生物化學(xué)-7-代謝總論

1、第六章 新陳代謝 (metabolism)第一部分 代謝總論第二部分 生物能學(xué)第三部分 生物膜與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)谝徊糠?代謝總論 從廣義上講，可以將新陳代謝(metabolism)描述為發(fā)生在活細(xì)胞內(nèi)的所有化學(xué)反應(yīng)。新陳代謝簡(jiǎn)稱代謝。 這些反應(yīng)又分為分解代謝反應(yīng)(catabolic reactions)和合成代謝反應(yīng)(anabolic reactions)。 分解反應(yīng)可以使生物大分子降解釋放出小的構(gòu)件分子和能量；活細(xì)胞利用釋放的能量去驅(qū)動(dòng)合成代謝反應(yīng)，合成用于細(xì)胞維持和生長(zhǎng)所需的分子。 合成反應(yīng)是生物體利用小分子或大分子的結(jié)構(gòu)元件構(gòu)成自身大分子的過程。新陳代謝新陳代謝 合成代謝合成代謝（同化作用）（

2、同化作用） 分解代謝分解代謝（異化作用（異化作用）生物小分子合成為生物小分子合成為生物大分子生物大分子需要能量需要能量釋放能量釋放能量生物大分子分解為生物大分子分解為生物小分子生物小分子能量能量代謝代謝物質(zhì)代謝物質(zhì)代謝1. 由酶催化，反應(yīng)條件溫和。2. 諸多反應(yīng)有嚴(yán)格的順序，彼此協(xié)調(diào)。3. 對(duì)周圍環(huán)境高度適應(yīng)。新陳代謝的共同特點(diǎn): 新陳代謝的功能: 1.從周圍環(huán)境中獲得營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。 2.將外界引入的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)樽陨硇枰慕Y(jié)構(gòu)元件,即大分子的組成前體。 3.將結(jié)構(gòu)元件裝配成自身的大分子。 4.形成或分解生物體特殊功能所需的生物分子。 5.提供生命活動(dòng)所需的一切能量。 從圖中看到分解代謝由三個(gè)階段

3、組成。 在第一個(gè)階段，大分子營(yíng)養(yǎng)物蛋白質(zhì)、多糖、脂等降解成小的單體構(gòu)件分子，例如氨基酸、葡萄糖、甘油和脂肪酸等。 在第二個(gè)階段，構(gòu)件分子進(jìn)一步代謝只生成少數(shù)幾種分子，其中有兩個(gè)重要的化合物丙酮酸和乙酰CoA。另外蛋白質(zhì)的分解代謝中，氨基酸經(jīng)脫氨作用可生成氨。 在第三個(gè)階段，乙酰CoA進(jìn)入檸檬酸循環(huán)，分子中的乙?；谎趸蒀O2和H2O。 總的看來(lái)，分解代謝只生成三種主要的終產(chǎn)物：CO2、H2O和NH3。伴隨著物質(zhì)分解代謝的同時(shí)也產(chǎn)生了大量的化學(xué)能，這些能量一般都是以核苷三磷酸（例如ATP或GTP）和還原型輔酶（例如NADH或FADH2）的形式保存的(見右圖)。 與分解代謝相反，合成代謝則是由少

4、數(shù)幾種簡(jiǎn)單前體生成各式各樣的生物大分子。就好象分解代謝的逆過程（但不是分解代謝的簡(jiǎn)單逆過程）. CO2、H2O和NH3合成構(gòu)件分子氨基酸等，再由構(gòu)件分子合成生物學(xué)功能各異的生物大分子。應(yīng)應(yīng)能量在代謝中的重要地位n能量代謝:以物質(zhì)代謝為基礎(chǔ),與物質(zhì)代謝過程相伴而發(fā)生,是蘊(yùn)藏在化學(xué)物質(zhì)中的能量轉(zhuǎn)化。n在分解代謝中,起捕獲和貯藏能量作用的分子是腺嘌呤核苷三磷酸,簡(jiǎn)稱腺苷三磷酸(ATP)。nATP是由ADP和無(wú)機(jī)磷酸合成的。nATP和ADP的往復(fù)循環(huán)是生物機(jī)體利用能量的基本方式。ATP + H2OADP + P i nATP并不是能量的貯存形式,而是一種傳遞能量的分子。 以ATP形式貯藏的能量，提供四

