【2017年整理】第七章 生物氧化.doc

第七章 生物氧化 ? ? ? ? 　　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。生物氧化通常需要消耗氧，所以又称为呼吸作用。在整个生物氧化过程中，有机物质最终被氧化成CO 2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 　　生物氧化是在一系列氧化-还原酶催化下分步进行的。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 　　(1)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 　　　　　　　　 　　（2）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 　　（1）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。 　　（2）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。 第二节、生物能及其存在形式 　　一、生物能和ATP 　　1. 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21 kJ/mol（5千卡/mol)以上自由能（ΔG°’ -21 kJ / 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。 　　1、磷氧键型（—O~P) 　　(1)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 　　(1) HYPERLINK /Biochem/web-classroom/7-1.htm 酰基磷酸化合物 　　(2) HYPERLINK /Biochem/web-classroom/7-2.htm 焦磷酸化合物 　　(3)烯醇式磷酸化合物 　　　　　　　　 　　　　　　磷酸烯醇式丙酮酸 　　　　　　14.8千卡/摩尔 　　2、氮磷键型 　　　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　　　磷酸肌酸　　　　　　　　　　　　　　　磷酸精氨酸 　　　　　　　　10.3千卡/摩尔　　　　　　　　　　　　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。 　　3、硫酯键型 　　　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　　　酰基辅酶A 　　　　　　 　　　　　　 3‘-磷酸腺苷-5’-磷酸硫酸 　　4、甲硫键型 　　　　　　S-腺苷甲硫氨酸 　 第三