生物化学第五章生物氧化第一节生物氧化概念

1、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：n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。n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。n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

2、出能量。光能化学能化学能机械能 光合作用光合作用 生物氧化生物氧化 生命活动生命活动太阳h2oco2o2（ch2o）燃料分子adppiatp生物合成机械功主动运输生物发热一、一、 概述：生物圈中能量的流动概述：生物圈中能量的流动an electron micrograph of mitochondrion二、二、 生物氧化的定义生物氧化的定义 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 22atp + 热量热量三、生物氧化的特点三、生物氧化的特点与非生物氧化相

3、比 (1) 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： n 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

4、的内容四、生物氧化涉及的内容1、co2的生成的生成 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、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、能五、能 荷荷 细胞的能量状态可用能荷(energy charge)表示。 能荷是细胞中高能磷酸状态的一种数量上的衡量，它的大小可用下式表示： (atp+0.5adp) 能荷能荷= (atp+adp+amp) 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。

5、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、高能化合物六、高能化合物1.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：注意：“高能键高能键”“键能高键能高”高能键并不是这个键集中了大量的能量，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而是指水解这个键前后的分子结构存在着很大的很大的自由能的改变自由能的改变。 硫酯键化合物硫酯键化合物 s甲硫键化合

6、物甲硫键化合物 ch3s+- c-ccoo 高能键高能键, ,水解断开，并可传递能水解断开，并可传递能量量磷氧型磷氧型 -op磷氮型磷氮型 hn =c-np(o)磷酸化合物磷酸化合物非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分类及举例atp、utp、ctp、gtp1,3-二磷酸甘油酸、磷酸烯醇式丙酮酸磷酸肌酸乙酰coa、琥珀酰coa、脂酰coa释放能量（ph7.0,25)30.5 kj/mol61.9 kj/mol43.9 kj/mol31.4 kj/moln 磷氧键型（磷氧键型（-o-p-)cochoch2ohopoo-o-poo-o-(1)酰基磷酸化合物1，3-二磷酸甘油酸c

7、h3coopoo-o-乙酰磷酸h3n+coopoo-o-氨甲酰磷酸r coopooo-a酰基腺苷酸rch coopooo-an+h3氨酰基腺苷酸（2）焦磷酸化合物o-poo-nnnnnh2ohhohhohhoch2o-poo-o-poo-atp（三磷酸腺苷）o-poo-o poo-o-焦磷酸（3）烯醇式磷酸化合物）烯醇式磷酸化合物opoocoohcoch2磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸n 氮磷键型氮磷键型 （-n-p-）opoonhcnhnch3ch2coohopoonhcnhnch3ch2ch2ch2chcoohnh2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

8、能量的作用这两种高能化合物在生物体内起储存能量的作用n 硫酯键型o soo-och2ohhohhohhnnnh2nno poo-3-磷酸腺苷-5-磷酸硫酸rcoscoa酰基辅酶an 甲硫键型coo-chnh3+ch2ch2s+h3cas-腺苷甲硫氨酸腺苷甲硫氨酸opoonhcnhnch3ch2coohopoonhcnhnch3ch2ch2ch2chcoohnh2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磷酸肌酸磷酸肌酸 + adp 肌酸肌酸 + atpg = 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，在机体中，由于反应物和产物的浓度接近平衡点，所以，所