5、方面的能量需要:1.提供生物合成做化學(xué)功時(shí)所需的能量。2.是生物機(jī)體活動(dòng)以及肌肉的能量收縮的能量來(lái)源。3.供給營(yíng)養(yǎng)物逆濃度梯度跨膜運(yùn)輸機(jī)體細(xì)胞內(nèi)所需的自由能。4.在DNA,RNA和蛋白質(zhì)等生物合成中,保證基因信息的正確傳遞,ATP也以特殊方式起著遞能作用。 能夠直接提供自由能推動(dòng)生物體多種化學(xué)反應(yīng)的核苷酸類分子除ATP外,還有:ATP能量“貨幣”UTP參加糖的互相轉(zhuǎn)化與合成CTP參加磷脂的合成GTP參加蛋白質(zhì)和嘌呤的合成輔酶I和輔酶II的遞能作用 由營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的分解代謝釋放出的化學(xué)能,除了通過合成ATP的途徑獲外,還有另外一種途徑以氫原子和電子的形式將自由能移給生物合成的需能反應(yīng)。 脫氫酶催化物

6、質(zhì)的脫氫反應(yīng),將脫下的氫原子和電子傳遞給一類特殊能接受這種氫原子和電子的輔酶，稱為輔酶I和輔酶II。FMN和FAD的遞能作用 FMN和FAD是一類在傳遞電子和氫原子中起作用的載體。都能接受兩個(gè)電子和兩個(gè)氫原子。輔酶A在能量代謝中的作用 輔酶A簡(jiǎn)寫為（CoA），乙酰-CoA形成的硫酯鍵和ATP的高能磷酸鍵相似，都在水解時(shí)釋放出大量的自由能。新陳代謝的調(diào)節(jié) 分子水平 細(xì)胞水平 整體水平代謝中常見的有機(jī)反應(yīng)機(jī)制 酶催化的有機(jī)反應(yīng)機(jī)制可歸納為以下幾種： 酸-堿催化 共價(jià)催化 金屬離子催化 靜電催化反應(yīng)大體可歸納為四類：基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)氧化-還原反應(yīng)消除、異構(gòu)化和重排反應(yīng)碳-碳鍵的形成或斷裂反應(yīng)?；D(zhuǎn)移磷酰

7、基轉(zhuǎn)移葡糖基轉(zhuǎn)移實(shí)質(zhì)是電子的得失的反應(yīng)羥醛縮合反應(yīng)克萊森酯綜合反應(yīng)-酮酸的氧化脫羧反應(yīng)消除反應(yīng)分子內(nèi)氫原子的遷移異構(gòu)化反應(yīng)分子重排反應(yīng)新陳代謝的研究方法 使用酶的抑制劑：研究代謝抑制劑的作用有助于判定代謝途徑中的某一步反應(yīng)。 使用遺傳缺欠癥研究代謝途徑：通過研究與某個(gè)不正常蛋白有關(guān)系的基因的突變也可以提供有價(jià)值的信息，某些突變是致死的，不能傳給下一代，而有些突變是后代容忍的。對(duì)這些突變的生物體的研究有助于鑒別出代謝途徑中的酶和中間代謝物。 氣體測(cè)量法 同位素示蹤法：同位素示蹤法是研究代謝的最有效和最常用的方法。一般都是向制備的組織、細(xì)胞或亞細(xì)胞成分中加入同位素標(biāo)記的底物，然后追蹤生成的中間產(chǎn)物

