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第1页/共65页生物化学王镜岩生物氧化第2页/共65页第七章：电子传递与氧化磷酸化一、概述生物氧化——有机分子在细胞内氧化分解成二氧化碳和水并释放出能量形成ATP的过程统称为生物氧化。其实质是需氧细胞在呼吸作用中发生的一系列氧化还原反应，即细胞氧化或细胞呼吸。第3页/共65页生物氧化的特点：1、体温条件下进行。2、酶促反应。3、逐步氧化并释放能量。4、在氧化过程中产生的能量一般都储存在ATP中。第4页/共65页二、氧化还原电势氧化还原反应——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。即电子转移反应就是氧化还原反应。如：Fe 3＋ ＋ e Fe 2＋ 氧化型 还原型 电子受体 电子供体 第5页/共65页氧化还原电势——还原剂失掉电子或氧化剂得到电子的倾向称氧化还原电势。第6页/共65页标准电势——任何的氧化-还原物质即氧还电对都有其特定的电动势，称标准电势。用E0或ε0表示。氧还电对的标准电势值越大，越倾向于获得电子。例如，异柠檬酸/α-酮戊二酸 + CO2电对在浓度均为1.0mol/L时，其标准电势为-0.38V，这个氧化电对倾向于将电子传递给氧还电对NADH/NAD+，因为其标准电势为-0.32V。第7页/共65页 三、电子传递与氧化呼吸链第8页/共65页糖原 三酯酰甘油 蛋白质 氨基酸 脂酸+甘油 葡萄糖 * 生物氧化的一般过程乙酰CoA TAC CO2 ADP+Pi ATP 2H H2O 呼吸链 第9页/共65页呼吸链的概念代谢物脱下的成对氢原子（2H）通过多种酶和辅酶所催化的链式反应逐步传递，最终与氧结合生成水。这一系列酶和辅酶所组成的且与细胞利用氧有关的链式反应称为呼吸链(respiratory chain)又称电子传递链(electron transfer chain)。第10页/共65页电子传递链——电子从NADH或FADH2传递到O2所经过的途径称为电子传递链，或称呼吸链，由蛋白质复合体构成。分为NADH-Q、还原酶琥珀酸-Q还原酶、细胞色素还原酶和细胞色素氧化酶4个部分。电子传递链存在于真核细胞的线粒体内膜上，存在于原核细胞的质膜上。第11页/共65页在传递过程中，电子的传递仅发生在相邻的电子载体之间，它的传递方向与每个电子所具有的电化学势能的大小相关。即电子的流动方向总是由电负性较低的氧还电对流向更强电正性的氧还电对。第12页/共65页电子从电负性流向电正性是伴随着自由能的降低，其标准自由能变化的计算公式为： △G0’=-nF△ E0’n为转移电子数，F为法拉第常数=23062cal/Vmol， △ E0’为标准电势变化。利用此公式可以计算出电子传递链中每一步电子传递的自由能变化。第13页/共65页四、线粒体呼吸链的组成(一)呼吸链的组成成分第14页/共65页琥珀酸-Q还原酶NADH-Q还原酶NADHFADH2辅酶QFAD、Fe-SFMN、Fe-S 细胞色素b-562 细胞色素b-566细胞色素还原酶 细胞色素c1细胞色素c Fe-S血红素a血红素a3细胞色素氧化酶CuA和 CuBO2第15页/共65页 复合体ⅠNADH→ →CoQ FMN; Fe-SN-1a,b; Fe-SN-4; Fe-SN-3; Fe-SN-2 1. 复合体Ⅰ: NADH-泛醌还原酶 功能: 将电子从NADH传递给泛醌 (ubiquinone)第16页/共65页NAD+和NADP+的结构R=H: NAD+; R=H2PO3:NADP+ 第17页/共65页NAD+（NADP+）和NADH（NADPH）相互转变氧化还原反应时变化发生在五价氮和三价氮之间。第18页/共65页FMN结构中含核黄素，发挥功能的部位是异咯嗪环，氧化还原反应时不稳定中间产物是FMN? 。第19页/共65页铁硫蛋白中辅基铁硫簇(Fe-S)含有等量铁原子和硫原子，其中铁原子可进行Fe2+ ? Fe3++e 反应传递电子。? 表示无机硫 第20页/共65页泛醌（辅酶Q, CoQ, Q）由多个异戊二烯连接形成较长的疏水侧链（人CoQ10），氧化还原反应时可生成中间产物半醌型泛醌。第21页/共65页还原型Fe-S NADH+H+ FMN QNAD+ FMNH2氧化型Fe-S QH2复合体Ⅰ的功能 第22页/共65页 复合体Ⅱ琥珀酸→ →CoQFe-S1; b560;