第八章生物氧化

Biological

Oxidation

8.1生物氧化概述8.2呼吸鏈8.3氧化磷酸化一切生命活動(dòng)都需要能量。

所有生物都可以看成是能量的轉(zhuǎn)換者。這種能量的流動(dòng)驅(qū)動(dòng)著生命的維持與繁衍。維持生命活動(dòng)的能量，主要有兩個(gè)來源：光能（太陽能）：植物和某些藻類，通過光合作用將光能轉(zhuǎn)變成生物能?；瘜W(xué)能：動(dòng)物和大多數(shù)的微生物，通過生物氧化作用將有機(jī)物質(zhì)（主要是各種光合作用產(chǎn)物）存儲(chǔ)的化學(xué)能釋放出來，并轉(zhuǎn)變成生物能。有機(jī)物質(zhì)在生物體內(nèi)的氧化作用，稱為生物氧化。由于生物氧化通常需要消耗氧，產(chǎn)生二氧化碳，故又稱“細(xì)胞呼吸”。在整個(gè)生物氧化過程中，有機(jī)物質(zhì)最終被氧化成CO2和水，并釋放出能量。光能化學(xué)能化學(xué)能機(jī)械能光合作用生物氧化生命活動(dòng)太陽H2O＋CO2O2＋（CH2O）燃料分子ADP＋PiATP生物合成機(jī)械功主動(dòng)運(yùn)輸生物發(fā)熱一、概述：生物圈中能量的流動(dòng)Anelectronmicrographofmitochondrion二、生物氧化的定義

定義：指有機(jī)化合物（糖、脂、蛋白質(zhì)等）在生物細(xì)胞中進(jìn)行氧化分解，產(chǎn)生CO2和H2O,同時(shí)放出能量的過程。生物體內(nèi)進(jìn)行生命活動(dòng)所需的能量基本上來源于生物氧化。營養(yǎng)物質(zhì)+O2

H2O+CO2+能量ATP+熱量三、生物氧化的特點(diǎn)與非生物氧化相比共同點(diǎn)：化學(xué)本質(zhì)相同，都是失電子反應(yīng)，如脫氫、加氧、傳出電子同種物質(zhì)不論以何種方式氧化，所釋放的能量相同。

（2）不同點(diǎn)：

生物氧化是酶促反應(yīng)，反應(yīng)條件（如溫度、pH）溫和；而體外燃燒則是劇烈的游離基反應(yīng)，要求在高溫、高壓以及干燥的條件下進(jìn)行。

生物氧化分階段逐步緩慢地氧化，能量也逐步釋放；而體外燃燒能量是爆發(fā)式釋放出來的。

生物氧化釋放的能量有相當(dāng)多的轉(zhuǎn)換成ATP中活躍的化學(xué)能，用于各種生命活動(dòng)；體外燃燒產(chǎn)生的能量則轉(zhuǎn)換為光和熱，散失在環(huán)境中。有機(jī)化合物中C如何變成CO2？細(xì)胞如何利用有機(jī)化合物中的H氧化成水？有機(jī)物氧化時(shí)，釋放的能量如何貯存在ATP中？四、生物氧化涉及的內(nèi)容1、CO2的生成

直接脫羧：丙酮酸脫羧酶、酪氨酸脫羧酶氧化脫羧：丙酮酸脫氫酶復(fù)合物2、水的生成

主要是在包括脫氫酶、傳遞體和氧化酶組成的生物氧化體系催化下生成的。3.ATP的生成底物水平磷酸化氧化磷酸化光合磷酸化五、能荷

細(xì)胞的能量狀態(tài)可用能荷(energycharge)表示。能荷是細(xì)胞中高能磷酸狀態(tài)的一種數(shù)量上的衡量，它的大小可用下式表示：

(ATP+0.5ADP)

能荷=

(ATP+ADP+AMP)

能荷的數(shù)值在0~1之間。大多數(shù)細(xì)胞維持的穩(wěn)態(tài)能荷狀態(tài)在0.8-0.9的范圍內(nèi)。

ATP生成和消耗的途徑和細(xì)胞的能荷狀態(tài)相呼應(yīng)。高能荷時(shí)，ATP生成過程被抑制，分解代謝減弱；低能荷時(shí)，其效應(yīng)相反。能荷對代謝起著重要的調(diào)控作用。六、高能化合物高能化合物的高能鍵ATPADP+Pi+20.9KJ.mol-1高能鍵≠鍵能高定義：一般將水解時(shí)能夠釋放21kJ/mol以上自由能（G’<-21kJ/mol）的化合物稱為高能化合物。注意：“高能鍵”≠“鍵能高”高能鍵并不是這個(gè)鍵集中了大量的能量，而是指水解這個(gè)鍵前后的分子結(jié)構(gòu)存在著很大的自由能的改變。

硫酯鍵化合物~S甲硫鍵化合物CH3~S+-C-CO~高能鍵,水解斷開，并可傳遞能量磷氧型-O~P磷氮型HN=C-N~P(O)磷酸化合物非磷酸化合物2.高能化合物的類型高能化合物分類及舉例釋放能量（pH7.0,25℃)ATP、UTP、CTP、GTP30.5kJ/mol1,3-二磷酸甘油酸、磷酸烯醇式丙酮酸61.9kJ/mol磷酸肌酸43.9kJ/mol乙酰CoA、琥珀酰CoA、脂酰CoA31.4kJ/mol磷氧鍵型（-O-P-)(1)酰基磷酸化合物1，3-二磷酸甘油酸乙酰磷酸氨甲酰磷酸?；佘账岚滨；佘账幔?）焦磷酸化合物ATP（三磷酸腺苷）焦磷酸（3）烯醇式磷酸化合物磷酸烯醇式丙酮酸氮磷鍵型（-N-P-）磷酸肌酸（N-甲基-胍基乙酸）磷酸精氨酸這兩種高能化合物在生物體內(nèi)起儲(chǔ)存能量的作用硫酯鍵型3‘-磷酸腺苷-5’-磷酸硫酸酰基輔酶A甲硫鍵型S-腺苷甲硫氨酸磷酸肌酸（哺乳類）磷酸精氨酸（蝦、蟹）磷酸肌酸和磷酸精氨酸這兩種高能化合物在生物體內(nèi)起儲(chǔ)存能量的作用H磷酸肌酸--ATP在腦、肌肉中的儲(chǔ)存形式.磷酸肌酸+ADP肌酸+ATP△G=△G1+△G2=-43.1+30.5=-12.6KJ