8、和終產(chǎn)物。繪制出代謝物的轉(zhuǎn)換圖。 核磁共振波譜法（NMR）第二部分 生物能學(xué)n生物能學(xué)(Bioenergetics)是生物化學(xué)中涉及生活細(xì)胞轉(zhuǎn)移和能量利用的基本問題，是完全建立在熱力學(xué)的基礎(chǔ)上的。n自由能（Gibbs free energy, G）是生物化學(xué)中主要的熱力學(xué)函數(shù)。G表示產(chǎn)物和反應(yīng)物自由能之間的差值，如果G為負(fù)值（G 0），反應(yīng)需要外界提供能量才能進(jìn)行，表明是個(gè)耗能反應(yīng)。n自由能變化與另外兩個(gè)熱力學(xué)函數(shù)焓（enthalpy）和熵（entropy）有關(guān)，在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下，他們之間的關(guān)系可表示為： GHTS （1）一個(gè)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)自由能變化與反應(yīng)的平衡常數(shù)有如下關(guān)系： GRTIn Ke

9、q （2）對(duì)于反應(yīng) ABCD，實(shí)際的自由能變化可以表示為： CD GG RTIn（3） AB達(dá)到平衡點(diǎn)時(shí)， C平衡D 平衡0 G RTIn A 平衡B平衡 或G-RTIn Keq n評(píng)價(jià)在特定細(xì)胞內(nèi)一個(gè)反應(yīng)的自發(fā)性和方向的標(biāo)準(zhǔn)是G，而不是G。G為負(fù)值，反應(yīng)的G也可能為正值，但（8-3）方程中的RT In（產(chǎn)物/反應(yīng)物）項(xiàng)的值為負(fù)值，而且其絕對(duì)值比G大。n對(duì)活細(xì)胞中的所有反應(yīng)來(lái)說，G值至少應(yīng)當(dāng)是稍負(fù)的值，而對(duì)于不可逆反應(yīng)G不僅是負(fù)值，而且其絕對(duì)值數(shù)值應(yīng)當(dāng)很大。代謝途徑中的調(diào)控部位一般都是代謝中的不可逆反應(yīng)，催化這些反應(yīng)的酶都受到某種方式的調(diào)控，代謝中的不可逆反應(yīng)其作用象是代謝交通中的瓶頸，控制著

10、代謝的進(jìn)程。高能磷酸化合物 機(jī)體內(nèi)有許多磷酸化合物，當(dāng)其磷?；鈺r(shí)，釋放出大量的自由能，這類化合物為高能磷酸化合物。這些分子中的酸酐鍵，能釋放出大量的自由能。如： ATP是高能磷酸化合物的典型 代表。 、磷酸基團(tuán)的酸酐鍵非常 容易水解并釋放大量的自由能。高能磷酸化合物及其他高能化合物的類型 1、磷氧鍵型（-O-P-） 2、氮磷鍵型 3、硫酯鍵型（活性硫酸基） 4、甲硫鍵型（活性甲硫氮酸）?；姿峄衔锝沽姿峄衔锵┐际搅姿峄衔锪姿峒∷崃姿峋彼?-腺苷磷酸5-磷酰硫酸?；o酶A第三部分 生物膜與物質(zhì)運(yùn)輸 一個(gè)典型的生物膜含有磷脂、糖鞘脂和膽固醇（在一些真核細(xì)胞中）。 膜含有的脂有一共同的特

11、點(diǎn)，它們都是兩性分子，含有極性成分和非極性成分。磷脂和糖鞘脂在一定的條件下可以象肥皂那樣形成單層膜或微團(tuán)，然而在體內(nèi)這些脂傾向于組裝成一個(gè)脂雙層。 由于磷脂和糖鞘脂含有兩條烴鏈的尾巴，不能很好地包裝成微團(tuán)，卻可以精巧地組裝成脂雙層（下圖）。但并不是所有的兩性脂都可以形成脂雙層，如膽固醇，其分子中的極性基團(tuán)OH相對(duì)于疏水的稠環(huán)系統(tǒng)太小了。 在生物膜中，不能形成脂雙層的膽固醇和其它脂（大約占整個(gè)膜脂的30）可以穩(wěn)定地排列在其余70脂組成的脂雙層中。 脂雙層內(nèi)脂分子的疏水尾巴指向雙層內(nèi)部，而它們的親水頭部與每一面的水相接觸，磷脂中帶正電荷和負(fù)電荷的頭部基團(tuán)為脂雙層提供了兩層離子表面，雙層的內(nèi)部是高度

