(理学)生物氧化与氧化磷酸化

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1、第五章生物氧化与氧化磷酸化Biologicaloxidationandoxidativephosphorylation维持生命活动的能量，主要有两个来源：1、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。2、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存储的化学能释放出来，并转变成生物能。第一节生物氧化概述（biologicaloxidation）一、生物氧化的概念1、概念：有机物在生物体内进行的氧化分解而生成CO2和H2O并释放能量的过程，又称“细胞呼吸”。2、生物氧化的内容主要包括三方面：CO2如何形成？

2、H2O如何形成？能量如何产生？CO2的生成方式：糖、脂、蛋白质等有机物转变成含羧基的中间化合物，然后在酶催化下脱羧而生成CO2。类型：α-脱羧和β-脱羧氧化脱羧和单纯脱羧CH3COSCoA+CO2CH3-C-COOHO丙酮酸脱氢酶系NAD+NADH+H+CoASH例：+CO2H2N-CH-COOHR氨基酸脱羧酶CH2-NH2RH2O的生成代谢物在脱氢酶催化下脱下的氢由相应的氢载体（NAD+、NADP+、FAD、FMN等）所接受，再通过一系列递氢体或递电子体传递给氧而生成H2O。CH3CH2OHCH3CHONAD+NADH+H+乙醇脱氢酶12

3、O2电子传递链H2OO2-2H+NAD+2e例：当有机物被氧化成CO2和H2O时，释放的能量怎样转化成ATP—能量如何产生？底物水平磷酸化氧化磷酸化ATP生成的产生二、生物氧化的特点生物氧化和有机物在体外氧化（燃烧）的实质相同，都是脱氢、失电子或与氧结合，消耗氧气，都生成CO2和H2O，所释放的能量也相同。但二者进行的方式和历程却不同。生物氧化体外燃烧细胞内温和条件（常温、常压、中性pH、水溶液）高温或高压、干燥条件一系列酶促反应无机催化剂逐步氧化放能，能量利用率高能量爆发释放释放的能量转化成ATP被利用转换为光和热，散失生物氧化和体外氧化比

4、较脂肪葡萄糖、其它单糖三羧酸循环电子传递（氧化）蛋白质脂肪酸、甘油多糖氨基酸乙酰CoAe-磷酸化小分子化合物分解成共同的中间产物（如丙酮酸、乙酰CoA等）中间物进入三羧酸循环氧化释放出大量能量，其中一部分储存在ATP中。大分子降解成基本结构单位生物氧化的三个阶段CoAO2ATPADP+Pi2CO2StageⅠStageⅡStageⅢ丙酮酸三、生物氧化方式（Oxidativeandreductivereaction）脱氢COOHCOOHOCCO+2HCH3CH3脱电子Fe2+Fe3++e加氧RH+O2+2H+ROH+H2O上述反应总是氧化与还原

5、反应偶联；需酶（需氧脱氢酶、不需氧脱氢酶、加氧酶等）催化。HH四、高能化合物高能化合物：一般将水解时能够释放21kJ/mol（5千卡/mol)以上自由能（G’<-21kJ/mol）的化合物称为高能化合物。在高能化合物分子中，活泼共价键被水解断裂时释放大量自由能，这种化学键称为髙能键。常用符号～表示。ATP是生物细胞中最重要的高能磷酸酯类化合物。1、磷氧键型（-O-P)(1)酰基磷酸化合物3-磷酸甘油酸磷酸乙酰磷酸10.1千卡/摩尔11.8千卡/摩尔（一）  高能化合物的类型(1)酰基磷酸化合物氨甲酰磷酸酰基腺苷酸氨酰基腺苷酸（2）焦磷酸化

6、合物ATP（三磷酸腺苷）7.3千卡/摩尔焦磷酸（3）烯醇式磷酸化合物磷酸烯醇式丙酮酸14.8千卡/摩尔2、氮磷键型磷酸肌酸磷酸精氨酸10.3千卡/摩尔7.7千卡/摩尔这两种高能化合物在生物体内起储存能量的作用。3、硫酯键型3’-磷酸腺苷-5’-磷酸硫酸酰基辅酶A4、甲硫键型S-腺苷甲硫氨酸（二）ATP的特殊的作用1、是细胞内产能反应和需能反应的化学偶联剂。2、在磷酸基转移中的作用。例如：已糖激酶催化：G+ATP→G-6-P+ADP。甘油激酶：甘油+ATP→3-磷酸甘油+ADP。第二节电子传递体系—呼吸链电子传递链概念：在生物氧化过程中，代谢物

7、上脱下的氢经过一系列的按一定顺序排列的氢传递体和和电子传递体的传递，最后传递给分子氧并生成水，这种电子传递体系称为电子传递链（ETS）。由于消耗氧，故也叫呼吸链。电子传递链在原核生物存在于质膜上，在真核细胞存在于线粒体内膜上。一、线粒体呼吸链的组成呼吸链的组成1.烟酰胺脱氢酶类（NAD+）2.黄素蛋白酶类3.铁-硫蛋白类4.辅酶Ｑ（CoQ）5.细胞色素类NADH辅酶Q（CoQ）Fe-SCytc1O2CytbCytcCytaa3琥珀酸等黄素蛋白（FAD）黄素蛋白（FMN）细胞色素类铁硫蛋白（Fe-S）铁硫蛋白（Fe-S）1、烟酰胺脱氢酶类（ni

8、cotinamidedehydrogenases）特点：以NAD+或NADP+为辅酶，存在于线粒体、基质或胞液中。传递氢机理:NAD(P)++2H++2eNAD(P