生物能学原理及生物氧化.ppt

第十一章 生物能学原理及生物氧化 * 生物氧化（biological oxidation）的概念 营养物质分解氧化三阶段 大分子?小分子 ------- Ⅰ：分解 ? Ⅱ：分解氧化 乙酰CoA ? TCA Ⅲ：氧化磷酸化 ? ? （主要产能步） H2O+ATP CO2 物质代谢 代谢 生物氧化 能量代谢 体内代谢 体外燃烧 物质——?能量 体内代谢与体外燃烧的区别： 1. 温度：体温，~37度 高温 2. 反应温和：酶促,逐步氧化,逐步放能,可调节 反应剧烈：短时间内以光，热能形式放能 3. 效率：以高能键储存，40~55% 不能储存，0% 4. CO2来源：有机羧酸脱羧而来 直接氧化而来 氧化 糖、脂肪、蛋白质 CO2+H2O 体内：酶促反应，生成ATP 体外：燃烧，生成光和热 氧化过程：加氧、脱氢、失电子 第一节 生物能学的基本原理 Principles of Bioenergetics 一、生物系统遵循热力学定律 一个体系及其周围环境的总能量是一个常数 。 能量可以在系统内转移，或从一种形式转化为另一种形式。 有机化合物氧化时释放的能量等于该物质所具有的化学键能与其氧化产物所含化学键能之差。 熵（entropy）表示一个系统的无序或随机程度。 常用?G(自由能的变化)衡量一个生物化学过程是否能够自发进行： ?Go: 当反应物浓度为1 mol/L，反应温度为25℃，压力为1大气压时，用?Go表示标准自由能变化。 ?Go?：生物化学反应时，将pH定为7.0，这种状态下的标准自由能变化用?Go?表示。 （一）代谢物转变时释放的自由能提供另一种代谢物的转变 （二）一个热力学上不利的反应可被热力学有利的反应驱动 （三）放能反应时生成高能化合物提供吸能反应所需的自由能 三、ATP在能量捕获、转移、储存和利用过程中起核心作用 一般将?Go?大于ATP（包括ATP），或?Go?大于21 kJ/mol的磷酸化合物称为高能磷酸化合物。 用符号~P表示高能磷酸键。 （二）ATP将热力学上不利的过程和有利的反应相偶联 体内许多代谢物的“活化” 反应（吸能）大多直接或间接地与ATP酸酐键的水解放能反应相偶联，使“活化”反应能顺利进行。 （三）腺苷酸激酶（adenylate kinase）催化腺嘌呤核苷酸之间相互转变 　ATP+AMP 2ADP （四）核苷二磷酸激酶催化UTP、CTP、GTP生成 　 （五）磷酸肌酸作为肌和脑中能量的一种储存形式 第二节 氧化磷酸化Oxidative Phosphorylation 一、氧化呼吸链又称电子传递链 （一）氧化呼吸链由4种复合体所组成 呼吸链各复合体在线粒体内膜中的位置 1. 复合体Ⅰ将NADH+H+中的两个电子传递给泛醌（ubiquinone） NADH → FMN → N1a 　→（N3, N1b, N4）→　 N2 →　 QP-N → Q 2.复合体Ⅱ将电子从琥珀酸传递给泛醌 细 胞 色 素（Cytochrome，Cyt） 3. 复合体Ⅲ将电子从泛醌传递给细胞色素c 复合体Ⅲ传递电子的过程通过Q循环(Q cycle)来实现: （1）第一分子QH2氧化过程 4. 复合体Ⅳ将电子从细胞色素C传递给氧 呼吸链的特点 1 随着各电子传递体的还原电位?，对电 子亲和力?，电子逐步传递到氧，每一 次传递都释放能量 2 各电子传递体以复合体形式存在，按 序整合，连续，高速 3 分布不