生物氧化与氧化磷酸化.pptxVIP

生物氧化与氧化磷酸化第1页/共72页第2页/共72页第2页/共71页糖 脂肪 蛋白质 一、生物氧化概念 物质在生物体内进行氧化称生物氧化，主要指糖、脂肪、蛋白质等在体内分解时逐步释放能量，最终生成CO2 和 H2O的过程。O2CO2和H2O ADP+Pi能量ATP热能第3页/共72页第3页/共71页生物氧化的主要内容 C酶 CO2 HO H2O 酶 有机物H2O+ CO2 -----ATP第4页/共72页第4页/共71页* 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）和释放总能量均相同。第5页/共72页第5页/共71页* 生物氧化与体外氧化之不同点生物氧化体外氧化能量是突然释放的。 产生的CO2、H2O,由物质中的碳和氢直接与氧结合生成。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有利于机体捕获能量，提高ATP生成的效率。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。第6页/共72页第6页/共71页生物氧化中CO2和H2O的生成酶直接脱羧氧化脱羧反应底物 含羧基化合物CO2 脱氢、加水系列传递体传递脱氢酶反应底物H ……氧化酶激活O2 H2O 第7页/共72页第7页/共71页二、生化反应的自由能变化自由能：生物体（或恒温恒压）用以对环境作功的能量。在没有作功条件时，自由能转变为热能丧失。ΔG = ΔH - TΔS对于 A +B ←→ C +DΔG＜0自发ΔG ＞0耗能ΔG ＝0平衡第8页/共72页第8页/共71页自由能的变化A BΔG= ΔG?+RTln[A]/[B] ΔG? :标准自由能变化（25℃，1个大气压，pH=0，反应物和产物均为1M）R:摩尔气体常数8.314J/（mol·K ）T:绝对温度反应平衡， ΔG=0，生物体内，pH=7时 ΔG?’=-2.303RTlgK’eqΔG0 反应自发进行第9页/共72页第9页/共71页氧化还原电位在氧化还原反应中： 电子供体——还原剂 电子受体——氧化剂反应：一对氧化还原反应；类似于酸碱反应 (酸碱反应) 质子供体——H+ + 质子（氧化还原反应）： 电子供体——H+ + 电子受体 生物氧化经常涉及脱氢；氧化作用和脱氢经常是同义词，许多氧化反应是脱氢酶催化。 比较氧化还原反应对：还原性更强的化合物含氢比含氧更多；氧化性更强的化合物含更多氧更少含氢；第10页/共71页第10页/共72页标准氧化还原电位（势）标准条件下，每一个氧化还原对都有一个标准的氧化还原电势(E?)。标准氧化还原电势是样品半电池在标准条件下相对于参考半电池所具有的电动势（electromotive force,即emf），以伏特（V）表示。参考半电池是标准氢半电池。在25℃、[H＋]为1.0 mol/L (pH＝0)、一个大气压的氢气压力下的铂电极，硬性规定它的氧化还原电势为0,即E?=0.在测定样品半电池的标准电势时，需将它与参考半电池组成一个原电池。 第11页/共71页第11页/共72页发生在生物体内的氧化还原反应是在生理pH下进行的，故将生物体内的氧化还原电对的标准电势另作了规定，即除了规定了氧化型和还原型的浓度为1.0 mol／L(或单位活度) 、温度为25℃外,还规定了 pH取生理pH7，在这样的标准条件下与上述标准氢电极(pH=0)偶联，测定的标准氧化还原电势用E?’=表示。生物细胞中氧化还原电位变化： E?’=标准氧化电极电位-标准还原电极电位第12页/共71页第12页/共72页在25℃和pH7条件下，生物中重要的半反应的标准还原电势第13页/共71页第13页/共72页氧化还原电位与自由能的关系 在标准条件下，电子从氧化还原电势较低的电对流向较高电对的倾向是自由能降低的结果。电子总是趋向反应系统的自由能降低的方向流动。 两电对间的标准氧化还原电势的差值： △E? = E?电子受体 – E?电子供体 氧化还原反应的标准自由能变化(△Go)和△E0的关系： △G?= - nF△E?‘n：电子转移数F：法拉第常数96480J/(V·mol)第14页/共71页第14页/共72页 例：电对NAD+／NADH (E?’=-0.32V)与电对丙酮酸／乳酸 (E?’= -0.19V) 组成原电池的话，根据上述原则, 电对丙酮酸／乳酸则从电对NAD+／NADH获得电子，使丙酮酸还原为乳酸;而NADH 则氧化成NAD+ 。△E?‘= -0.19V -（-0.32V）=+0.13V△G?=