知識要點 第七單元 生物氧化

1、第七單元第七單元生物氧化生物氧化一、生物能學(xué)的幾個概念一、生物能學(xué)的幾個概念（一）化學(xué)反應(yīng)中的自由能變化及其意義（一）化學(xué)反應(yīng)中的自由能變化及其意義1.1.化學(xué)反應(yīng)中的自由能化學(xué)反應(yīng)中的自由能自由能：在一個體系中，能夠用來做有用功的那一部分能量稱自由能，用符號G表示。在恒溫、恒壓下進行的化學(xué)反應(yīng)，其產(chǎn)生有用功的能力可以用反應(yīng)前后自由能的變化來衡量。自由能的變化：△G=G產(chǎn)物—G反應(yīng)物=△H_T△S△G代表體系的自由能變化，△H代表體系的

2、焓變化，T代表體系的絕對溫度，△S代表體系的熵變化。焓與熵都是體系的狀態(tài)函數(shù)。焓代表體系的內(nèi)能與壓力P乘以體積V之和：H=UPV，dH=dUPdVVdP熵代表體系中能量的分散程度，也就是體系的無序程度：△S=dQ／T，△S=△S體系△S環(huán)境，只有△S≥0，過程才能自發(fā)進行。2.△G2.△G是判斷一個過程能否自發(fā)進行的根據(jù)是判斷一個過程能否自發(fā)進行的根據(jù)△G0，反應(yīng)不能自發(fā)進行，必須供給能量。△G=0，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)。一個放熱反應(yīng)(或吸

3、熱反應(yīng))的總熱量的變化（△H），不能作為此反應(yīng)能否自發(fā)進行的判據(jù)，只有自由能的變化才是唯一準(zhǔn)確的指標(biāo)?！鱃0僅是反應(yīng)能自發(fā)進行的必要條件，有的反應(yīng)還需催化劑才能進行，催化劑（酶）只能催化自由能變化為負值的反應(yīng)，如果一個反應(yīng)的自由能變化為正值，酶也無能為力。當(dāng)△G為正值時，反應(yīng)體系為吸能反應(yīng)，此時只有與放能反應(yīng)相偶聯(lián)，反應(yīng)才能進行。3.3.標(biāo)準(zhǔn)自由能變化及其與化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)的關(guān)系標(biāo)準(zhǔn)自由能變化及其與化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)的關(guān)系aAbB→cCd

4、D標(biāo)準(zhǔn)自由內(nèi)能變化：在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)條件下的自由能變化，用△G表示。標(biāo)準(zhǔn)條件：25℃，參加反應(yīng)的物質(zhì)的濃度都是1mol∕L（氣體則是1大氣壓）。若同時定義pH=7.0，則標(biāo)準(zhǔn)自由能變化用△G′表示?！鱃′=－GTlnKK是化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)，因此，△G也是一個常數(shù)。常見物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)生成自由能△G′已經(jīng)列在各種化學(xué)手冊中，可以根據(jù)△G′=RTlnK的公式求出平衡常。（三）磷酸肌酸、磷酸精氨酸的儲能作用（三）磷酸肌酸、磷酸精氨酸的儲能作用磷酸肌酸

5、是易興奮組織（如肌肉、腦、神經(jīng)）唯一的能起暫時儲能作用的物質(zhì)。磷酸精氨酸是無脊椎動物肌肉中的儲能物質(zhì)。三、生物氧化、氧化電子傳遞鏈和氧化磷酸化作用三、生物氧化、氧化電子傳遞鏈和氧化磷酸化作用（一）生物氧化的概念和特點。（一）生物氧化的概念和特點。糖，脂，蛋白質(zhì)等有機物質(zhì)在細胞中進行氧化分解，生成CO2，H2O并釋放出能量，這個過程稱生物氧化。生物氧化是需氧細胞呼吸代謝過程中的一系列氧化還原作用，又稱細胞氧化或細胞呼吸。其特點是反應(yīng)條件溫

6、和，多步反應(yīng)，逐步放能。生物氧化在活細胞中進行，pH中性，反應(yīng)條件溫和，一系列酶和電子傳遞體參與氧化過程，逐步氧化，逐步釋放能量，轉(zhuǎn)化成ATP。真核細胞，生物氧化多在線粒體內(nèi)進行，在不含線粒體的原核細胞中，生物氧化在細胞膜上進行。生物氧化分為三個階段，第一階段：多糖，脂，蛋白質(zhì)等分解為構(gòu)造單位——單糖、甘油與脂肪酸、氨基酸，該階段幾乎不釋放化學(xué)能。第二階段：構(gòu)造單位經(jīng)糖酵解、脂肪酸β氧化、氨基酸氧化等各自的降解途徑分解為丙酮酸、乙酰Co

7、A等少數(shù)幾種共同的中間代謝物物，這些共同的中間代謝物在不同種類物質(zhì)的代謝間起著樞紐作用。該階段釋放少量的能量。第三階段：丙酮酸、乙酰CoA等經(jīng)過三羧酸循環(huán)徹底氧化為CO2、H2O。釋放大量的能量。在第二、第三階段中，氧化脫下的電子（H—）經(jīng)過一個氧化的電子傳遞過程（氧化電子傳遞鏈）最終傳給O2，并生成ATP，以這種方式生成ATP的作用稱為氧化磷酸化作用，它是一種很重要的將生物氧化和能量生成相偶連的機制。生物氧化的終產(chǎn)物是CO2和H2O，

8、CO2的形成是通過三羧酸循環(huán)過程，H2O則是在電子傳遞過程的最后階段生成。（二）氧化電子傳遞過程（二）氧化電子傳遞過程生物氧化過程中形成的還原型輔酶（NADH和FADH2），通過電子傳遞途徑，使其重新氧化，此過程稱為電子傳遞過程。在電子傳遞過程中，還原型輔酶中的氫以負質(zhì)子（H）形式脫下，其電子經(jīng)一系列的電子傳遞體（電子傳遞鏈）轉(zhuǎn)移，最后轉(zhuǎn)移到分子氧上，質(zhì)子和離子型氧結(jié)合生成H2O。1.1.氧化電子傳遞鏈氧化電子傳遞鏈由NADH到O2的氧

9、化電子傳遞鏈主要包括FMN、輔酶Q（CoQ）、細胞色素b、c1、c、aa3及一些鐵硫蛋白。氧化電子傳遞鏈位于原核生物的質(zhì)膜上，真核生物中位于線粒體的內(nèi)膜上。電子載體的標(biāo)準(zhǔn)勢能△Go是逐步下降的，電子沿著電勢升高的方向流動。其中有三個部位的勢能落差△G較大，足以形成ATP（ADP磷酸化需要的自由能=7.3Kalmol.）。這三個部位正好是氧化磷酸化部位。細胞內(nèi)供能物質(zhì)的徹底氧化產(chǎn)物是CO2、H2O其中CO2主要是在三羥酸循環(huán)中產(chǎn)生，水是在