生物氧化與氧化磷酸化第五章

第一節

生物氧化概述一、概述：生物圈中能量的流動一切生命活動都需要能量。

所有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。光能化學能化學能機械能光合作用生物氧化生命活動太陽H2O＋CO2O2＋（CH2O）燃料分子ADP＋PiATP生物合成機械功主動運輸生物發熱一、概述：生物圈中能量的流動一、概述：生物體中能量轉換的部位Anelectronmicrographofmitochondrion二、生物氧化的定義指有機化合物（糖、脂、蛋白質等）在生物細胞中進行氧化分解，產生CO2和H2O,同時放出能量的過程。

生物體內進行生命活動所需的能量基本上來源于生物氧化。

三、生物氧化的特點與非生物氧化相比

共同點：

化學本質相同，都是失電子反應，如脫氫、加氧、傳出電子

同種物質不論以何種方式氧化，所釋放的能量相同。

三、生物氧化的特點與非生物氧化相比

（2）不同點：

生物氧化是酶促反應，反應條件（如溫度、pH）溫和；而體外燃燒則是劇烈的游離基反應，要求在高溫、高壓以及干燥的條件下進行。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式釋放出來的。生物氧化釋放的能量有相當多的轉換成ATP中活躍的化學能，用于各種生命活動；體外燃燒產生的能量則轉換為光和熱，散失在環境中。

四、生物氧化中CO2和H2O的生成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。五、氧化還原電位

在氧化還原反應中，自由能的變化與反應供出或得到電子的趨勢成比例。這種趨勢用氧化還原電位表示（E）。

△E'=標準氧化電位-標準還原電位

△E'值越小，電負性越大，還原能力越強；

△G'=－nF△E'

可以根據△E'計算出化學反應的自由能變化。六、高能化合物高能化合物：在標準條件下(pH=7，25℃，1mol/L)發生水解時，可釋放出大量自由能的化合物。習慣上把“大量”定義為5kcal/mol(即20.92kJ/mol)以上。高能磷酸化合物：分子中含磷酸基團，它被水解下來時釋放出大量的自由能，這類高能化合物。高能鍵：在高能化合物分子中，被水解斷裂時釋放出大量自由能的活潑共價鍵。

高能鍵常用符號“~”表示。1、定義六、高能化合物注意：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結構存在著很大的自由能的改變。“高能鍵”≠“鍵能高”1、定義六、高能化合物根據分子結構和高能鍵的特征，高能化合物可分為：2.高能化合物的類型(1)焦磷酸化合物：如ATP(O~P)型六、高能化合物根據分子結構和高能鍵的特征，高能化合物可分為：2.高能化合物的類型(2)酰基磷酸化合物：如1,3-二磷酸甘油酸(O~P)型六、高能化合物根據分子結構和高能鍵的特征，高能化合物可分為：2.高能化合物的類型(3)烯醇磷酸化合物：如磷酸烯醇式丙酮酸(O~P)型六、高能化合物根據分子結構和高能鍵的特征，高能化合物可分為：2.高能化合物的類型(4)胍基磷酸化合物：如磷酸肌酸(N~P)型六、高能化合物根據分子結構和高能鍵的特征，高能化合物可分為：2.高能化合物的類型(5)硫酯化合物：如乙酰CoA(C~S)型六、高能化合物根據分子結構和高能鍵的特征，高能化合物可分為：2.高能化合物的類型(6)甲硫鍵化合物：如S-腺苷甲硫氨酸(C~S)型六、高能化合物

ATP為生物界的“能量貨幣”，它是生命活動中最重要的能量供體。

其原因在于：ATP的DG0'值介于其它高能化合物和普通化合物之間，從而使它在生物體內的能量轉換過程中能夠起中間載體的作用。放能反應和吸能反應往往要通過ADP和ATP的相互轉變而偶聯起來。ATP的另一功能是作為磷酸基團轉移反應的中間載體。這也是由于它的磷酸基團轉移勢能在常見的含磷酸基團化合物中處于中間位置。

3.最重要的高能化合物—ATP六、高能化合物

在生物細胞內，形成ATP的方式有兩種：生物氧化(異養細胞)和光合作用(自養細胞)。1)生物氧化產生ATP

生物體降解燃料分子的主要意義是取得供其發育所需要的能量。因此，利用生物氧化形成ATP，是生物體內ATP形成的主要方式。生物氧化的第一階段也能產生少量的ATP，這是以底物水平磷酸化的方式產生的；生物氧化的第二階段是產生ATP的主要階段，通過氧化磷酸化的方式產生。4.ATP磷酸化的方式六、高能化合物1)生物氧化產生ATP底物水平磷酸化：代謝物通過氧化形成的高能磷酸化合物直接將磷酸基團轉移給ADP，使之磷酸化生成ATP。

氧化磷酸化：NADH或FADH2將電子傳遞給O2的過程與ADP的磷酸化相偶聯，使電子傳遞過程中釋放出的能量用于ATP的生成。氧化磷酸化的過程需要氧氣作為最終的電子受體，它是需氧生物合成ATP的主要途徑。4.ATP磷酸化的方式六、高能化合物2)光合作用產生ATP

在光合作用的過程中也能形成ATP，這種ADP的磷酸化方式叫光合磷酸化。光合磷酸化：由光驅動的電子傳遞過程與ADP的磷酸化相偶聯，使電子傳遞過程中釋放出的能量用于ATP的生成。4.ATP磷酸化的方式七、能荷4.ATP磷酸化的方式

細胞的能量狀態可用能荷(energycharge)表示。

能荷是細胞中高能磷酸狀態一種數量上的衡量，它的大小可用下式表示：(ATP+0.5ADP)

能荷=(ATP+ADP+AMP)

七、能荷

能荷的數值在0~1之間