12、非極性的。 脂雙層傾向于閉合形成球形結(jié)構(gòu)，這一特性可以減少脂雙層的疏水邊界與水相之間的不利的接觸。 在實(shí)驗(yàn)室里可以合成由脂雙層構(gòu)成的小泡，小泡內(nèi)是一個(gè)水相空間，這樣的脂雙層結(jié)構(gòu)稱為脂質(zhì)體（liposomes），它相當(dāng)穩(wěn)定，并且對(duì)許多物質(zhì)是不通透的。 可以包裹藥物分子，將藥物帶到體內(nèi)特定組織。 脂雙層形成了所有生物膜的基礎(chǔ)，而蛋白質(zhì)是生物膜的必要成分。不含蛋白質(zhì)的脂雙層的厚度大約是56nm，而典型的生物膜的厚度大約是610nm，這是由于存在著鑲嵌在膜中或與膜結(jié)合的蛋白質(zhì)的緣故。 1972年，S.Jonathan Singer和Garth L.Nicolson就生物膜的結(jié)構(gòu)提出了流動(dòng)鑲嵌模型（fl

13、uid mosaic model）。根據(jù)這一模型的描述，膜蛋白看上去象是圓形的“冰山”飄浮在高度流動(dòng)的脂雙層“海”中。 內(nèi)在膜蛋白（integral membrane proteins）插入或跨越脂雙層，與疏水內(nèi)部接觸。外周膜蛋白（peripheral membrane proteins）與膜表面松散連接。生物膜是一個(gè)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)，即膜中的蛋白質(zhì)和脂可以快速地在雙層中的每一層內(nèi)側(cè)向擴(kuò)散。 膜的生物學(xué)功能： 1、物質(zhì)運(yùn)輸：主動(dòng)運(yùn)輸和被動(dòng)運(yùn)輸 2、能量轉(zhuǎn)換：線粒體和葉綠體 3、細(xì)胞識(shí)別：抗原和抗體 4、細(xì)胞免疫：免疫細(xì)胞的受體抗原 5、神經(jīng)傳導(dǎo)：離子轉(zhuǎn)運(yùn)與神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo) 6、代謝調(diào)控：各種細(xì)胞器在參與

14、代謝中的作用 7、激素和藥物的作用：細(xì)胞通訊 8、腫瘤發(fā)生：異常的細(xì)胞通訊被動(dòng)運(yùn)輸 (passive transport) 定義：物質(zhì)從高濃度的一側(cè)，通過膜運(yùn)輸?shù)降蜐舛鹊囊粋?cè)，即順濃度梯度的方向跨膜運(yùn)輸?shù)倪^程。 特點(diǎn)：物質(zhì)的運(yùn)輸速率既依賴于膜兩側(cè)運(yùn)輸物質(zhì)的濃度差，又與被運(yùn)輸物質(zhì)的分子大小，電荷和在脂雙層中的溶解性有關(guān)。被動(dòng)運(yùn)輸過程的自由能減少，熵增加，因此是一個(gè)不需要能量的自發(fā)過程。主動(dòng)運(yùn)輸 (active transport)n定義：細(xì)胞之所以能維持恒定的離子梯度差，是由于細(xì)胞膜具有逆濃度梯度的主動(dòng)運(yùn)輸?shù)墓δ埽虼?，凡物質(zhì)逆濃度梯度的運(yùn)輸過程。n特點(diǎn)：1、專一性 2、運(yùn)輸速度可以達(dá)到“飽和”

