《生物氧化和生物能》PPT课件

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1、第六章生物氧化和生物能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（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。能量是生命赖以存在的基础生物氧化主要讨论的问题细胞如何利用O2将代谢产物分子中的H氧化成水。代谢产物中的C如何在酶的催化作用下生成CO2有机物被氧化时产生的自由能如何被收集、转换或存储一、生物氧化概念有机物在生物体内的氧化作用，称为生物氧化。生物氧化通常需要消耗氧并释放出CO2，所

2、以又称为呼吸作用。主要指糖、脂肪、蛋白质在体内分解时逐步释放能量，最终生成二氧化碳和水的过程。有机物在生物体内的氧化包括物质分解和产能二、生物氧化的方式生物氧化是在一系列氧化-还原酶催化下分步进行的。每一步反应，都由特定的酶催化。在生物氧化过程中，主要包括如下三种氧化方式。1．脱氢氧化反应（1）直接脱氢(最主要)在生物氧化中，脱氢反应占有重要地位。它是许多有机物质生物氧化的重要步骤。催化脱氢反应的是各种类型的脱氢酶。脂肪酸脱氢琥珀酸脱氢琥珀酸脱氢酶醛酮脱氢乳酸脱氢（2）加水脱氢酶催化的醛氧化成酸的反应即属于这一类。2

3、．加氧的氧化反应（1）加氧酶催化的加氧反应加氧酶能够催化氧分子直接加入到有机分子中。例如，甲烷单加氧酶CH4+NADH+O2CH3-OH+NAD++H2O2．加氧的氧化反应（2）氧化酶催化的生成水的反应氧化酶主要催化以氧分子为电子受体的氧化反应，反应产物为水。在各种脱氢反应中产生的氢质子和电子，最后都是以这种形式进行氧化的。2细胞色素c（Fe2+）+2H++1/2O2细胞色素c氧化酶2细胞色素c（Fe3+）+H2O3．失电子的氧化反应例如：Fe2+Fe3+4、CO２生成的方式基本方式：有机酸脱羧分类α-脱羧β-脱

4、羧（羧基位置）直接脱羧（不伴氧化）氧化脱羧（伴氧化）（1）直接脱羧作用氧化代谢的中间产物羧酸在脱羧酶的催化下，直接从分子中脱去羧基。例如丙酮酸的脱羧。α-直接脱羧COOHC=OCH2COOHαββ-直接脱羧COOHC=O+CO2CH3O‖CH3CCOOHO‖CH3CH+CO2草酰乙酸丙酮酸草酰乙酸脱羧酶α-酮酸脱羧酶（2）氧化脱羧作用氧化代谢中产生的有机羧酸（主要是酮酸）在氧化脱羧酶系的催化下，在脱羧的同时，也发生氧化（脱氢）作用。例如苹果酸的氧化脱羧氧化脱羧COOHC=O+CO2+NADH+H+CH3COOHCHO

5、H+NAD+CH2COOHβα苹果酸丙酮酸5、H2O生成方式代谢产物被各种脱氢酶催化作用下脱氢，脱下的氢经过一系列传递体的传递，最后与氧结合生成水。三、生物氧化的特点1.生物氧化是在生物细胞内进行的酶促氧化过程，反应条件温和（水溶液，pH7和常温）。2.生物氧化过程中，必然伴随生物还原反应的发生。3.水是许多生物氧化反应的氧供体。通过加水脱氢作用直接参与了氧化反应。三、生物氧化的特点4.在生物氧化中含碳化合物的氧化过程通过脱氢来实现（氢质子和电子），脱下来的H通常由各种载体接受，如NAD+等，进而把氢传递到氧并生成

6、水（氢的氧化）。碳的氧化和氢的氧化是非同步进行的。5.生物氧化是一个分步进行的过程。每一步都由特殊的酶催化，每一步反应的产物都可以分离出来。这种逐步进行的反应模式有利于在温和的条件下释放能量，提高能量利用率。6.生物氧化释放的能量，通过与ATP合成相偶联，转换成生物体能够直接利用的生物能ATP。生物氧化的特点反应条件温和剧烈(体温、pH近中性)(高温、高压)反应过程逐步进行的酶促反应一步完成能量释放逐步进行瞬间释放（化学能、热能）（热能）CO2生成方式有机酸脱羧碳和氧结合H2O需要不需要速率受体内多种因素调节生物氧化

7、体外燃烧本质生物氧化的本质是电子的得失，失电子者为还原剂，是电子供体，得电子者为氧化剂，是电子受体.在生物体内，它有三种方式：加氧氧化电子转移四、生物氧化的本质及过程O2苯丙氨酸酪氨酸乳酸脱氢酶脱氢氧化在无氧条件下，兼性生物或厌氧生物能利用细胞中的氧化型物质作为电子受体，将燃料分子氧化分解，这称为无氧氧化。这些生物有的以有机物分子作为最终的氢受体(如厌氧发酵)，有的则以无机物分子作为氢受体(如微生物中的化能自养菌对NO3-、SO42-的利用)。2.无氧氧化3.有氧氧化生物氧化在有氧和无氧条件下都能进行。在有氧条件下，

8、好氧生物或兼性生物吸收空气中的氧作为电子受体，可将燃料分子完全氧化分解，这称为有氧氧化。因为有氧氧化燃烧完全，产能多，所以，只要有氧气存在，细胞都优先进行有氧氧化。第二节生物能及其存在形式一、生物能和ATP1.ATP是生物能存在的主要形式ATP是能够被生物细胞直接利用的特殊能量形式。ATP是生物体内最重要的能量转换中间体。ATP水解释放出来的能