生物化学-第八章生物氧化和能量转化

《生物化学-第八章生物氧化和能量转化》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第八章生物氧化和能量转换第一节生物氧化概述生物氧化（biologicaloxidation）是指细胞内的糖、蛋白质和脂肪进行氧化分解而生成CO2和H2O，并释放能量的过程。生物氧化实际上是需氧细胞呼吸作用中的一系列氧化还原反应。二、生物氧化的特点1.生物氧化是在细胞内进行的。2.生物氧化是在常温、常压、近于中性及有水环境中进行的。3.生物氧化所产生的能量是逐步释放的。4.生物氧化所产生的能量首先转移到一些特殊的高能化合物中。三、生物氧化中CO2的生成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。例如草酰乙酸的脱羧。2.氧化脱羧作用氧化代谢中

2、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。四、生物氧化中H2O的生成代谢物MH2氧化型M还原型1/2O2H2O一个或多个传递体脱氢酶氧化酶1.自由能自由能是指一个化合物分子结构中所固有的能量，是一种能在恒温、恒压条件下作功的能量。五、自由能和氧化还原电位如果AB,则△G＝GB–GA△G<0，反应能自发进行，放能反应。△G>0，供给能量才能进行，吸能反应。△G=0，反应处于平衡状态。2.氧化还原电位△Go’＝-nF△E0’n：转移电子数；F：法拉第常数[96.5KJ/(V.mol)]3.自由能变化和氧化还原电位的关系丙酮酸+

3、NADH+H+乳酸+NAD+丙酮酸+H++2e-乳酸E0’=-0.19VNAD++2H++2e-NADH+H+E0’=-0.32V△E0’＝-0.19–(-0.32)=0.13V六、高能磷酸化合物生物体内有许多磷酸化合物，当其磷酰基水解时，释放大量的能量，这些化合物称为高能磷酸化合物。如ATP。一般将水解时能够释放21kJ/mol以上自由能的化合物称为高能化合物。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:⑴酰基磷酸化合物1.磷氧键型（－O～P）1,3-二磷酸甘油酸11.8千卡/摩尔⑵烯醇式磷酸化合物磷酸烯醇式丙酮酸14.8千卡/摩尔⑶焦磷酸化合物ATP（

4、三磷酸腺苷）焦磷酸7.3千卡/摩尔磷酸肌酸磷酸精氨酸10.3千卡/摩尔7.7千卡/摩尔2.磷氮键型（－N～P）磷酸肌酸存在于肌肉、脑和神经组织中，它可与ATP相互转化。ATP多时，以磷酸肌酸的形式贮能；ATP不足时，磷酸肌酸转化为ATP。因而可认为磷酸肌酸是ATP的贮存库。严格的说，ATP不是能量的贮存者，而是能量的携带者和传递者。以高能磷酸形式储存能量的物质称为磷酸原，包括磷酸肌酸和磷酸精氨酸。S-腺苷甲硫氨酸3.硫碳键型（－C～S）⑴甲硫键化合物酰基辅酶A⑵硫酯键化合物第二节线粒体及其内部氧化体系细胞内的线粒体是生物氧化的主要场所。在生物氧化中，从代谢物上脱下

5、的氢由一系列传递体所组成的电子传递链而转移，最终达到氧，使氧还原成水，并伴随着自由能的释放和ATP的生成。二、线粒体内膜上的电子传递链在生物氧化过程中，从代谢物上脱下的氢由一系列传递体依次传递，最后与氧形成水的整个体系称为呼吸链（respiratorychain）。由于在传递过程中，在很多部位氢原子实际上以质子（H+）形式进入基质，仅发生电子转移，因此呼吸链又称为电子传递链（electron-transportchain）。电子传递链基本分为：1.烟酰胺腺嘌呤核苷酸（NAD+、NADP+）2.黄素蛋白（FMN、FAD）3.铁硫蛋白（Fe－S）4.泛醌（辅酶Q，CoQ）5.

6、细胞色素（cyt）㈡电子传递链的基本组成通过异咯嗪环第1位和第10位上的两个氮原子反复进行加氢和脱氢反应。FMN+2H→FMNH2它主要以(2Fe-2S)或(4Fe-4S)形式存在。铁硫蛋白通过Fe3+Fe2+变化起传递电子的作用。2Fe-2S4Fe-4S它是电子传递链中唯一的非蛋白电子载体。为一种脂溶性醌类化合物。细胞色素是一类含有血红素辅基的电子传递蛋白的总称。线粒体呼吸链中主要含有cyta、cyta3、cytb、cytc和cytc15种。组成它们的辅基分别为血红素A、B和C。细胞色素主要是通过Fe3+Fe2+的互变起传递电子的作用的。㈢电子传递链各组分

7、的排列顺序线粒体末端氧化呼吸链有两条：1.NADH氧化呼吸链2.琥珀酸氧化呼吸链两条呼吸链中除CoQ和cytc外，其余组分形成嵌入内膜的结构化超分子复合体。这些复合体有4类：Ⅰ.NADH-Q还原酶Ⅱ.琥珀酸－Q还原酶Ⅲ.Q-Cytc还原酶Ⅳ.细胞色素c氧化酶线粒体呼吸链NADHFMN↓Fe-SO2FAD→Fe-S琥珀酸等复合物II复合物IV复合物I复合物IIINADH脱氢酶Q-细胞色素还原酶细胞色素C氧化酶琥珀酸-Q还原酶CoQCytb↓Fe-S↓Cytc1CytcCytaa3电子传递排列顺序㈣电子传递链的抑制