最新生物化学第六章生物氧化

例题：计算下反应式ΔG°′ NADH+H++1/2O2====NAD++H2O
正极反应：1/2O2+2H++2e H2O E+°′ 0.82
负极反应：NAD++H++2e NADH E-°′ -0.32
ΔG°′-nFΔE°′ -2×96.485×[0.82-(-0.32)] -220 KJ·mol-1
生物化学第六章生物氧化
物理意义：－ΔＧ＝Ｗ* (体系中能对环境作功的能量) 自由能的变化能预示某一过程能否自发进行，即：
ΔG<0，反应能自发进行 ΔG>0，反应不能自发进行 ΔG=0，反应处于平衡状态。 注意：反应的△G仅决定于反应物(初始状态)的自由能与 产物(最终状态)的自由能，而与反应途径和反应机制 无关。
O
丙酮酸脱氢酶系
CH3-C-COOH
CH3COSCoA+CO2
CoASH NAD+
NADH+H+
生物化学第六章生物Leabharlann Baidu化
H2O的生成
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 通过一系列递氢体或递电子体传递给氧而生成H2O 例。：
乙醇脱氢酶
CH3CH2OH
6. 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。
生物化学第六章生物氧化
* 生物氧化与体外氧化之相同点
生物氧化中物质的氧化方式有加氧、脱氢、 失电子，遵循氧化还原反应的一般规律。
物质在体内外氧化时所消耗的氧量、最终 产物（CO2，H2O）和释放能量均相同。
CH3CHO
NAD+
NADH+H+
NAD+
2e
电子传递链
1\2 O2 O=
2H+
生物化学第六章生物氧化
H2O
4 生物氧化的三个阶段
脂肪
多糖
蛋白质
脂肪酸、甘油
葡萄糖、 其它单糖
氨基酸
乙酰CoA
磷酸化
电子传递 （氧化）
+Pi
e-
三羧酸 循环
生物化学第六章生物氧化
大分子降解 成基本结构 单位
小分子化合物 分解成共同的 中间产物（如 丙酮酸、乙酰
生物化学第六章生物氧化
生物系统中的能流
生物化学第六章生物氧化
三、高能化合物
生化反应中，在水解时或基团转移反应中可
释放出大量自由能（>21千焦/摩尔）的化合物称
为高能化合物。
生物化学中的高能键与普通化学中的高能键含义不同：
其次，△G是判断一个化学反应能否向某个方向进行 的根据，而与反应速度无关。负的△G表明反应可以 自发进行，但并不表明反应以多大的速度进行。
生物化学第六章生物氧化
2.化学反应自由能的计算
a.利用化学反应平衡常数计算 基本公式：ΔG′=ΔG°′+ RTlnQc (Qc-浓度商) ΔG°′= - RTlnKeq 例：计算磷酸葡萄糖异构酶反应的自由能变化
b.利用标准氧化还原电位（E°）计算（限于氧化还原
反应）
基本公式：ΔG°′=－nFΔE°′ (ΔE°′=E+°′-E-°′)
例：计算NADH氧化反应的ΔG°′ 生物化学第六章生物氧化
计算磷酸葡萄糖异构酶反应的自由能变化
例题：反应G-1-PG-6-P在380C达到平衡时， G-1-P占 5%，G-6-P占95%，求 G0。如果反应未达到平
衡，设[G-1- P]=0.01mol.L， [G-6-P]=0.001mol.L， 求反应的 G是多少？
解：达平衡时
=Keq=19
ΔG°′= - RTlnKeq =-2.3038.314 311 lg19
=-7.6KJ.mol-1
未达平衡时
=Qc=0.1
ΔG′=ΔG°′+ RTlnQc (Qc-浓度商) =-7.6+ 2.3038.314 311 lg0.1 =-13.6KJ.mol生-1物化学第六章生物氧化
4. 在生物氧化中，碳的氧化和氢的氧化是非同步进
行的。氧化过程中脱下来的氢质子和电子，通常
由各种载体，如NADH等传递到氧并生成水。
生物化学第六章生物氧化
5. 生物氧化是一个分步进行的过程。每一步都由 特殊的酶催化，每一步反应的产物都可以分离 出来。这种逐步进行的反应模式有利于在温和 的条件下释放能量，提高能量利用率。
产生的CO2、H2O由物质 中的碳和氢直接与氧结
合生成。
生物化学第六章生物氧化
3、生物氧化中CO2和H2O的生成
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
例： R
H2N-CH-COOH
氨基酸脱羧酶
R CH2-NH2 +CO2
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* 生物氧化与体外氧化之不同点
生物氧化
体外氧化
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，能量逐步 释放有利于机体捕获能量，提 高ATP生成的效率。
能量是突然释放的。
进 行 广 泛 的 加 水 脱 氢 反 应 使 物 质能间接获得氧，并增加脱氢 的机会；脱下的氢与氧结合产 生H2O，有机酸脱羧产生CO2。
CoA等）
共同中间物进 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。
二、生物能学简介
1. 自由能（free energy）的概念
概念：在恒温恒压下，体系可以用来对环境作功的
那一部分能量叫作自由能
定义式：ΔＧ=ΔH-TΔS
△G代表体内自由能的变化； △H为体系的焓变化； T为热力学温度； △S代表体系墒（体系的散乱无序程度）变化。
第六章 生物氧化与氧化磷酸化
生物化学第六章生物氧化
一、生物氧化概述 二、电子传递链 三、氧化磷酸化 四、其他末端氧化酶系统
生物化学第六章生物氧化
第一节 生物氧化概述
一、生物氧化概念
生物细胞将糖、脂、蛋白质等燃料分子氧化分解，
最终生成co2和H2o并释放出能量的作用称为生物氧化。 生物氧化包含了细胞呼吸作用中的一系列氧化还原反
应，所以又称为细胞氧化或细胞呼吸。
糖
脂肪 蛋白质
O2
CO2和H2O
能量
ADP+Pi ATP
生物化学第六章生物氧化
热能
2、生物氧化的特点
1. 生物氧化是在生物细胞内进行的酶促氧化过程， 反应条件温和（水溶液，中性pH和常温）。
2. 氧化进行过程中，必然伴随生物还原反应的
3.
发生。
3. 水是许多生物氧化反应的氧供体。通过加水脱氢 作用直接参予了氧化反应。