生物化学 第6章 生物氧化与生物能.ppt

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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质（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。有机物质在生物体内的氧化作用，称为生物氧化。由于生物氧化通常需要消耗氧，产生二氧化碳，故又称“细胞呼吸”。在整个生物氧化过程中，有机物质最终被氧化成CO2和水，并释放出能量。第一节生物氧化的方式和特点一、生物氧化的方式1、脱电子2、脱氢3、加氧生物氧化是在一系列氧化-还原酶催化下

2、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，主要包括如下几种氧化方式。1.脱氢氧化反应⑴脱氢在生物氧化中，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。烷基脂肪酸脱氢琥珀酸脱氢醛酮脱氢乳酸脱氢酶⑵加水脱氢酶催化的醛氧化成酸的反应即属于这一类。2.氧直接参加的氧化反应这类反应包括：加氧酶催化的加氧反应和氧化酶催化的生成水的反应。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＋＋H2O氧化酶主要催化以

3、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。3.生成二氧化碳的氧化反应⑴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。⑵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生成丙酮酸。二、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.氧化进行过程中，必然伴随生物还原反应的发

4、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予了氧化反应。4.在生物氧化中，碳的氧化和氢的氧化是非同步进行的。氧化过程中脱下来的氢质子和电子，通常由各种载体，如NADH等传递到氧并生成水。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。7.进行生物氧化反应的部位⑴线粒体⑵内质网、微粒体、过氧化酶体等8.生理

5、意义：供给机体能量，进行正常生理生化活动，转化有害废物。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能量形式。2.生物化学反应的自由能变化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。二、高能化合物磷酸酯类化合物在生物体的能量转换过程中起者重要作用。许多磷酸酯类化合物在水解过程中都能够释放出自由能。一般将水解时能够释放21kJ/mol（5千卡/mol)以上自由能（ΔGθ’＜－21kJ/mol）的化合物称为高能化合物。ATP是生物细胞中最重要的高能磷

6、酸酯类化合物。根据生物体内高能化合物键的特性可以把他们分成以下几种类型。3-磷酸甘油酸磷酸11.8千卡/摩尔乙酰磷酸10.1千卡/摩尔1.磷氧键型（－O～P）酰基磷酸化合物氨甲酰磷酸酰基腺苷酸氨酰基腺苷酸⑴酰基磷酸化合物ATP（三磷酸腺苷）焦磷酸7.3千卡/摩尔⑵焦磷酸化合物磷酸烯醇式丙酮酸14.8千卡/摩尔⑶烯醇式磷酸化合物这两种高能化合物在生物体内起储存能量的作用。2.氮磷键型磷酸肌酸10.3千卡/摩尔磷酸精氨酸7.7千卡/摩尔3’-磷酸腺苷-5’-磷酸硫酸酰基辅酶A3.硫酯键型S-腺苷甲硫氨酸4.甲硫键型第三节

7、线粒体呼吸链和ATP合成细胞内的线粒体是生物氧化的主要场所，主要功能是将代谢物脱下的氢通过多种酶及辅酶所组成的传递体系的传递，最终与氧结合生成水。由供氢体、传递体、受氢体以及相应的酶催化系统组成的这种代谢途径一般称为生物氧化还原链，当受氢体是氧时，称为呼吸链。由递氢体或递电子体在线粒体内膜上按一定顺序排列组成的连锁反应体系称为电子传递链。它与细胞摄取氧的呼吸过程相关，故又称呼吸链（electrontransferchain）一、线粒体呼吸链的组成线粒体呼吸链线粒体呼吸链（一）呼吸链的主要成分1、NAD+和NADP为辅

8、酶的脱氢酶【组成成分】酶蛋白、尼克酰胺（Vpp）核糖、磷酸与AMP。【作用】辅酶接受代谢物脱下的2H，传递给黄素蛋白。NADH：还原型辅酶它是由NAD+接受多种代谢产物脱氢得到的产物。NADH所携带的高能电子是线粒体呼吸链主要电子供体之一。2、铁硫蛋白（iron-sulfurprotein,Fe-S）铁硫蛋白与黄素蛋白形成复合物存在。【组成成分