生物氧化biological

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1、第七章生物氧化（biologicaloxidation）1.生物氧化概述2.生物氧化中CO2的生成3.生物氧化中H2O的生成4.氧化磷酸化1.生物氧化概述1.1生物氧化定义1.2生物氧化的特点1.3氧化还原电位与自由能1.4高能化合物1.5能荷1.1生物氧化定义:有机物质（糖、脂肪和蛋白质）在生物细胞内进行氧化分解而生成CO2和H2O并释放出能量的过程称为生物氧化生物氧化通常需要消耗氧，所以又称为呼吸作用脂肪葡萄糖、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CoAn*2H磷酸化+Pi小分子

2、化合物分解成共同的中间产物（如丙酮酸、乙酰CoA等）共同中间物进入三羧酸循环,氧化脱下的氢由电子传递链传递生成H2O，释放出大量能量，其中一部分通过磷酸化储存在ATP中。大分子降解成基本结构单位生物氧化的三个阶段e-释放的能量转化成ATP被利用转换为光和热，散失1.2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高温或高压、干燥条件（常温、常压、中性pH、水溶液

3、）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1.3氧化还原电位与自由能生化标准氧化还原电位（E0）：生化标准条件下（25C、一个大气压、pH=7.0、电子供体和电子受体的浓度都是1mol/L）时的标准氧化还原电位意义:E0值越小，失电子能力越大，即还原能力越强，是强还原剂E0’值越大，得电子能力越大，即氧化能力越强，是强氧化剂在氧化还原反应中，电子总是从E0’值较小的物质转移到值较大的物质，即从还原剂流向氧化剂自由能（G）:指在一个体系的总能量中，在恒温恒压条件下能够做功的那一部分能量自

4、由能变化（ΔG）:ABΔG=GB–GAΔG是衡量反应自发性的标准ΔG<0，放能，自发进行，可以产生有用的功ΔG>0，吸能，非自发进行，必须供给能量才能进行ΔG=0,平衡状态生化标准自由能变化(ΔG0)指在标准条件下，即温度为25℃，1个大气压，pH为7,反应物质浓度为1mol/L时,测定的自由能变化。单位为J/mol,KJ/mol自由能变化与氧化还原电位的关系ΔG0’=-nFΔE0’其中n为转移的电子数F为法拉第常数,F=96.496kJ/v.mol=23.062kcal/v.molΔE0’为生化标准氧化还原电

5、位差单位为伏特（V）ΔE0’=E0’氧化剂-E0’还原剂=E0’电子受体-E0’电子供体例如:Cytaa3→O2:ΔG0’=-2*23.062*(0.82-0.29)=-23.9千卡/mol1.4高能化合物生化反应中，在水解时或基团转移反应中可释放出大量自由能（>21千焦/摩尔）的化合物称为高能化合物。在高能化合物分子中，释放出大量自由能时水解断裂的活泼共价键称为高能键高能化合物的类型按其分子结构特点及所含高能键的特征分：磷氧键型磷氮键型硫碳键型高能化合物类型ATP的特殊作用ATP是细胞内的“能量通货”ATP在传

6、递能量方面起着转运站的作用，它是能量的携带者和转运者，但不是能量的贮存者ATP是细胞内磷酸基团转移的中间载体～P～P～P～PATP～P02108641214磷酸基团转移能磷酸烯醇式丙酮酸3-磷酸甘油酸磷酸磷酸肌酸（磷酸基团储备）6-磷酸葡萄糖3-磷酸甘油1.5能荷细胞所处的能量状态用ATP、ADP和AMP之间的关系式来表示，称为能荷，公式如下：意义：1.能荷是细胞所处能量状态的一个指标，当细胞内的ATP全部转变为AMP时能荷值为0，当AMP全部转变为ATP时，能荷值为12.能荷对代谢的调节可通过ATP、ADP和A

7、MP作为代谢中某些酶分子的别构效应物进行变构调节来实现。[ATP]+1/2[ADP][ATP]+[ADP]+[AMP]腺苷酸库能荷=3.高能荷抑制ATP的生成，促进ATP的应用，即促进机体内的合成代谢。4.大多数细胞的能荷处于0.8-0.95之间。进一步说明细胞内ATP的产生和利用都处于一个相对稳定的状态。能荷相对速率ATP的利用途径ATP的生成途径能荷对ATP的生成途径和ATP的利用途径相对速率的影响无催化活性构象(T-型)CCCCCCRRRRRR有催化活性构象(R-型)CCCCCCRRRRRRATP（正效应剂

8、）CTP（负效应剂）例如：天冬氨酸转氨甲酰酶（ATCase）2.生物氧化中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：CH3COSCoA+CO2CH3-C-COOHO丙酮酸脱氢酶系NAD+NADH+H+CoA-SH+CO2H2N-CH-COOHR氨基酸脱羧酶CH2-NH2R直接脱羧:氧化脱羧:在脱羧过程中伴随着氧化