生物能学和生物氧化

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1、第九章、生物能学和生物氧化主要内容新陈代谢生物能学生物氧化9.1新陈代谢新陈代谢是生物与外界环境进行物质交换与能量交换的全过程，是生物体内一切化学变化的总称，是生物体表现其生命活动的重要特征之一。%%新陈代谢的研究方法体内研究法：生物体在正常生理条件下，在神经、体液等调节机制下研究代谢过程，为物质中间代谢过程的明确提供了重要的依据。例如，脂肪酸的β-氧化学说的提出。体外研究法：用离体器官、组织切片、组织匀浆或体外培养的细胞、细胞器及细胞抽提物来研究代谢的过程。例如，三羧酸循环、鸟氨酸循环等。同位素示踪法。例如用14C标记葡萄糖的C1对磷酸戊糖途径的发现起了非

2、常重要的作用。代谢途径阻断法：在试验过程中加入阻断剂来阻断中间某一代谢环节，分析所得结果，推测代谢历程。例如Krebs等用丙二酸抑制琥珀酸脱氢酶，导致琥珀酸积累，为三羧酸循环的确认提供了重要依据。生物体内能量代谢的基本规律生物体和周围环境既有物质交换，又有能量交换，因此，它属于热力学开放体系。生物体内能量代谢服从热力学定律。热力学第一定律是能量守恒定律，即能量不能创造也不能消灭，只能从一种形式转变成另一种形式。生物体内的能量可以相互转变，但生物体与环境的总能量保持不变。热力学第二定律的核心是宇宙总是趋向于越来越无序，即向熵增大的方向进行。生物体是开放的体系，

3、为了维持自身的有序性，不断将生命活动中产生的正熵释放至环境中，使环境的熵值增加，而自身保持低熵。尽管生物体是高度有序的整体，但并没有偏离热力学第二定律。9.2高能磷酸化合物高能键及高能化合物在生物体中，水解每摩尔释放出自由能大于21kJ者称高能化合物，被水解的化学键称为高能键（energy-richbond），常用符号“~”表示。在生物化学中所谓的“高能键”指的是自由能高，而不是键能特别高，即指随着水解反应或基团转移反应可放出大量自由能的键。具有高能键的化合物的类型1．磷氧键型（-O~P）酰基磷酸化合物焦磷酸化合物烯醇式磷酸化合物2．氮磷键型（-N~P）3．

4、硫酯键型4．甲硫键型上述高能化合物中含磷酸基团的占绝大多数，但并不是所有含磷酸基团的化合物都是高能磷酸化合物。ATP和其它高能磷酸化合物ATP的分子结构：三个磷酸基团、两个高能键。活性形式：MgATP2-ATP的作用和储存ATP为即时性的能量载体。ATP在细胞酶促磷酸基团转移中起“中转站”的作用。ATP不是能量的贮存物质，而是能量的携带者或传递者。它可将高能磷酸键转移给肌酸（C）生成磷酸肌酸（creatinephoshate，C~P）。但磷酸肌酸所含的高能磷酸键不能直接应用，需用时磷酸肌酸把高能磷酸键转移给ADP生成ATP。磷酸肌酸是ATP高能磷酸基团的贮存

5、库。在骨骼肌、平滑肌、神经细胞内都存在，在肝脏、肾及其它组织中的含量却极少。其它作为能量直接来源的三磷酸核苷酸UTP用于多糖合成。CTP用于磷脂合成。GTP用于蛋白质合成。能荷=———————————﹝ATP﹞+0.5﹝ADP﹞﹝ATP﹞+﹝ADP﹞+﹝AMP﹞能荷：高能状态的腺苷酸与总腺苷酸浓度之比。能荷是细胞中ATP-ADP-AMP系统中高能磷酸化状态的一种量度。9.3生物氧化CO2和H2O的生成（物质的代谢）物质代谢和能量生成的偶联（电子传递链）能量生成和ATP生成（ATPase复合体）糖类、脂肪、蛋白质等有机物质在细胞中进行氧化分解生成CO2和H2O

6、并释放出能量的过程称为生物氧化（biologicaloxidation），又叫细胞氧化或细胞呼吸。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。脂肪葡萄糖、其它单糖三羧酸循环电子传递（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）共同中间产物进入三羧酸循环,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生物氧化的特点生物氧化的能量是逐步释放的。生物氧化过程产生的能量储存在高能化合物中

7、主要是ATP。ATP中的能量可以通过水解而被释放出来，供给生物体的需能反应。生物氧化具有严格的细胞内定位。原核生物的生物氧化是在细胞膜上进行的，真核生物的生物氧化是在线粒体中进行的。生物氧化的方式失电子氧化反应加氧氧化反应脱氢氧化反应（琥珀酸生成延胡索酸）加水脱氢氧化反应（延胡索酸生成苹果酸）在生物氧化中，脱氢氧化和加水脱氢氧化反应是物质氧化的主要形式。CO2的生成方式：糖、脂、蛋白质等有机物转变成含羧基的中间化合物，然后在酶催化下脱羧而生成CO2。类型：α-脱羧和β-脱羧氧化脱羧和单纯脱羧CH3COSCoA+CO2CH3-C-COOHO丙酮酸脱氢酶系NAD

8、+NADH+H+CoASH例：+CO2H2N-CH-