第六章 生物氧化
广义生物氧化：化学物质在生物体内的氧化分解过程称为生物氧化
狭义生物氧化：化学物质在生物体内线粒体中氧化分解并产能的过程称为生物氧化（又称为组织呼吸、细胞呼吸）
线粒体外的生物氧化一般不“产能”
特点：能量逐步释放
线粒体氧化体系中的递氢递电子组分
| 组分 | 递氢 | 递电子 |
| NADH/NADPH | 1 | 2 |
| FMN/FAD | 2 | 2 |
| Q | 1～2 | 1～2 |
| 铁硫蛋白 | – | 1 |
| 细胞色素 | – | 1 |
烟酰胺腺嘌呤核苷酸(磷酸)/NAD(P)H/辅酶I(II)
接受 1个$\ce{H^+}$ 和 2 个电子。
$$\ce{NAD^+ + H + H^+ <=> NADH}$$
$$\ce{NADP^+ + H + H^+ <=> NADPH}$$
黄素核苷酸衍生物
包含：黄素单核苷酸($\ce{FMN}$)，黄素腺嘌呤二核苷酸($\ce{FAD}$)。
先后接受 2个 $\ce{H^+}$ 和 2个电子。
$$\ce{FMN <=>[H^+ + e] FMNH^{\bullet} <=>[H^+ + e] FMNH_2}$$
$$\ce{FAD <=>[H^+ + e] FADH^{\bullet} <=>[H^+ + e] FADH_2}$$
泛醌/辅酶Q/CoQ/Q
脂溶性醌类化合物，可在线粒体内膜自由扩散。
人体内的Q是10个异戊二烯单位连成的侧链($\ce{Q_{10}}$)，不同生物中数目不同。
先后接受 2个 $\ce{H^+}$ 和 2个电子，或部分接受 1个 $\ce{H^+}$ 和 1个电子。
$$\ce{Q <=>[H^+ + e] QH^{\bullet} <=>[H^+ + e] QH_2}$$
可进行双、单电子传递。
铁硫蛋白
铁硫蛋白含有铁硫中心 $\ce{Fe-S}$。
存在多种铁硫中心，可以是单个$\ce{Fe}$离子与4个半胱氨酸残基的$\ce{SH}$连接，也可以是2个、4个$\ce{Fe}$通过与无机 $\ce{S}$ 及半胱氨酸残基的$\ce{SH}$连接，形成$\ce{Fe_2S_2}$，$\ce{Fe_4S_$}$。
$$\ce{Fe^{2+} <=> Fe^{3+} + e^-}$$
无论铁硫中心构型如何，仅有一个$\ce{Fe}$离子参与递电子，因此铁硫蛋白是单电子传递体。
细胞色素(Cyt)
细胞色素是一类含血红素样辅基的蛋白质。
根据3个特征性的α、β，γ可见光吸收峰分为 Cyt a，Cyt b 和 Cyt c，其血红素辅基分别为 血红素 a，b 和 c。
Cyt c 与线粒体内膜外表面疏松结合，可在线粒体内膜外侧移动，是呼吸链中唯一的水溶性球状蛋白。
细胞色素通过辅基血红素中的 $\ce{Fe}$ 离子发挥单电子传递体作用。
电子在细胞色素间传递顺序为：b → c1 → c → aa3 → $\ce{O_2}$。
线粒体呼吸链
呼吸链：存在于线粒体内膜上，由一系列具有传递氢或电子的酶和辅酶构成的氧化还原连锁反应体系。
又称电子传递链。
| 复合体 | 酶名城 | 功能辅基 | 含结合位点 |
| 复合体I | NADH-泛醌还原酶 | FMN,Fe-S | NADH(基质侧)，Q(脂质核心) |
| 复合体II | 琥珀酸-泛醌还原酶 | FAD,Fe-S | 琥珀酸(基质侧)，Q(脂质核心) |
| 复合体III | 泛醌-细胞色素c还原酶 | 血红素,Fe-S | Cyt c (膜间隙侧) |
| 复合体IV | 细胞色素c氧化酶 | 血红素,CuA,CuB | Cyt c (膜间隙侧) |
复合体I
跨线粒体内膜。
呼吸链主要入口。
接受来自 NADH 的电子并传递给 Q。
在将一对电子由 NADH 传递给 Q 时将 4 个 $\ce{H^+}$ 从线粒体基质侧泵到膜间隙侧。
电子传递顺序为：NADH → FMN → Fe-S → Q。
复合体II
未跨线粒体内膜，埋于内膜内侧。
复合体II是三羧酸循环中的琥珀酸脱氢酶。
将电子从琥珀酸传递给Q。
无质子泵功能。
电子传递顺序为：琥珀酸 → FAD → Fe-S → Q 。
复合体III
跨线粒体内膜。
接受 $\ce{QH_2}$ 的电子并传递给 Cyt c。
每传递 2$\ce{e^-}$ 向膜间隙释放 4 个 $\ce{H^+}$。
电子传递顺序为： QH2 → Cyt b → Fe-S → Cytc1 → Cytc。
复合体IV
跨线粒体内膜。
是电子传递链出口。
接受还原性 Cyt c 的电子并传递给 $\ce{O_2}$ 生成 $\ce{H_2O}$。
由 Cytc a3 直接将电子传递给 $\ce{O_2}$。
每传递 2$\ce{e^-}$ 将 2 个 $\ce{H^+}$ 泵至膜间隙侧。
复合体IV 具有 双Cu中心。
电子传递顺序为：Cyt c → CuA → Cyt a → Cyt a3-CuB → O2 。
NADH 呼吸链
NADH → 复合体I → Q → 复合体III → Cyt c → 复合体 IV → O2
FADH2 呼吸链
琥珀酸 → 复合体II → Q → 复合体III → Cyt c → 复合体 IV → O2
组分顺序
- 点位高的组分对电子亲和力强，易接受电子。点位低的组分倾向给出电子。组分应从电位低向电位高排列。
- 通过阻断等实验方法得出。