生物氧化和氧化磷酸化.ppt

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1、第九章生物氧化BiologicalOxidation第一节生物能学简介第二节生物氧化概述第三节线粒体电子传递体系第四节氧化磷酸化作用1一、生物能的转换及生物系统中的能流二、自由能的概念及化学反应中自由能的计算三、高能化合物第一节生物能学简介生物能学就是应用物理化学、生物物理学和量子物理学的原理和方法，来研究生物系统中能量的流动和传递规律的科学。2生物能的转换及生物系统中的能流3二、自由能的概念及化学反应中自由能的计算自由能的变化能预示某一过程能否自发进行，即：ΔG<0，反应能自发进行ΔG>0，反应不能自发进行ΔG=0，反应处于平衡状态。１.自由能（fr

2、eeenergy）的概念自由能(G)：指一个反应体系中能够做有用功的那部分能量。42.化学反应自由能的计算a.利用化学反应平衡常数计算基本公式：ΔG′=ΔG°′+RTlnQc(Qc-浓度商)ΔG°′=-RTlnKeq例：计算磷酸葡萄糖异构酶反应的自由能变化b.利用标准氧化还原电位（E°）计算（限于氧化还原反应）基本公式：ΔG°′=－nFΔE°′(ΔE°′=E+°′-E-°′)例：计算NADH氧化反应的ΔG°′5计算磷酸葡萄糖异构酶反应的自由能变化达平衡时=Keq=19解：ΔG°′=-RTlnKeq=-2.3038.314311log19=-7.6

3、KJ/molΔG′=ΔG°′+RTlnQc(Qc-浓度商)=-7.6+2.3038.314311log0.1=-13.6KJ/mol未达平衡时=Qc=0.1反应G-1-PG-6-P在380C达到平衡时，G-1-P占5%，G-6-P占95%，求G0。如果反应未达到平衡，设[G-1-P]=0.01mol.L，[G-6-P]=0.001mol.L，求反应的G是多少？例题：6例题：计算下列反应式ΔG°′NADH+H++½O2====NAD++H2O正极反应：1/2O2+2H++2eH2OE+°′0.82负极反应：NAD++H++2eNADHE-

4、°′-0.3ΔG°′-nFΔE°′-2×96485×[0.82-(-0.32)]-220KJ·mol-17三、高能化合物1、高能化合物的类型2、ATP的特点及其特殊作用生化反应中，在水解时或基团转移反应中可释放出大量自由能（>21千焦/摩尔或5千卡/摩尔）的化合物称为高能化合物。81、高能化合物的类型根据高能化合物键的特性可以分成以下几种类型：①磷氧键型酰基磷酸化合物乙酰磷酸10.1千卡/摩尔1，3-二磷酸甘油酸11.8千卡/摩尔9焦磷酸化合物ATP（三磷酸腺苷）7.3千卡/摩尔10烯醇式磷酸化合物磷酸烯醇式丙酮酸14.8千卡/摩尔11②氮磷

5、键型磷酸肌酸10.3千卡/摩尔磷酸精氨酸7.7千卡/摩尔这两种高能化合物在生物体内起储存能量的作用!12硫酯键型3’-磷酸腺苷-5’-磷酸硫酸酰基辅酶A13甲硫键型S-腺苷甲硫氨酸142.ATP的特点在pH=7环境中，ATP分子中的三个磷酸基团完全解离成带4个负电荷的离子形式（ATP4-），具有较大势能，加之水解产物稳定，因而水解自由能很大（ΔG°′=-30.5千焦/摩尔）。腺嘌呤—核糖—O—P—O—P—O—P—O-OOOO-O-O-+++Mg2+15ATP的特殊作用1.ATP是细胞内的“能量通货”2.ATP是细胞内磷酸基团转移的中间载体～P～P～

6、P～PATP～P02108641214磷酸基团转移能磷酸烯醇式丙酮酸1，3-二磷酸甘油酸磷酸肌酸（磷酸基团储备物）6-磷酸葡萄糖3-磷酸甘油16第二节生物氧化概述一、生物氧化的概念物质在体内的氧化分解过程，主要是糖、脂、蛋白质等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。糖脂肪蛋白质CO2和H2OO2能量ADP+PiATP热能17二、生物氧化特点1.在活的细胞中（pH接近中性、体温条件下），有机物的氧化在一系列酶、辅酶和中间传递体参与下进行，其途径迂回曲折，有条不紊。2.氧化过程中能量逐步释放，其中一部分由一些高能化合物（如ATP）截获，再供给

7、机体所需。在此过程中既不会因氧化过程中能量骤然释放而伤害机体，又能使释放的能量尽可得到有效的利用。18生物氧化与体外氧化之相同点：☆生物氧化中物质的氧化方式有加氧、脱氢、失电子，遵循氧化还原反应的一般规律。☆都服从热力学规律。☆物质在体内外氧化时所消耗的氧量、最终产物（CO2，H2O）和释放能量均相同。19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

8、体外氧化之不同点：生物氧化体外氧化反应是在强酸、强碱、高温、高压条件下进行的。能