動(dòng)物生化第五章生物氧化

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1、第五章生物氧化講授內(nèi)容第一節(jié)自由能第二節(jié)ATP第三節(jié)氧化磷酸化作用第四節(jié)其他生物氧化體系教學(xué)目標(biāo)熟悉氧化與還原反應(yīng)是如何通過兩種電子傳遞鏈偶聯(lián)的了解化學(xué)滲透理論的要點(diǎn)，以及電子傳遞是如何與ADP的磷酸化偶聯(lián)的熟悉胞液中的NADH轉(zhuǎn)換為線粒體中的NADH的途徑生物能量的獲得光能（太陽能）光能營養(yǎng)生物——植物和微生物通過光合作用將光能轉(zhuǎn)變成有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能化學(xué)能化能營養(yǎng)生物——?jiǎng)游锖腿送ㄟ^生物氧化作用將有機(jī)物質(zhì)（主要是各種光合作用產(chǎn)物）氧化分解，使存儲(chǔ)的穩(wěn)定的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成ATP中活躍的化學(xué)能，ATP直接用于需要能量的各種生命活動(dòng)生物氧化概念

2、營養(yǎng)物質(zhì)在生物體內(nèi)氧化分解成H2O和CO2并釋放能量的過程稱為生物氧化（biologicaloxidation）生物氧化通常需要消耗氧，所以又稱為呼吸作用因?yàn)槭窃隗w內(nèi)組織細(xì)胞中進(jìn)行的，所以又稱為細(xì)胞氧化第一節(jié)自由能生物體能量代謝服從能量守恒定律熱力學(xué)第一定律（能量守恒定律）能量既不能創(chuàng)造也不能消滅，只能從一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式熱力學(xué)第一定律不能預(yù)測某一反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行。生物體能量代謝服從熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律熱的傳導(dǎo)只能由高溫物體傳至低溫物體。任何一種物理或化學(xué)的過程都自發(fā)地趨向于增加體系與環(huán)境的總熵自由能自由能是生物體（或恒溫恒壓

3、下）用來作功的能量在沒有作功條件時(shí)，自由能將轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮軉适ъ厥侵富靵y度或無序性，是一種無用的能自由能的作用在恒溫恒壓條件（生物體系內(nèi)）下ΔG=ΔH-TΔSG＜0時(shí)，體系的反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行（為放能反應(yīng)）ΔG＞0時(shí)，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，當(dāng)給體系補(bǔ)充自由能時(shí)，才能推動(dòng)反應(yīng)進(jìn)行（為吸能反應(yīng)）ΔG＝0時(shí)，表明體系已處于平衡狀態(tài)化能營養(yǎng)生物都是從食物氧化的自發(fā)過程中獲取自由能來完成生命活動(dòng)！第二節(jié)ATP一、ATP是生物體中自由能的通用貨幣分解代謝釋放的能量并不能直接被細(xì)胞利用，必須經(jīng)一類高能物質(zhì)——其中最主要的是三磷酸腺苷(ATP)暫時(shí)儲(chǔ)存起來也就是說，并

4、不是任何形式的能都可被細(xì)胞利用，細(xì)胞直接利用的僅僅是三磷酸腺苷(ATP)一類高能化合物中所儲(chǔ)存的能量ATP在生物體內(nèi)能量交換中之所以起著核心的作用ATP是機(jī)體內(nèi)直接用以做功的形式在ATP三個(gè)磷酸基團(tuán)中含有兩個(gè)磷酸酐鍵，成為高能分子當(dāng)ATP水解為二磷酸腺苷(ADP)和磷酸(Pi)時(shí)，或水解為磷酸腺苷(AMP)和焦磷酸(PPi)時(shí)，能釋放出大量能量ATP推動(dòng)體內(nèi)任何一種需要自由能的反應(yīng)二、ATP具有較高的磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移潛勢ATP當(dāng)水解時(shí)具有較強(qiáng)的趨勢將末端磷酸基轉(zhuǎn)移給水。即具有較高的磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移的潛勢生物體內(nèi)除ATP外還有一些化合物也有很高的轉(zhuǎn)移

