Q→Q→细胞色素→细胞色素C→细胞色素氧化酶→O2 还原酶 还原酶 电子传递酶复合体含一系列的电子载体和辅基为： 黄素蛋白： FMN, FAD 铁硫中心： Fe-S复合体 醌： Q 细胞色素： 血红素基因 铜离子： CuA CuB （2）电子传递链各个成员 NADH-Q还原酶，简称复合体Ⅰ，又称NADH脱氢酶。辅基：FMN,Fe-S。 催化的反应为： NADH+H++Q→NAD++QH2 反应分三步进行： NADH+H++FMN → FMNH2+NAD+ FMNH2+Fe-S（氧化型）→`FMN+Fe-S（还原型） Fe-S（还原型）+Q`→`Fe-S（氧化型）+QH2 其中Fe-S中心有Fe-S，2Fe-2S和4Fe-4S三种类型，如P122 图 24-5所示。 在反应中发生3价Fe3+和2价Fe2+的价态变化。 辅酶Q(CoQ):为易流动的疏水电子载体，与蛋白质结合不紧密，能自由在膜内扩散， 有氧化型（醌式）和还原型（酚）。结构式见P123 图 24-6。含有异戊二烯为单 位构成的长碳氢链，异戊二烯的数目n因动物而异，哺乳动物n=10记作Q10。 琥珀酸-Q还原酶：又称复合体Ⅱ。该酶与柠檬酸循环中，催化琥珀酸脱氢生成延胡 索酸的琥珀酸脱氢酶构成完整的酶复合体，辅基 FAD, Fe-S。 催化的反应为： FADH2+Q → FAD+QH2 使FADH2上高能电子进入电子传递链，此步无ATP生成。 反应分两步进行： FADH2+Fe-S(+3) → FAD+Fe-S(+2) Fe-S(+2)+QH2 → Fe-S(+3)+Q 细胞色素还原酶：又称复合体Ⅲ。辅酶：血红素，Fe-S。 把电子和H+从一个QH2分子传递两个电子给2分子细胞色素C。 [细胞色素]：是一类含有血红素辅基的电子传递蛋白质的总称。因含血红素而显色，故称为细胞色素，几乎存在于所