《生物氧化zg》PPT课件

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1、第五章生物氧化BiologicalOxidation第一节生物能学的基本原理PrinciplesofBioenergetics一、生物系统遵循热力学定律尽管能量可以在系统内转移，或从一种形式转化为另一种形式，一个孤立体系的总能量是一个常数。有机化合物氧化时释放的能量等于该物质所具有的化学键能与其氧化产物所含化学键能之差。（一）热力学第一定律——能量守恒定律熵（entropy）表示一个系统的无序或随机程度。常用∆G(自由能的变化)衡量一个生物化学过程是否能够自发进行：∆G<0，反应不可逆，自发反应∆G>0，反应为吸能反应（∆G值越大，则系统越稳定，发生反应的倾向越小。）∆G

2、=0，反应系统处于平衡状态（二）热力学第二定律——自动发生的过程总是熵增过程二、生物体既不是孤立体系，也不是封闭体系，而是一个开放体系生命的奇妙之处就在于，它是一个奇妙的装置，使得吸能过程与放能过程偶联进行，这样，一个热力学上看似不可能进行的反应，因为偶联而成为可能三、ATP在能量捕获、转移、储存和利用过程中起核心作用一般将∆Gº大于ATP（包括ATP），或∆Gº大于21kJ/mol的磷酸化合物称为高能磷酸化合物。用符号~P表示高能磷酸键。（一）高能磷酸化合物的磷酸酐水解时释放出大量自由能高能磷酸化合物:WhyATPasenergycoin？静电斥力一些生物学重要的有

3、机磷酸化合物水解时释放的标准自由能化合物∆GºkJ/mol（kcal/mol）磷酸烯醇式丙酮酸-61.9(-14.8)氨基甲酰磷酸-51.4(-12.3)1,3-二磷酸甘油酸-49.3(-11.8)磷酸肌酸-43.1(-10.3)ATP→ADP+Pi-30.5(-7.3)ADP→AMP+Pi-27.6(-6.6)焦磷酸-27.6(-6.6)1-磷酸葡萄糖-20.9(-5.0)6-磷酸果糖-15.9(-3.8)AMP-14.2(-3.4)6-磷酸葡萄糖-13.8(-3.3)3-磷酸甘油醛-9.2(-2.2)（二）ATP将热力学上不利的过程和有利的反应相偶联体内许多代谢物的

4、“活化”反应（吸能）大多直接或间接地与ATP酸酐键的水解放能反应相偶联，使“活化”反应能顺利进行。OHOHOHHOHHOHHOCH2H6-磷酸葡萄糖PPOCH2HOHOHOHHOHHOHHH葡萄糖ATPADPMg2+己糖激酶(hexokinase)Atrapreaction所以，激酶的第二个底物，一般都是ATP的镁盐形式；而游离的ATP4-，反而抑制激酶活性生物能及其存在形式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能量形式。生物化学反应与普通的化学反应一样,也服从热力学的规律ATPADP肌酸磷酸肌酸氧化磷酸化底物水平磷酸化~P~P机械能(肌肉收缩)渗透

5、能(物质主动转运)化学能(合成代谢)电能(生物电)热能(维持体温)生物体内能量的储存和利用都以ATP为中心。人体内ATP的来源和去路:物质在生物体内进行氧化称生物氧化，主要指糖、脂肪、蛋白质等在体内分解时逐步释放能量，最终生成CO2和H2O的过程。糖脂肪蛋白质CO2和H2OO2能量ADP+PiATP热能*生物氧化的概念*生物氧化遵循氧还反应的一般规律氧化方式有加氧、脱氢、失电子，等。生物氧化的类型：加氧反应脱氢反应加水脱氢反应失电子反应苯丙氨酸酪氨酸+1/2O21.加氧反应2.脱氢反应LDHNADH+H+NAD+乳酸丙酮酸3.加水脱氢反应CHCHNADNADHCH乙醛水合

6、乙醛乙酸4.失电子反应FeFe2+3+e-是在细胞内温和的环境中（体温，pH接近中性），在一系列酶促反应逐步进行，能量逐步释放有利于有利于机体捕获能量，提高ATP生成的效率。进行广泛的加水脱氢反应使物质能间接获得氧，并增加脱氢的机会；脱下的氢与氧结合产生H2O，有机酸脱羧产生CO2。*生物氧化与体外氧化之不同点生物氧化体外氧化能量是突然释放的。产生的CO2、H2O由物质中的碳和氢直接与氧结合生成。脱氢与氧化时空脱节糖原三酯酰甘油蛋白质葡萄糖脂酸+甘油氨基酸乙酰CoATAC2H呼吸链H2OADP+PiATPCO2*生物氧化的一般过程高能化合物生物体通过生物氧化所产生的能量，

7、除一部分用以维持体温外，大部分可以通过磷酸化作用转移至高能磷酸化合物ATP中高能磷酸键与高能磷酸化合物高能磷酸键水解时释放的能量大于21KJ/mol的磷酸酯键，常表示为P。（和化学的“高能键”不同）高能磷酸化合物含有高能磷酸键的化合物高能化合物的类型PO键型NP键型硫酯键型甲硫键型高能化合物磷氧键型酰基磷酸化合物3-磷酸甘油酸磷酸乙酰磷酸11.8千卡/摩尔10.1千卡/摩尔酰基磷酸化合物氨甲酰磷酸酰基腺苷酸氨酰基腺苷酸b）焦磷酸化合物焦磷酸ATP（三磷酸腺苷）7.3千卡/摩尔c）烯醇式磷酸化合物磷酸烯醇式丙酮酸PEP14