第六章 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CO2和水，并释放出能 量。

第一节

概

述

1. 生物氧化的基本概念指糖、脂肪、蛋白质等在体内分解时逐步 释放能量，最终生成CO2 和 H2O的过程。

糖脂肪O2 CO2和H2O ADP+Pi

蛋白质能量ATP

热能

生物氧化的一般过程：三个阶段糖原 三酯酰甘油 蛋白质

阶段I葡萄糖 脂酸+甘油 氨基酸

阶段II

乙酰CoA

TAC阶段III

CO2 2H

ADP+Pi 呼吸链

ATP H2O

2. 生物氧化的特点①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。 ②生物氧化中的能量是逐步释放出来。 ③脱下的氢与氧结合产生 H2O ,有机酸脱羧产生 CO2 。

2. 生物氧化的特点④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。

⑤受调节控制 生物氧化过程受到生物体的精确控制，这种 调控决定了生物体中生物氧化速率正好能够满 足生物体对ATP的需求。

第二节、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COOH CH2 CH2 COOH COOH CH CH COOH + 2H+ + 2e-

醛酮脱氢 乳酸脱氢酶OH CH3CHCOOH NAD+

O CH3CCOOH NADH

(2)加水脱氢 酶催化的醛氧化成酸的反应即属于这一 类。H R C O H R C OH OH O R C O H + 2H + + 2e -

H 2O

ø

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，

CH4 + NADH +

甲烷单加氧酶O2 CH3-OH + NAD+ + H2 O

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。

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( G ’< -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O C O CH2 O P O-

O CH OH O O O-

O CH3 C O

OO P

P O

O

-

3-磷酸甘油酸磷酸 11.8千卡/摩尔

乙酰磷酸 10.1千卡/摩尔

(1)酰基磷酸化合物

O R C O

O P O-

O A

O H3N+ C O

OO P

酰基腺苷酸-

O氨甲酰磷酸

O RCH C O N H3+

O P O A O-

氨酰基腺苷酸