15、狀態(tài)。 3、方向性 4、選擇性抑制 5、需要提供能量小分子物質(zhì)的運(yùn)輸 小分子的跨膜運(yùn)輸大都是通過專一性運(yùn)輸?shù)鞍椎淖饔脕?lái)實(shí)現(xiàn)。 如果只是運(yùn)輸一種分子由膜的一側(cè)到另一側(cè)，稱為單向運(yùn)輸（uniport transport）。 如果一種物質(zhì)的運(yùn)輸與另一種物質(zhì)的運(yùn)輸相關(guān)而且方向相同，稱為同向運(yùn)輸，方向相反則稱為反向運(yùn)輸。兩者統(tǒng)稱為協(xié)同運(yùn)輸。單向轉(zhuǎn)運(yùn)協(xié)同轉(zhuǎn)動(dòng)同向反向（一）Na+和K+運(yùn)輸n無(wú)論動(dòng)物、植物細(xì)胞或細(xì)菌，細(xì)胞內(nèi)、外都存在離子梯度差。細(xì)胞內(nèi)是高K+，低Na+，處環(huán)境則是高Na+，低K+。n這種明顯的離子梯度顯然是由于逆濃度主動(dòng)運(yùn)輸?shù)慕Y(jié)果，執(zhí)行這種運(yùn)輸功能的體系稱為Na+,K+-泵。nNa+,K+-

16、泵就是分布于膜上的Na+,K+-ATP酶。（二）Ca2+的運(yùn)輸n細(xì)胞內(nèi)、外也存在著明顯的Ca2+梯度差內(nèi)低外高。n細(xì)胞是通過存在于細(xì)胞質(zhì)膜和細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)中的Ca2+運(yùn)輸體系的作用實(shí)現(xiàn)的。nCa2+泵和 Ca2+-ATP酶n鈣調(diào)蛋白（CAM）（三）三類驅(qū)動(dòng)離子的ATP酶 自然界存在三種類型驅(qū)動(dòng)離子的ATP酶，即P型、F型和V型。 它們的基本功能是通過水解ATP提供的能量轉(zhuǎn)動(dòng)離子，或者是通過離子梯度合成ATP。（四）陰離子運(yùn)輸 (anion transport) 陰離子跨膜運(yùn)輸也是通過存在于膜上運(yùn)輸體系進(jìn)行的。目前研究最多的是細(xì)細(xì)胞膜上帶3蛋白（band3）的陰離子運(yùn)輸功能。(五) 糖和氨基酸的運(yùn)

17、送1、協(xié)同運(yùn)輸（co-transport）n一些糖或氨基酸的主動(dòng)運(yùn)輸并不是直接通過水解ATP提供的能量推動(dòng)，而是依賴于以離子梯度形式貯存的能量。n在動(dòng)物細(xì)胞中形成這各種離子梯度的通常是Na+。n在小腸或腎細(xì)胞中葡萄糖的運(yùn)輸是伴隨Na+一起運(yùn)輸入細(xì)胞中的，所以這種運(yùn)輸稱為協(xié)同運(yùn)輸。2、基團(tuán)運(yùn)輸（group transport）(六)ATP/ADP交換體（ATP/ADP exchanger） 真核細(xì)胞的線粒體是合成ATP的主要場(chǎng)所，而細(xì)胞很多利用ATP的代謝過程主要是在細(xì)胞質(zhì)中。因此需要將合成的ATP進(jìn)行跨線粒體內(nèi)膜運(yùn)輸。 這種運(yùn)輸功能是通過分布于線粒體膜上的ATP/ADP交換體進(jìn)行的，通過呼吸作

18、用形成的跨線粒體膜的膜電位（內(nèi)負(fù)，外正），使ATP/ADP交換體易于向外運(yùn)輸ATP，向內(nèi)運(yùn)輸ADP。生物大分子的跨膜運(yùn)輸 細(xì)胞也需要輸入和輸出大分子，它的大小不能直接通過孔或轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。 原核生物在它們的質(zhì)膜和外膜中含有多成分的輸出系統(tǒng)，使得它們能夠?qū)⒛承┑鞍踪|(zhì)（往往是些毒素或酶）分泌到細(xì)胞外介質(zhì)中。 在真核細(xì)胞中，蛋白質(zhì)的輸入和輸出細(xì)胞分別通過胞吞和胞吐實(shí)現(xiàn)的。 （一）胞吐作用 在胞吐中，確定要從細(xì)胞分泌出的蛋白質(zhì)被包裹在囊泡內(nèi)，然后與質(zhì)膜融合，最后將囊泡內(nèi)的包容物釋放到細(xì)胞外介質(zhì)中。降解酶的酶原就是通過這種方式從胰腺細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)出去的。 胞吞和胞吐都涉及到一種特殊的脂囊泡的形成。 （二）

