生物化学第五章生物氧化第一节生物氧化概念幻灯片

,第八章 生物氧化 Biological Oxidation,8.1 生物氧化概述 8.2 呼吸链 8.3 氧化磷酸化,一切生命活动都需要能量。 所有生物都可以看成是能量的转换者。 这种能量的流动驱动着生命的维持与繁衍。,维持生命活动的能量，主要有两个来源： 光能（太阳能）：植物和某些藻类，通过光合作用将光能转变成生物能。 化学能：动物和大多数的微生物，通过生物氧化作用将有机物质（主要是各种光合作用产物）存储的化学能释放出来，并转变成生物能。 有机物质在生物体内的氧化作用，称为生物氧化。由于生物氧化通常需要消耗氧，产生二氧化碳，故又称“细胞呼吸”。在整个生物氧化过程中，有机物质最终被氧化成CO2和水，并释放出能量。,一、 概述：生物圈中能量的流动,An electron micrograph of mitochondrion,二、 生物氧化的定义,定义：指有机化合物（糖、脂、蛋白质等）在生物细胞中进行氧化分解，产生CO2和H2O,同时放出能量的过程。 生物体内进行生命活动所需的能量基本上来源于生物氧化。,营养物质 + O2 H2O + CO2 + 能量,ATP + 热量,三、生物氧化的特点,与非生物氧化相比,共同点： 化学本质相同，都是失电子反应，如脱氢、加氧、传出电子 同种物质不论以何种方式氧化，所释放的能量相同。,（2）不同点：,生物氧化是酶促反应，反应条件（如温度、pH）温和；而体外燃烧则是剧烈的游离基反应，要求在高温、高压以及干燥的条件下进行。,生物氧化分阶段逐步缓慢地氧化，能量也逐步释放；而体外燃烧能量是爆发式释放出来的。,生物氧化释放的能量有相当多的转换成ATP中活跃的化学能，用于各种生命活动； 体外燃烧产生的能量则转换为光和热，散失在环境中。,有机化合物中C如何变成CO2 ？ 细胞如何利用有机化合物中的H氧化成水？ 有机物氧化时，释放的能量如何贮存在ATP中？,四、生物氧化涉及的内容,1、CO2的生成 直接脱羧：丙酮酸脱羧酶、酪氨酸脱羧酶 氧化脱羧：丙酮酸脱氢酶复合物,2、水的生成 主要是在包括脱氢酶、传递体和氧化酶组成的生物氧化体系催化下生成的。,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,能荷的数值在01之间。大多数细胞维持的稳态能荷状态在0.8-0.9的范围内。 ATP生成和消耗的途径和细胞的能荷状态相呼应。 高能荷时，ATP生成过程被抑制，分解代谢减弱； 低能荷时，其效应相反。 能荷对代谢起着重要的调控作用。,六、高能化合物,高能化合物的高能键 ATP ADP + Pi + 20.9 KJ.mol-1 高能键键能高,定义：一般将水解时能够释放21 kJ /mol以上自由能（G -21 kJ / mol）的化合物称为高能化合物。,注意：“高能键”“键能高” 高能键并不是这个键集中了大量的能量，而是指水解这个键前后的分子结构存在着很大的自由能的改变。, 高能键,水解断开，并可传递能量,磷氧型 -OP,磷氮型 HN =C-NP(O),磷酸化合物,非磷酸化合物,2. 高能化合物的类型,高能化合物,磷氧键型（-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,酰基腺苷酸,氨酰基腺苷酸,（2）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,氮磷键型 （-N-P-）,磷酸肌酸（N-甲基-胍基乙酸）,磷酸精氨酸,这两种高能化合物在生物体内起储存能量的作用,硫酯键型,3-磷酸腺苷-5-磷酸硫酸,酰基辅酶A,甲硫键型,S-腺苷甲硫氨酸,磷酸肌酸（哺乳类）,磷酸精氨酸（虾、蟹）,磷酸肌酸和磷酸精氨酸 这两种高能化合物在生物体内起储存能量的作用,H,磷酸肌酸- ATP在脑、肌肉中的储存形式.,磷酸肌酸 + ADP 肌酸 + ATP,G = G 1 + G2 = -43.1 +30.5 = -12.6 KJ/ mol,在机体中，由于反应物和产物的浓度接近平衡点，所以