【生物化学】第五章-生物氧化-第一节-生物氧化概念幻灯片

2020/5/11
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生物氧化释放的能量有相当多的转换成ATP中活跃的化 学能，用于各种生命活动； 体外燃烧产生的能量则转换为光和热，散失在环境中。
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四、生物氧化涉及的内容
• 有机化合物中C如何变成CO2 ？ • 细胞如何利用有机化合物中的H氧化成水？ • 有机物氧化时，释放的能量如何贮存在ATP中？
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六、高能化合物
1. 高能化合物的高能键
• 定义：一般将水解时能够释放21 kJ /mol以上 自由能（G’< -21 kJ / mol）的化合物称为高 能化合物。
• ATP ADP + Pi + 20.9 KJ.mol-1 • 高能键≠键能高
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注意：“高能键”≠“键能高” 高能键并不是这个键集中了大量的能量， 而是指水解这个键前后的分子结构存在着 很大的自由能的改变。
五、能 荷
细胞的能量状态可用能荷(energy charge)表示。
能荷是细胞中高能磷酸状态的一种数量上的衡量， 它的大小可用下式表示：
(ATP+0.5ADP) 能荷=
(ATP+ADP+AMP)
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能荷的数值在0~1之间。大多数细胞维持的稳态能 荷状态在0.8-0.9的范围内。 ATP生成和消耗的途径和细胞的能荷状态相呼应。 高能荷时，ATP生成过程被抑制，分解代谢减弱； 低能荷时，其效应相反。 能荷对代谢起着重要的调控作用。
营养物质 + O2 H2O + CO2 + 能量 ATP + 热量
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与非生物氧化相比
三、生物氧化的特点
(1) 共同点：
化学本质相同，都是失电子反应，如脱氢、加氧、传出电 子
同种物质不论以何种方式氧化，所释放的能量相同。
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（2）不同点：
生物氧化是酶促反应，反应条件（如温度、pH）温和 ；而体外燃烧则是剧烈的游离基反应，要求在高温、高压 以及干燥的条件下进行。 生物氧化分阶段逐步缓慢地氧化，能量也逐步释放；而 体外燃烧能量是爆发式释放出来的。
O
O
CH3 C O P OO-
乙酰磷酸
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OO H3N+ C O P O-
O-
氨甲酰磷酸
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O
O
RC O P O A O-
酰基腺苷酸
OO
RCH C O P O A
N+H3
O-
氨酰基腺苷酸
（2）焦磷酸化合物
O
O
O- P O P O-
O-
O-
焦磷酸
O O- P
O-
O O- P
第八章 生物氧化
Biological Oxidation
8.1 生物氧化概述 8.2 呼吸链 8.3 氧化磷酸化
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一、 概述：生物圈中能量的流动
太阳
H2O＋CO2 ATP
O2＋（CH2O）
燃料分子
ADP＋Pi
光能 光 合 作
化学能 用
生 物 氧 化学能 化
生物合成 机械功 主动运输 生物发热 2020/5/11
释放能量（pH7.0,25℃) 30.5 kJ/mol 61.9 kJ/mol
磷酸肌酸
乙酰CoA、琥珀酰CoA、 脂酰CoA
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43.9 kJ/mol 31.4 kJ/mol
磷氧键型（-O-P-)
(1)酰基磷酸化合物
O
O O-
C O P O-
CH OH O
CH2 O P OO-
1，3-二磷酸甘油酸
O
NH
PO
C NH O
N CH3 NH2 C H2C H2C H2C HC O O H
磷酸精氨酸
这两种高能化合物在生物体内起储存能量的作用
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硫酯键型
O R C SCoA
酰基辅酶A
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NH2
N
N
O
OS O-
O
OP O-
NN OCH2 O
HH
H
H
OH OH
3‘-磷酸腺苷-5’-磷酸硫酸
磷酸精氨酸（虾、蟹）
磷酸肌酸-- ATP在脑、肌肉中的储存形式.
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磷酸肌酸 + ADP
肌酸 + ATP
△G = △G 1 + △G2 = -43.1 +30.5 = -12.6 KJ/ mol
பைடு நூலகம்
在机体中，由于反应物和产物的浓度接近平衡点，
所以，所以，当反应物或产物的量有所变化时，机 体会很灵敏地进行调节，使反应朝ATP生成或磷酸 肌酸生成的方向进行。磷酸肌酸被称为ATP缓冲剂。
O-
O O- P
O-
NH2
N
N
NN OCH2 O
HH
ATP（三磷酸腺苷） H
H
OH OH
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（3）烯醇式磷酸化合物
COOH O CO PO CH2 O
磷酸烯醇式丙酮酸
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氮磷键型 （-N-P-）
O
NH
PO
C NH O
N CH3 C H 2C O O H
磷酸肌酸（N-甲基-胍基乙酸）
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1、CO2的生成
直接脱羧：丙酮酸脱 羧酶、酪氨酸脱羧酶
氧化脱羧：丙酮酸脱 氢酶复合物
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2、水的生成
主要是在包括脱氢酶、传递体和氧化酶组成的生 物氧化体系催化下生成的。
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3. ATP的生成
➢ 底物水平磷酸化 ➢ 氧化磷酸化 ➢ 光合磷酸化
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2. 高能化合物的类型
磷氧型 -O~P
磷酸化合物
磷氮型 HN =C-N~P(O)
O
硫酯键化合物
C~ S
非磷酸化合物
O
甲硫键化合物 CH3~S+- C-C
~ 高能键,水解断开，并可传递能量
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高能化合物
分类及举例
ATP、UTP、CTP、GTP 1,3-二磷酸甘油酸、 磷酸烯醇式丙酮酸
甲硫键型
COO-
CH
N
H
+ 3
CH2
CH2 H 3C S + A
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S-腺苷甲硫氨酸
磷酸肌酸和磷酸精氨酸 这两种高能化合物在生物体内起储存能量 的作用
O
NH
PO
C NH O
N CH3
C H 2C O O H
磷酸肌酸（哺乳类）
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O
NH
PO
C NH O
HN C H 3 N H 2 C H2C H2C H2C HC O O H
生
机械能
命 活
动
An electron micrograph of mitochondrion
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二、 生物氧化的定义
定义：指有机化合物（糖、脂、蛋白质等）在生 物细胞中进行氧化分解，产生CO2和H2O,同时放 出能量的过程。 生物体内进行生命活动所需的能量基本上来源于 生物氧化。