19、胞吞作用 蛋白質(zhì)和某些其它的大的物質(zhì)被質(zhì)膜吞入并帶入細(xì)胞內(nèi)（以脂囊泡形式）。 受體介導(dǎo)的胞吞開始是大分子與細(xì)胞的質(zhì)膜上的受體蛋白結(jié)合，然后膜凹陷，形成一個(gè)含有要輸入的大分子的脂囊泡，也稱為內(nèi)吞囊泡。 出現(xiàn)在胞內(nèi)的囊泡與胞內(nèi)體融合，然后再與溶酶體融合，胞吞的物質(zhì)被降解。 離子載體 （ionophores） 離子載體是一類可溶于脂雙層的疏水性的小分子，它增加脂雙層對(duì)離子的透性。 大體分兩類：移動(dòng)性離子載體（mobile ion carrier）和通道形成體（channel former）。生物膜運(yùn)輸?shù)姆肿訖C(jī)制 1、移動(dòng)載體模型（mobile carrier model） 認(rèn)為：運(yùn)輸體或其結(jié)合被運(yùn)輸

20、物質(zhì)的部位在運(yùn)輸過程中，或由于通過膜的來(lái)回穿梭運(yùn)動(dòng)，或由于通過膜平面的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)改變它在膜內(nèi)的定向，可以使物質(zhì)從膜的一側(cè)運(yùn)至另一側(cè)。 從理論上講，物質(zhì)能夠 由一個(gè)移動(dòng)性載體的通 過膜平面的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或 是跨膜的平面移動(dòng)而被 運(yùn)送過膜。 2、孔道或通道模型 認(rèn)為：運(yùn)輸?shù)鞍自谀?nèi)有較確定的 方向，并且形成一個(gè)對(duì)被運(yùn)輸物具有立 體構(gòu)型的親本性孔道。 孔道在識(shí)別被運(yùn)輸物作出反應(yīng)時(shí)才 瞬時(shí)打開，讓被運(yùn)輸物質(zhì)通過膜。 從孔道的開、關(guān)來(lái)說，又具有閘門 作用。（三）構(gòu)象變化假設(shè) 物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸具有高度的選擇性和方向性，運(yùn)輸?shù)倪@種專一性與運(yùn)輸過程中運(yùn)輸?shù)鞍椎臉?gòu)象變化相關(guān)。 對(duì)一個(gè)多聚體蛋白來(lái)說，由于亞單位之間相互位

21、置的變化所導(dǎo)致的亞單位重排，運(yùn)輸物質(zhì)與運(yùn)輸?shù)鞍椎慕Y(jié)合以及代謝、能量狀態(tài)等都可導(dǎo)致蛋白質(zhì)的構(gòu)象的變化。外側(cè)內(nèi)側(cè)外側(cè)外側(cè)內(nèi)側(cè)內(nèi)側(cè)第四部分 生物氧化-電子傳遞和氧化磷酸化作用n糖、脂肪、蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)徹底氧化之前，都先經(jīng)過分解代謝，在不同的分解代謝過程中，都伴有代謝物的脫氫和輔酶NAD+和FAD的還原。n這些攜帶著氫離子和電子的還原型輔酶NADH、FADH2，最終將氫離子和電子傳遞給氧時(shí)，都經(jīng)歷相同的一系列電子載體傳遞過程。n生物氧化(biological oxidation)：有機(jī)分子在細(xì)胞內(nèi)氧化分解成二氧化碳和水并釋放出能量形成ATP的過程，都可籠稱為生物氧化。一、氧化-還原電勢(shì) 生物氧化的實(shí)質(zhì)

