生物氧化与氧化磷酸化.ppt

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1、第六章生物氧化与氧化磷酸化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.氧化磷酸化第一节生物氧化概述1.1生物氧化概念: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能荷一、生物氧化的概念◆有机物质（糖、脂肪和蛋白质）在生物细胞内进行氧化分解，最终生成CO2和H2O并释放出能量的过程称为生物氧化。◆生物氧化其实质是需氧细胞在呼吸代谢过程中所进行的一系列氧化还原反应过程。故又称为细胞氧化、细胞呼吸或内呼吸。生物氧化的基本功能是为生命活动提供能源与碳源。◆脂肪葡萄糖、其它单糖三羧酸循环

2、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+Pi小分子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二、生物氧化的基本内容◆CO2的产生？◆H2O形成？◆能量的释放、储存和利用？三、生物氧化的方式根据有无氧的参与，分为有氧氧化和无氧氧化。根据反应场所，分为线粒体氧化体系与非线粒体氧化体系。无氧氧化:在无氧条件下，兼性生物或厌气生物能利用细胞中的

3、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)。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，好气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。生物氧化遵循氧化－还原的基本原理，常见的主要有三种方式：－O212+OH1、加氧氧化：苯丙氨酸酪氨酸O22、脱

4、氢氧化：最主要的生物氧化方式如：TCAC3:异柠檬酸草酰琥珀酸NAD+NADH+H+FADFADH2琥珀酸延胡索酸TCAC7:TCAC9:EMP6:苹果酸1、3－二磷酸甘油酸3-磷酸甘油醛草酰乙酸NAD+NADH+H+Pi＋NAD+NADH+H+3、电子转移：四、生物氧化的特点生物体内进行的氧化反应与体外氧化反应都遵循氧化反应（脱氢、脱电子和加氧等）的一般规律，最终氧化分解产物是CO2和H2O，同时释放能量。但是生物氧化反应又有其特点。①生物氧化中底物是在一系列酶、辅因子和中间传递体的作用下，经一系列连续的化学反应逐步而有序的氧

5、化分解。②氧化分阶段进行，产生的能量逐步释放。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，提高了能量的利用率。③生物氧化中物质的氧化放能同磷酸化贮能（ATP生成）反应相互偶联。释放的能量除少部分以光和热的形式释放外。大部分转换成生物体能够直接利用的生物能ATP。ADP+PiATP+H2O生物氧化过程中释放出的自由能④生物氧化是在常温、常压、接近中性pH的温和环境中进行的。生物系统中的能量流五、生物氧化中CO2和H2O的生成1、CO2的生成代谢底物在酶的作用下经一系列脱氢、加水等反应，转变为含羧基的化合物，经脱羧反应生成C

6、O2，包括直接脱羧和氧化脱羧。CH3COSCoA+CO2CH3-C-COOHO丙酮酸脱氢酶系NAD+NADH+H+CoASH+CO2H2N-CH-COOHR氨基酸脱羧酶CH2-NH2R2、H2O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CH3CH2OHCH3CHONAD+NADH+H+乙醇脱氢酶12O2NAD+电子传递链H2O2eO=2H+六、生物氧化的自由能变化

7、1、自由能的概念生物体不能直接利用热能做动，在生命活动过程中所需的能量都来自体内生化反应释放的自由能。自由能(freeenergy)：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，以G表示。在恒温恒压条件下生物系统的能量转换必须服从热力学定律，即G＝H－TSG、H和S分别代表自由能、焓和熵的变化，T为绝对温度。G<0，表示自由能释放，反应可以自发进行；可以产生有用的功。G>0，表示需要输入自由能以驱动反应进行；G=0，表示反应处于平衡状态。G仅与反应物的基态和终态有关，与反应途径、反应机制无

8、关。G<0，表明反应可自发进行，并不表明反应速度。反应速度是动力学问题，它取决于温度、活化能以及催化剂的存在与否。酶只能在热力学允许的范围内通过降低活化能加速反应速度。反应的标准自由能变化及其平衡常数的关系G′表示生物体系的标准自由能变化，即25℃(298