5、磷酸基的潛勢磷酸烯醇式丙酮酸等的磷酸基轉(zhuǎn)移潛勢比ATP高。意味著它們能將磷酸基轉(zhuǎn)移給ADP而生成ATP糖降解中許多產(chǎn)物都如此磷氧鍵型（—O-P)?；姿峄衔?,3-二磷酸甘油酸乙酰磷酸酰基磷酸化合物氨甲酰磷酸?；佘账岚滨；佘账峤沽姿峄衔顰TP（三磷酸腺苷）焦磷酸ADP（二磷酸腺苷）烯醇式磷酸化合物磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）磷氧鍵型：?；姿峄衔?、焦磷酸化合物、烯醇式磷酸化合物氮磷鍵型（如胍基磷酸化合物）磷酸肌酸磷酸精氨酸這兩種高能化合物在生物體內(nèi)起儲(chǔ)存能量的作用。硫酯鍵型3?-磷酸腺苷-5’-磷酰硫酸?；o酶A甲硫鍵型S-腺苷甲硫

6、氨酸三、ATP以偶聯(lián)方式推動(dòng)體內(nèi)非自發(fā)反應(yīng)ATP是自由能的載體，它推動(dòng)那些不輸入自由能在熱力學(xué)上就不能進(jìn)行的反應(yīng)如細(xì)胞內(nèi)脂肪酸合成中，由乙酰輔酶A羧化為丙二酸單酰輔酶A這一步這樣的偶聯(lián)反應(yīng)中，酶是重要的偶聯(lián)劑底物水平磷酸化經(jīng)過代謝反應(yīng)，代謝物分子內(nèi)部產(chǎn)生高能鍵，在這些高能鍵水解時(shí)，釋放的能量，足以推動(dòng)ADP或GDP磷酸化。這種底物氧化過程中產(chǎn)生的能量直接將ADP磷酸化生成ATP的過程，稱為底物水平磷酸化第三節(jié)氧化磷酸化作用釋放的能量轉(zhuǎn)化成ATP被利用轉(zhuǎn)換為光和熱，散失一、生物氧化的特點(diǎn)生物氧化和有機(jī)物在體外氧化（燃燒）的實(shí)質(zhì)相同，都是脫氫、

7、失電子或與氧結(jié)合，消耗氧氣，都生成C2O和H2O，所釋放的能量也相同。但二者進(jìn)行的方式和歷程卻不同：生物氧化體外燃燒細(xì)胞內(nèi)溫和條件高溫或高壓、干燥條件（常溫、常壓、中性pH、水溶液）一系列酶促反應(yīng)無機(jī)催化劑逐步氧化放能，能量利用率高能量爆發(fā)釋放二、兩條主要的呼吸鏈概念底物上的氫原于被脫氫酶激活后，經(jīng)一系列的電子載體，傳遞給氧而生成水。氫傳遞與氧化合的連鎖反應(yīng)稱為呼吸鏈或電子傳遞鏈呼吸鏈組成呼吸鏈位于線粒體內(nèi)膜形成呼吸酶集合體4個(gè)復(fù)合體NADH—Q還原酶琥珀酸—Q還原酶QH2—細(xì)胞色素c細(xì)胞色素c氧化酶2個(gè)單獨(dú)的成分輔酶Q細(xì)胞色素c兩種呼吸鏈

8、NADHNADH-Q還原酶Q細(xì)胞色素還原酶細(xì)胞色素C細(xì)胞色素氧化酶O2琥珀酸-Q還原酶FADH2（一）NADH呼吸鏈NAD＋是呼吸鏈中底物脫氫氧化作用中主要的電子受體在底物的脫氫