1、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都需求能量。一切生物都可以看成是能量的轉換者。這種能量的流動驅動著生命的維持與繁衍。維持生命活動的能量，主要有兩個來源：光能太陽能：植物和某些藻類，經過光協作用將光能轉變成生物能?；瘜W能：動物和大多數的微生物，經過生物氧化作用將有機物質主要是各種光協作用產物存儲的化學能釋放出來，并轉變成生物能。有機物質在生物體內的氧化作用，稱為生物氧化。由于生物氧化通常需求耗費氧，產生二氧化碳，故又稱“細胞呼吸。在整個生物氧化過程中，有機物質最終被氧化成CO2和水，并釋放出能量。光能化學

2、能化學能機械能 光協作用光協作用 生物氧化生物氧化 生命活動生命活動太陽H2OCO2O2CH2O燃料分子ADPPiATP生物合成機械功自動運輸生物發熱一、一、 概述：生物圈中能量的流動概述：生物圈中能量的流動An electron micrograph of mitochondrion二、二、 生物氧化的定義生物氧化的定義n 定義：指有機化合物糖、脂、蛋白質等在生物細胞中進展氧化分解，產生CO2和H2O,同時放出能量的過程。n 生物體內進展生命活動所需的能量根本上來源于生物氧化。 營養物質 + O2 H2O + CO2 + 能量ATP + 熱量熱量三、生物氧化的特點三、生物氧化的特點與非生物氧

3、化相比 共同點：化學本質一樣，都是失電子反響，如脫氫、加氧、傳出電子同種物質不論以何種方式氧化，所釋放的能量一樣。 2不同點： n 生物氧化是酶促反響，反響條件如溫度、pH溫暖；而體外熄滅那么是猛烈的游離基反響，要求在高溫、高壓以及枯燥的條件下進展。 n 生物氧化分階段逐漸緩慢地氧化，能量也逐漸釋放；而體外熄滅能量是迸發式釋放出來的。n 生物氧化釋放的能量有相當多的轉換成ATP中活潑的化學能，用于各種生命活動；n 體外熄滅產生的能量那么轉換為光和熱，散失在環境中。 有機化合物中C如何變成CO2 ？細胞如何利用有機化合物中的H氧化成水？有機物氧化時，釋放的能量如何儲存在ATP中？四、生物氧化涉及

4、的內容四、生物氧化涉及的內容1、CO2的生成的生成 直接脫羧：丙酮酸脫直接脫羧：丙酮酸脫羧酶、酪氨酸脫羧酶羧酶、酪氨酸脫羧酶 氧化脫羧：丙酮酸氧化脫羧：丙酮酸脫氫酶復合物脫氫酶復合物2、水的生成、水的生成 主要是在包括脫氫酶、傳送體和氧化酶組成主要是在包括脫氫酶、傳送體和氧化酶組成的生物氧化體系催化下生成的。的生物氧化體系催化下生成的。3. ATP的生成底物程度磷酸化氧化磷酸化光合磷酸化五、能五、能 荷荷 n 細胞的能量形狀可用能荷細胞的能量形狀可用能荷(energy charge)表示。表示。n 能荷是細胞中高能磷酸形狀的一種數量上的衡量，它能荷是細胞中高能磷酸形狀的一種數量上的衡量，它的大

5、小可用下式表示：的大小可用下式表示：n (ATP+0.5ADP)n 能荷能荷= n (ATP+ADP+AMP)n n 能荷的數值在01之間。大多數細胞維持的穩態能荷形狀在0.8-0.9的范圍內。n ATP生成和耗費的途徑和細胞的能荷形狀相呼應。 n 高能荷時，ATP生成過程被抑制，分解代謝減弱；n 低能荷時，其效應相反。n 能荷對代謝起著重要的調控作用。 六、高能化合物六、高能化合物高能化合物的高能鍵ATP ADP + Pi + 20.9 KJ.mol-1高能鍵鍵能高定義：普通將水解時可以釋放21 kJ /mol以上自在能G -21 kJ / mol的化合物稱為高能化合物。留意：留意：“高能鍵

6、高能鍵“鍵能高鍵能高高能鍵并不是這個鍵集中了大量的能量，高能鍵并不是這個鍵集中了大量的能量，而是指水解這個鍵前后的分子構造存在著而是指水解這個鍵前后的分子構造存在著很大的自在能的改動。很大的自在能的改動。 硫酯鍵化合物硫酯鍵化合物 S甲硫鍵化合物甲硫鍵化合物 CH3S+- C-CCOO 高能鍵高能鍵,水解斷水解斷開，并可傳送能開，并可傳送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. 高能化合物的類型高能化合物分類及舉例釋放能量（pH7.0,25)ATP、UTP、CTP、GTP30.5 kJ/mol1,3-二磷酸甘油酸、磷酸烯醇式

7、丙酮酸61.9 kJ/mol磷酸肌酸43.9 kJ/mol乙酰CoA、琥珀酰CoA、脂酰CoA31.4 kJ/moln 磷氧鍵型磷氧鍵型-O-P-)COCHOCH2OHOPOO-O-POO-O-(1)?；姿峄衔?，3-二磷酸甘油酸CH3COOPOO-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?；佘账?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

8、烯醇式丙酮酸n 氮磷鍵型氮磷鍵型 -N-P-OPOONHCNHNCH3CH2COOHOPOONHCNHNCH3CH2CH2CH2CHCOOHNH2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起儲存能量的作用這兩種高能化合物在生物體內起儲存能量的作用n 硫酯鍵型O SOO-OCH2OHHOHHOHHNNNH2NNO POO-3-磷酸腺苷-5-磷酸硫酸RCOSCoA酰基輔酶An 甲硫鍵型COO-CHNH3+CH2CH2S+H3CAS-腺苷甲硫氨酸腺苷甲硫氨酸OPOONHCNHNCH3CH2COOHOPOONHCNHNCH3CH2CH2CH2CHCOOHNH2磷酸肌酸哺乳類磷酸精氨酸蝦、蟹n 磷酸肌酸和磷酸精氨酸 n 這兩種高能化合物在生物體內起儲存能量的作用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在機體中，由于反響物和產物的濃度接近平衡點，在機體中，由于反響物和產物的濃度接近平衡