2122有氧呼吸 概念:是以分子氧作为最终电子(或氢)受体的氧化过 程;是最普遍、最重要的生物氧化方式。 途径:EMP,TCA循环 特点:必须指出,在有氧呼吸作用中,底物的氧化 作用不与氧的还原作用直接偶联,而是底物在氧化 过程中释放的电子先通过电子传递链(由各种电子 传递体,如 NADFAD,辅酶Q和各种细胞色素组成) 最后才传递到氧。 ★★★由此可见,TCA循环与电子传递是有氧呼 吸中两个主要的产能环节
概念:是以分子氧作为最终电子(或氢)受体的氧化过 程；是最普遍、最重要的生物氧化方式。 途径：EMP,TCA循环 特点：必须指出，在有氧呼吸作用中，底物的氧化 作用不与氧的还原作用直接偶联，而是底物在氧化 过程中释放的电子先通过电子传递链（由各种电子 传递体，如NAD,FAD,辅酶Q和各种细胞色素组成） 最后才传递到氧。 2.1.2.2 有氧呼吸 ★ ★ ★由此可见， TCA循环与电子传递是有氧呼 吸中两个主要的产能环节
A、电子传递与氧化呼吸链 定义:由一系列氧化还原势不同的氢传递体组成的 一组链状传递顺序。在氢或电子的传递过程中,通过 与氧化磷酸化反应发生偶联,就可产生ATP形式的能 部位:原核生物发生在细胞膜上,真核生物发生在 线粒体内膜上 成员:电子传递是从NAD到O2,电子传递链中的电 子传递体主要包括FMN、CoQ、细胞色素b、c1 c、a、a3和一些铁硫旦白。这些电子传递体传递电 子的顺序,按照它们的氧化还原电势大小排列,电子 传递次序如下:
A、电子传递与氧化呼吸链 •定义：由一系列氧化还原势不同的氢传递体组成的 一组链状传递顺序。在氢或电子的传递过程中，通过 与氧化磷酸化反应发生偶联，就可产生ATP形式的能 量。 •部位：原核生物发生在细胞膜上，真核生物发生在 线粒体内膜上 •成员：电子传递是从NAD到O2，电子传递链中的电 子传递体主要包括FMN 、CoQ、细胞色素b 、c 1、 c、 a 、a３和一些铁硫旦白。这些电子传递体传递电 子的顺序，按照它们的氧化还原电势大小排列，电子 传递次序如下：
MH2→→→NAD→FMNC0Q b (-0.32v) (0.0v) a O2—H2O (+0.26 (+0.28) (+0.82v) 呼吸链中 NAD+/NADH的E值最小,而O2/H2O的E值最 大,所以,电子的传递方向是:NADH→O2 上式表明还原型辅酶的氧化,氧的消耗,水的生成。 NADH+H和FADH2的氧化,都有大量的自由能释放。证 明它们均带电子对,都具有高的转移势能,它推动电子从 还原型辅酶顺壞而下,直至转移到分子氧 电子传递伴随ADP磷酸化成ATP全过程,故又称为氧化呼 吸链
MH2→→ → NAD FMN C0Q b (-0.32v) (0.0v) C1 C a a3 O2 H2O (+0.26) (+0.28) (+0.82v) 呼吸链中NAD+ /NADH的E0’值最小，而O2 /H2O的E0’值最 大，所以，电子的传递方向是：NADH O2 上式表明还原型辅酶的氧化，氧的消耗，水的生成。 NADH+H+和FADH2的氧化，都有大量的自由能释放。证 明它们均带电子对，都具有高的转移势能，它推动电子从 还原型辅酶顺坡而下，直至转移到分子氧。 电子传递伴随ADP磷酸化成ATP全过程，故又称为氧化呼 吸链
典型的呼吸链 自EMP 氧还氧还氧 2NADH2 NAD FADE2化原化原化H2O 态 /态 自乙酰CoA 2NADH2 I FP Fe-S AlE Cyt b Cyt. c Cyt. aCyt s 自TCA 氢酶 氧化酶 nADH 还八氧八还八氧/还 自TCA|NADH2FAD《(《12O2 2FADH +2H 高能水平 低能水平 低氧化还原势 高氧化还原势
典型的呼吸链
微生物中重要的呼吸链组分 NAD:含有它的酶能从底物上移出一个质子和两个电子,成 为还原态NDAH+H。 FAD和FMN:黄素蛋白的辅基, 铁硫蛋白(FeS):传递电子的氧化还原载体辅基为分子中 的含铁硫的中心部分。存在于呼吸链中几种酶复合体中,参与 膜上的电子传递。在固氨、亚硫酸还原、亚硝酸还原、光合作 用、分子氢的激活和释放以及链烷的氧化作用中也有作用。在 呼吸链的“2Fe+2S中心每次仅能传递一个电子 泛醌(辅酶Q):脂溶性氢载体。广泛存在于真核生物线粒体 内膜和革兰氏阴性细菌的细胞膜上;革兰氏阳性细菌和某些革 兰氏阴性细菌则含甲基萘醌。在呼吸链中醌类的含量比其他组 分多10~15倍,其作用是收集来自呼吸链各种辅酶和辅基所输 出的氢和电子,并将它们传递给细胞色素系统。 细胞色素系统:位于呼吸链后端,功能是传递电子
