6第六章 生物氧化

第六章 生物氧化主要内容：重点讨论线粒体电子传递体系的组成、电子传递机理 和氧化磷酸化机理。对非线粒体氧

化体系作一般介绍。

目录第一节 生物氧化的特点和方式

第二节第三节 第四节

线粒体电子传递体系氧化磷酸化作用 其它氧化体系(自学)

第一节 生物氧化的特点和方式糖类、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 ,释放出能量并形成ATP 的 过 程 称 为 生 物 氧 化 ( biological

oxidation,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。 生物氧化要讨论的问题？

一、生物氧化的特点 1、生物氧化在活细胞中进行，反应条件温和、体温 适中、pH中性。 2、生物氧化在一系列的酶、辅酶和中间传递体作用 下逐步进行。

3、氧化反应分阶段进行，能量逐步释放。4、生物氧化过程中释放的化学能通常被偶联的磷酸 化反应所利用，贮存于高能磷酸化合物ATP中。 5、真核细胞生物氧化多在线粒体内膜进行，在不含 线粒体的原核细胞中，生物氧化在细胞膜上进行。

生物氧化与体外反应的区别共同点：具有氧化还原反应的共同特征，都伴随着能

量的释放，最终产物都是二氧化碳和水，同时释放能量的总值也相同。 生物氧化反应又有其特点：1)体外氧化反应主要以热 能形式释放能量，一次性产生大量的光和热；而生物氧化 主要以生成 ATP 方式逐步释放能量，为生物体所利用 2 )体 外氧化往往在高温，强酸，强碱或强氧化剂的催化下进行 ；而生物氧化是在恒温 (37℃) 和中性 pH 环境下进行，催化

氧化反应的催化剂是酶。

二、CO2的生成方式方式：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例：R H2N-CH-COOH O CH3-C-COOHCoASH氨基酸脱羧酶

R CH2-NH2 +CO2

丙酮酸脱氢酶系

CH3COSCoA+CO2NADH+H+

NAD+

三、H2O的生成方式代谢物在脱氢酶催化下脱下的氢由相应的氢载体 ( NAD+、NADP+、FAD、FMN 等)所接受，再通过一系 列氢传递体和电子传递体最终交给氧而生成H2O 。例： CH3CH2OH乙醇脱氢酶

CH3CHO

NAD+

NADH+H+NAD+ 2H+

2e电子传递链

1/2 O2 O= H 2O

四、生物氧化的三个阶段 脂肪 多糖 蛋白质1 、大分子降解 成基本结构单 位

脂肪酸、甘油

葡萄糖、 其它单糖

氨基酸2、小分子化 合物分解成共 同的中间产物 (如丙酮酸、 乙酰CoA等) 3、共同中间 产物进入三羧酸 循环,氧化脱下 的氢由电子传递 链传递到氧生成 H2O,释放出大 量能量，其中一 部分通过磷酸化 储存在ATP中。

乙酰CoA

磷酸化 (电子传递 氧化)

+Pi

eH

三羧酸 循环

五、参与生物氧化的酶类

1、脱氢酶类：脱氢酶分别与NAD+和NADP+结合，催化底 物脱氢，多数酶以NAD+为辅酶。2、NADH脱氢酶类以及其它黄素蛋白酶类

3、需氧脱氢酶4、细胞色素酶类 5、加氧酶类

六、生物能和ATP1、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、其它高能化合物 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。 ATP是细胞内的“能量通货” ATP是细胞内磷酸基团转移的中间载体

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

3-磷酸甘油酸磷酸 11.8千卡/摩尔

乙酰磷酸 10.1千卡/摩尔

酰基腺苷酸

氨甲酰磷酸 氨酰基腺苷酸

(2)焦磷酸化合物

焦磷酸 ATP(三磷酸腺苷) 7.3千卡/摩尔

(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 10.3千卡/摩尔

磷酸精氨酸 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。