第九章 生物氧化第一节 生物氧化与生物能.pptVIP

思考题 1.?什么叫生物氧化？有何特点？ 2.参与生物氧化的酶类有哪些？他们在 化学组成上有何特点？ 3.简述ATP在能量代谢中的作用。 4.化学渗透偶联学说的要点有哪些？ ???? 5.什么叫P／O值？有何意义？ 6.什么叫氧化磷酸化？底物水平磷酸化？ 第九章 生物氧化 第一节 生物氧化与生物能 一．生物氧化的涵义 生物氧化（biological oxidation）又称细胞氧化或细胞呼吸，指的是有机物质在细胞内氧化分解成二氧化碳和水并释放出能量形成ATP的过程。 生命的一个最基本特征是能够有效地利用能量。一些生物体如高等植物和光合细菌，以太阳光的辐射能作为能源，这些生物体被称为光养生物；而另一些生物体如动物和大多数微生物，则以营养物分子中的化学能作为能源，被称为化养生物。 二、生物氧化的本质与特点 1、生物氧化是在细胞温和的条件下，经历许多复杂的酶促反应历程而逐步完成的。生物氧化中的能量也是逐步释放出来的。这些被释放出来的能量一部分转变成热能，一部分用来推动ATP分子中高能磷酸键的形成。 2、进行生物氧化的代谢物分子大多是有机物，它们在氧化时除了失去电子外，还要失去质子，一个电子和一个质子相当于一个氢原子。所以生物氧化反应往往也是脱氢反应。 3、生物氧化过程还受到生物体的精确调节，这种调节控制着生物氧化的速率能正好满足生物体对ATP的需要。 三、有氧氧化和无氧氧化 生物氧化并非仅在有氧条件下发生，无氧条件下也能进行。需氧生物和兼性生物在有氧条件下，以氧作为最终电子受体所进行的氧化作用，叫有氧氧化（aerobic oxidation）。 专性厌氧生物和兼性生物在缺氧条件下，最终电子受体不是氧，电子交给了营养物分解代谢过程产生的某种有机分子，或者某些外源性电子受体，如硝酸盐、亚硝酸盐等。这种不需要氧参加的生物氧化过程叫无氧氧化（anaerobic oxidation）。 需要注意的是，需氧生物的某些细胞或组织在某种条件下也进行无氧氧化。 四、高能键和高能化合物 在生物化学中，将那些结构很不稳定，很容易发生水解或者基团的转移，同时释放出大量自由能的化学键称为高能键（high energy bond） ，用符号“～”表示。在生物体中重要的高能键有高能磷酸键和高能硫酯键。分子中含有高能键的化合物叫高能化合物。 高能化合物中含有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部属于高能磷酸化合物。 ATP在能量代谢中的作用 当ATP水解为ADP和磷酸（Pi）时或ADP水解为AMP和磷酸（Pi）时，释放出大量的能量： ATP + H2O—ADP + Pi ?G0’＝ -7.3kcal/mol ADP + H2O—AMP + Pi ?G0’＝ -7.3kcal/mol 在典型细胞中，以上水解反应的?G’= -12kcal/mol。 ATP水解释放出的能量直接用来推动细胞中的需能过程。ATP的再生则是通过营养物的降解（或光合生物通过捕获光能）推动ADP和Pi脱水而成。 第二节 生物氧化酶类 生物氧化是在多种氧化还原酶的催化下进行的。在酶的系统分类中，氧化还原酶被规定为第一大类。氧化还原酶的种类很多，参与生物氧化的重要酶类主要是脱氢酶和氧化酶，其中脱氢酶又可分为不需氧脱氢酶和需氧脱氢酶两类。 一、不需氧脱氢酶（anaerobic dehydrogenase）类 是直接催化代谢物分子发生氧化反应的主要酶类，它们催化代谢物分子的脱氢反应，脱下的氢传递给非分子氧的受氢体或递氢体，反应过程不需要氧分子的参加。这类酶大多数是以NAD+或NADP+为辅酶，也有以FAD或FMN为辅基的。辅酶或辅基在反应中作为电子和质子的受体。 典型代表：乳酸脱氢酶 乳酸+ NAD+—→丙酮酸+ NADH+H+ 二、需氧脱氢酶（aerobic dehydrogenase）类 这类酶也催化脱氢反应。与不需氧脱氢酶的区别是它需要分子氧作为受氢体。氧接受电子后生成过氧化氢（H2O2）。由此可见，需氧脱氢酶既催化底物脱氢又激活分子氧，兼具脱氢酶和氧化酶的特点，因此，需氧脱氢酶有时也被称为氧化酶。 需氧脱氢酶都是以FAD或FMN为辅基，所以，都属于黄素蛋白。 典型代表：葡萄糖氧化酶 D-葡萄糖+H2O+O2—→D-葡萄糖酸+H2O2 三、氧化酶（oxidase）类 能够激活分子氧，从而促进氧与底物的结合，使底物被氧直接氧化，但不能从底物上脱氢，这类酶在化学组成上与脱氢酶不同，分子中含有铜离子或铁离子。氰化物和硫化氢对氧化酶具有抑制作用。重要的氧化酶有：细胞色素氧化酶（存在于呼吸链中）、过氧化物酶、过氧化氢酶、酚氧化酶等。 第三节 生物氧化体系 一、生物氧化体系的类型 代谢物在体内的氧化有两种类型：一种不