巫-第八章生物氧化和能量转化

主要化学成分： • 蛋白质(可溶性和不溶性) • 脂类
二、线粒体内膜上的电子传递链
在生物氧化过程中，从代谢物上脱下的氢由 一系列传递体依次传递，最后与氧形成水的整 个体系称为呼吸链（respiratory chain）。
由于在传递过程中，在很多部位氢原子实际 上以质子（H+）形式进入基质，仅发生电子转 移，因此呼吸链又称为电子传递链（electrontransport chain）。
细胞色素c还原酶 ） • 细胞色素c氧化酶 （复合物IV ）
42 11
（二）电子传递链的基本组成
电子传递链基本分为： 1. 烟酰胺腺嘌呤核苷酸（NAD+、NADP+） 2. 黄素蛋白（FMN、FAD） 3. 铁硫蛋白（Fe－S） 4. 泛醌（辅酶Q，CoQ） 5. 细胞色素（cyt）
NADH是由NAD+接受多种代谢产物脱氢 得到的产物。它所携带的高能电子是线粒体 呼吸链主要电子供体之一。
当 △G ＝0 时， △Go’ ＝- RT ln [B]/[A] ＝-2.303 RT lg K’eq
K /eq是化学反应的平衡常数，△Go’ 也是一个常数。
2. 氧化还原电位
△E0’ ＝ E0’正 – E0’负＝ E0’氧化极 – E0’还原极
• E0’ 越小，供电子倾向越大，其还原力越强 • E0’ 越大，得电子倾向越大，其氧化力越强 •书p167:表8-1
3. 自由能变化和氧化还原电位的关系 △Go’ ＝-n F △E0’
n：转移电子数； F：法拉第常数[96.5 KJ/(V.mol)]
六、高能磷酸化合物
生物体内有许多磷酸化合物，当其磷酰基 水解时，释放大量的能量，这些化合物称为 高能磷酸化合物。如 ATP。 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。 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)甲硫键化合物
(2)硫酯键化
+ 3
CH2
CH2 H 3C S + A
S-腺苷甲硫氨酸
O R C SCoA
酰基辅酶A
第二节 线粒体及其内部氧化体系
线粒体是生物氧化的主要场所。
在生物氧化中，从代谢物上脱下的氢由一 系列传递体所组成的电子传递链而转移， 最终达到氧，使氧还原成水，并伴随着自 由能的释放和ATP的生成。
• 一、线粒体
• 成熟的成纤维细胞中线粒体(mitochondria)是含 量最丰富的细胞器.
• 每个细胞中约有1000个线粒体，占整个细胞体积 的25％。
• 线粒体功能： • 能量转换 • 合成ATP • 物质运输 • 信息传递 等
线粒体--细胞的能量转换器
• 两层单位膜构成 • 封闭囊状结构
•与反应途径、反应机理、反应速度无关。
△G ＝GB – GA＝ △Go’ + RT ln [B]/[A]
△G ： 自由能变
△Go’：标准自由能变
R ：摩尔气体常数[ 8.314 J / (mol . K)] T：热力学温度 (K)
△G < 0: 反应能自发进行，放能反应。 △G > 0: 供给能量才能进行，吸能反应。 △G = 0: 反应处于平衡状态。
C H2C H2C H2C HC O O H
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
• 磷酸原：以高能磷酸形式储能的物质
• 磷酸肌酸：脊椎动物肌肉中的储能物质
•
存在肌肉、脑、神经组织。
• 磷酸精氨酸：无脊椎动物肌肉中的储能 物质
• ATP不是真正的储能物质
3. 硫碳键型（－C～S）
第一节 生物氧化概述
一 生物氧化（biological oxidation）
是指细胞内的糖、蛋白质和脂肪进行氧化 分解而生成CO2和H2O，并释放能量的过程。
生物氧化实际上是需氧细胞呼吸作用中的 一系列氧化还原反应。
二、生物氧化的特点
1. 生物氧化是在细胞内进行的。 2. 生物氧化是在常温、常压、近于中性及有
线粒体呼吸链(电子传递链)
（一）电子传递链的基本组成
• 电子传递链是一系列电子传递体按对电子亲和力逐 渐升高的顺序组成的电子传递系统
• 电子传递链的主要组分包括： （书p175，表8-5） • NADHCoQ还原酶 (复合物I) • 琥珀酸脱氢酶 (复合物II) • 细胞色素b c1复合物 （复合物III，
四、生物氧化中H2O的生成
代谢物MH2
氧化型
H2O
一个或多个传递体
M
还原型
1/2O2
脱氢酶
氧化酶
五、自由能和氧化还原电位
1. 自由能 自由能是指一个化合物分子结构中所固有
的能量，是一种能在恒温、恒压条件下作功 的能量。
如果 A
B , 则△G ＝GB – GA
• △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；
O-
O O P O-
O-
焦磷酸 7.3千卡/摩尔
NH2
N
N
O O- P
O-
O O- P
O-
O O- P
O-
NN OCH2 O
HH
H
H
OH OH
ATP（三磷酸腺苷）
2. 磷氮键型（－N～P）
O
NH
PO
C NH O
N CH3 C H 2C O O H
磷酸肌酸
10.3千卡/摩尔
O
NH
PO
C NH O
N CH3 NH2
水环境中进行的。 3. 生物氧化所产生的能量是逐步释放的。 4. 生物氧化所产生的能量首先转移到一些特
殊的高能化合物中。
三、生物氧化中CO2的生成
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。例如草酰 乙酸的脱羧。
2. 氧化脱羧作用
氧化代谢中产生的有机羧酸（主要是酮酸） 在氧化脱羧酶系的催化下，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。
FMN → FMNH2
Fe2+
Fe3++e
10
1
通过异咯嗪环第1位和第10位上的两个氮 原子反复进行加氢和脱氢反应。
1. 磷氧键型（－O～P）
(1)酰基磷酸化合物
OO H3N+ C O P O-
O-
氨甲酰磷酸
O
O
CO P
CH OH
CH2 O
OOO P OO-
3-磷酸甘油酸磷酸 11.8千卡/摩尔
（2）烯醇式磷酸化合物
COOH O CO PO CH2 O
磷酸烯醇式丙酮酸 14.8千卡/摩尔
（3）焦磷酸化合物
O O- P