22、： 指氧化磷酸化(oxidative phosphorylation)， 是NADH和FADH2 上的電子通過一系列 電子傳遞載體傳遞給O2，伴隨NADH和 FADH2的氧化過程，將釋放的能量使 ADP磷酸化形成ATP的過程。 有機(jī)分子中的氫和電子是如何轉(zhuǎn)移和傳遞的？ 又是如何與分子氧結(jié)合形成水并釋放能量的？ 都是生物氧化作用的關(guān)鍵問題！氧化還原反應(yīng) 從電子供體到電子受體的4種電子轉(zhuǎn)移方式n1.以電子形式直接轉(zhuǎn)移 Fe2+-Fe3+電對(duì)轉(zhuǎn)移電子至Cu2+-Cu+電對(duì) Fe2+Cu2+ = Fe3+ + Cu+n2.電子以氫原子的形式轉(zhuǎn)移 AH2 = A + e- + H+ AH2 + B =

23、A + BH2n3.電子以氫負(fù)離子（H-）形式轉(zhuǎn)移 3-磷酸甘油醛+Pi+NAD+=1,3-二磷酸甘油酸+DANH+H+n4.有機(jī)氧化劑加氧，電子轉(zhuǎn)移至O R-CH3+1/2O2=R-CH2-OHn任何的氧還電對(duì)都有其特定的標(biāo)準(zhǔn)電勢(shì)，用E0或0表示，稱標(biāo)準(zhǔn)還原勢(shì)，或標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電勢(shì)。n電子的流動(dòng)總是從電負(fù)性較強(qiáng)的氧還電對(duì)流向具有更強(qiáng)電正性的氧還電對(duì)。n高E0意味著該物質(zhì)更容易被還原。二、電子傳遞和氧化呼吸鏈n需氧細(xì)胞內(nèi)糖、脂肪、氨基酸等通過各自的分解途徑，所形成的還原型輔酶，包括NADH和FADH2通過電子傳遞途徑被重新氧化。還原型輔酶上的氫原子以質(zhì)子形式脫下，其電子沿著一系列的電子載體轉(zhuǎn)移，

24、最后轉(zhuǎn)移到分子氧。n質(zhì)子和離子型氧結(jié)合形成水，水是在電子傳遞過程的最后階段生成的。n電子傳遞和形成ATP的偶聯(lián)機(jī)制稱為氧化磷酸化作用。氧化磷酸化作用是電子在沿著電子傳遞鏈傳遞過程中所伴隨的，將ADP磷酸化而形成ATP的全過程。n電子傳遞鏈在原核細(xì)胞存在于質(zhì)膜上，在真核細(xì)胞存在于線粒體的內(nèi)膜上。n在電子傳遞過程中，電子的傳遞僅發(fā)生在相鄰的傳遞體之間，它的傳遞方向取決于每個(gè)電子所具有的電化學(xué)勢(shì)能大小。n電子傳遞還伴有H+的結(jié)合和釋放，通過這路步驟，使H+能定向轉(zhuǎn)移，通過H+的定向轉(zhuǎn)移維持質(zhì)子的跨膜電勢(shì)，從而推動(dòng)ATP的合成。 電子傳遞鏈各個(gè)成員1、NADH-Q還原酶（NADH脫氫酶，簡(jiǎn)稱復(fù)合體I）

25、n作用：先與NADH結(jié)合并將NADH上的兩個(gè)高勢(shì)能電子轉(zhuǎn)移到FMN輔基上，使NADH氧化，并使FMN還原。 NADH + H+ + FMN = FMNH2 + NAD+nFMN既可接受兩個(gè)電子形成FMNH2，又可接受一個(gè)電子，或由FMNH2給出一個(gè)電子形成一個(gè)穩(wěn)定的半醌中間產(chǎn)物。 NADH-Q還原酶輔基FMNH2上的電子又轉(zhuǎn)移到鐵硫聚簇（Fe-S）上。 Fe-S聚簇與蛋白質(zhì)相結(jié)合稱為鐵-硫蛋白，又稱非血紅素鐵蛋白（non-heme iron proteins）。 起電子傳遞作用。 2、輔酶Q（CoQ，又稱泛醌） 是脂溶性輔酶。 起傳遞電子作用。 CoQ和FMN都是NADH-Q還原酶的輔酶。也可