•NAD：含有它的酶能从底物上移出一个质子和两个电子，成 为还原态NDAH+H+。 •FAD和FMN：黄素蛋白的辅基， •铁硫蛋白（Fe-S）：传递电子的氧化还原载体辅基为分子中 的含铁硫的中心部分。存在于呼吸链中几种酶复合体中，参与 膜上的电子传递。在固氮、亚硫酸还原、亚硝酸还原、光合作 用、分子氢的激活和释放以及链烷的氧化作用中也有作用。在 呼吸链的“2Fe+2S”中心每次仅能传递一个电子。 •泛醌（辅酶Q）：脂溶性氢载体。广泛存在于真核生物线粒体 内膜和革兰氏阴性细菌的细胞膜上；革兰氏阳性细菌和某些革 兰氏阴性细菌则含甲基萘醌。在呼吸链中醌类的含量比其他组 分多10~15倍，其作用是收集来自呼吸链各种辅酶和辅基所输 出的氢和电子，并将它们传递给细胞色素系统。 •细胞色素系统：位于呼吸链后端，功能是传递电子。 微生物中重要的呼吸链组分
细胞色素系统 功能:从泛醌中接受电子,并将同等数目的质子推到线 粒体膜或细胞膜外的溶液中。 分类:线粒体的电子传递链至少含有5种不同的细胞色素, 按其吸收光谱和氧还电位的差别分为cyta,cyt.a 3 cyt b cytc和cyto等。细胞色素bcc1aa3整合在一起存在。 ytaa3以复合物形式存在,称为细胞色素氧化酶。细胞色 素aa3含有两个必需的铜原子。由还原型a3将电子直接传 递给分子氧。 电子从C0Q传到bcc1,FeS旦白,aa3。 结构组成:以血红素为辅基,通过其卟啉分子中心铁原 子的价电荷的变化而传递电子。cyta3即细胞色素氧化配 是许多微生物的末端氧化酶,能催化4个电子还原氧的反 应,激活分子
细胞色素系统 •功能：从泛醌中接受电子，并将同等数目的质子推到线 粒体膜或细胞膜外的溶液中。 •分类：线粒体的电子传递链至少含有5种不同的细胞色素， 按其吸收光谱和氧还电位的差别分为cyt.a， cyt.a3， cyt.b， cyt.c和cyt.o等。细胞色素b c c1 a a3整合在一起存在。 Cyta a3以复合物形式存在，称为细胞色素氧化酶。细胞色 素a a3含有两个必需的铜原子。由还原型a3将电子直接传 递给分子氧。 电子从CoQ传到b c c1 ，Fe-S旦白, a a3 。 •结构组成：以血红素为辅基，通过其卟啉分子中心铁原 子的价电荷的变化而传递电子。 cyt.a3即细胞色素氧化酶 是许多微生物的末端氧化酶，能催化4个电子还原氧的反 应，激活分子氧
ATP的结构和生成 微生物能量代谢活动中所涉及的主要是ATP(高能 分子)形式的化学能ATP是生物体内能量的载体或 流通形式当微生物获得能量后都是先将获得的能 量转换成ATP当需要能量时,ATP分子上的高能键水 解,重新释放出能量 1.结构: 2.ATP的生成方式光合磷酸化 底物水平磷酸化 氧化磷酸化 电子传递磷酸化
ATP的结构和生成 2. ATP的生成方式: 微生物能量代谢活动中所涉及的主要是ATP（高能 分子）形式的化学能. ATP是生物体内能量的载体或 流通形式.当微生物获得能量后,都是先将获得的能 量转换成ATP.当需要能量时,ATP分子上的高能键水 解,重新释放出能量. 光合磷酸化 氧化磷酸化 底物水平磷酸化 电子传递磷酸化 1. 结构: ｛ ｛
ATP的结构 CH CH HO-P~O-P-O-P-O一H2O N OHOH OH HC CH OH H noose adenosine adenylic acid (AMP) LAl
ATP 的结构
氧化磷酸化:利用化合物氧化过程中释放的能量 生成ATP的反应 氧化磷酸化生成ATP的方式有两种 底物水平磷酸化不需氧 电子传递磷酸化需氧。 底物水平磷酸化: 底物水平磷酸化是在某种化合物氧化过程中可生 成一种含高能磷酸键的化合物,这个化合物通过 相应的酶作用把高能键磷酸根转移给ADP,使其 生成ATP。 这种类型的氧化磷酸化方式在生物代谢过程中 较为普遍。催化底物水平磷酸化的酶存在于细胞 质内
氧化磷酸化：利用化合物氧化过程中释放的能量 生成ATP的反应。 氧化磷酸化生成ATP的方式有两种： 底物水平磷酸化——不需氧 电子传递磷酸化——需氧。 ▪底物水平磷酸化： 底物水平磷酸化是在某种化合物氧化过程中可生 成一种含高能磷酸键的化合物，这个化合物通过 相应的酶作用把高能键磷酸根转移给ADP，使其 生成ATP。 这种类型的氧化磷酸化方式在生物代谢过程中 较为普遍。催化底物水平磷酸化的酶存在于细胞 质内
底物水平磷酸化( substrate level phosphorylation) Substrate Product-P ADP ADP ATP ATP POOO Figure 8.17 ATP formation at the substrate level. The inorganic phosphate(P)and the substrate form a bond that has high potential energy. In a reaction catalyzed by ATP synthetase the phosphate is transferred to ADP, thereby producing ATP. 物质在生物氧化过程中,常生成一些含有高能键的化合物 而这些化合物可直接偶联ATP或GTP的合成
底物水平磷酸化（substrate level phosphorylation） 物质在生物氧化过程中，常生成一些含有高能键的化合物， 而这些化合物可直接偶联ATP或GTP的合成