26、以形成穩(wěn)定的半醌形式。 它不只接受NADH-Q還原酶脫下的電子和氫原子，還接受線粒體其他黃素酶類脫下的電子和氫原子。3、琥珀酸-Q還原酶（復(fù)合體II）nFADH2作為該酶的輔基在傳遞電子時(shí)并不與酶分離，只是將電子傳遞給琥珀酸脫氫酶分子的鐵-硫聚簇。n這一步?jīng)]有ATP生成。n意義在于：它保證FADH2上的具有相對(duì)高轉(zhuǎn)移勢(shì)能的電子進(jìn)入電子傳遞鏈。4、細(xì)胞色素還原酶（復(fù)合體III）n細(xì)胞色素是一類含有血紅素輔基的電子傳遞蛋白質(zhì)的總稱。n還原型細(xì)胞色素具有明顯的可見光譜吸收現(xiàn)象?？煽吹?、和三條光譜吸收帶或稱、吸收峰。n根據(jù)吸收光譜的不同將細(xì)胞色素分為a、b、c三類。細(xì)胞色素還原酶的結(jié)構(gòu)模式細(xì)胞色素還原

27、酶的結(jié)構(gòu)模式細(xì)胞色素還原酶的結(jié)構(gòu)細(xì)胞色素還原酶的結(jié)構(gòu) 5、細(xì)胞色素 c 唯一能溶于水的細(xì)胞色素。 接受由復(fù)合體III傳遞來(lái)的電子?？煞譃槎€(gè)階段。6、細(xì)胞色素氧化酶(細(xì)胞色素c氧化酶、復(fù)合體IV)n細(xì)胞色素氧化酶接受和傳遞電子的順序：先由還原型細(xì)胞色素c將所攜帶的電子傳遞給血紅素a-CuA聚簇，然后再傳遞給血紅素a2-CuB聚簇。n在這里O2經(jīng)過一系列步驟最后生成2分子水。n分子氧是一個(gè)理想的最終電子接受體。總攬： 電子傳遞的抑制劑MH2NADH-0.32FMN-0.30CoQ+0.10b+0.07c1 +0.22c+0.25aa3+0.29O2+0.816FAD-0.18魚藤酮魚藤酮安密妥安

28、密妥抑制劑：抑制劑：抗霉素A氰化物，CO，疊氮化合物三、 氧化磷酸化作用 氧化磷酸化(oxidative phosphorylation)指與生物氧化作用相伴而生的磷酸化作用；是將生物氧化過程中釋放的自由能，用以使ADP和無(wú)機(jī)磷酸生成高能ATP的作用。 真核生物的電子傳遞和氧化磷酸化在細(xì)胞的線粒體內(nèi)膜發(fā)生的。 原核生物則是在漿膜發(fā)生的。（一）線粒體的結(jié)構(gòu)（二）氧化磷酸化的作用機(jī)制 氧化磷酸化作用：伴隨電子從底物到氧的傳遞，ADP被磷酸化形成ATP的酶促過程。 (注意區(qū)別底物水平磷酸化作用) 底物水平磷酸化作用:ATP的形成直接由一個(gè)代謝中間產(chǎn)物上的磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到ADP分子上的作用。NADHFMNCoQbc1caa3O2PPP3ADP3ATPP/OP/O比值：在電子傳遞體系磷酸化中，在一定時(shí)間比值：在電子傳遞體系磷酸化中，在一定時(shí)間內(nèi)所消耗的氧（以克原子計(jì)）與所產(chǎn)生的內(nèi)所消耗的氧（以克原子計(jì)）與所產(chǎn)生的ATPATP數(shù)目數(shù)目的比值。的比值。NADH的的P/O=3FADH2的的P/O=2能量偶聯(lián)假說： 化學(xué)偶聯(lián)假說 構(gòu)象偶聯(lián)假說 化學(xué)滲透假說化學(xué)偶聯(lián)假說（三）質(zhì)子梯度的形成n電子傳遞使復(fù)合體I、III和IV推動(dòng)H+跨過線