生物化学课件-生物氧化.ppt
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1、第八章 代谢作用概论,主要内容:重点讨论线粒体电子传递体系的组成、电子传递机理和氧化磷酸化机理。,新陈代谢(metabolism)是生命最基本的特征之一,泛指生物与周围环境进行物质交换、能量交换和信息交换的过程。生物一方面不断地从周围环境中摄取能量和物质,通过一系列生物反应转变成自身组织成分,即所谓同化作用(assimilation);另一方面,将原有的组成成份经过一系列的生化反应,分解为简单成分重新利用或排出体外,即所谓异化作用(dissimilation ),通过上述过程不断地进行自我更新。 特点:特异、有序、高度适应和灵敏调节、代谢途径逐步进行,新陈代谢的概念及内涵,小分子 大分子 合成
2、代谢(同化作用) 需要能量 释放能量 分解代谢(异化作用) 大分子 小分子,物质代谢,能量代谢,新陈代谢,信息交换,生物界能量传递及转化总过程,太 阳,电子传递,合成,分解,电子传递,光合作用,呼吸作用,生命现象,自养细胞,异养细胞,ATP,ADP,(CH2O) +O2,(CO2) +H2O,ATP,ADP,(光 能),(电 能),(化 学 能),(化 学 能),(电 能),(化 学 能),脂肪,葡萄糖、其它单糖,三羧酸循环,电子传递(氧化),蛋白质,脂肪酸、甘油,多糖,氨基酸,乙酰CoA,e-,磷酸化,+Pi,小分子化合物分解成共同的中间产物(如丙酮酸、乙酰CoA等),共同中间物进入三羧酸循
3、环,氧化脱下的氢由电子传递链传递生成H2O,释放出大量能量,其中一部分通过磷酸化储存在ATP中。,大分子降解成基本结构单位,第一节 代谢的一般过程,一、分解代谢与合成代谢,1、酶抑制剂的应用 2、利用遗传缺陷症研究代谢途径 3、气体测量法 4、同位素示踪法,二、中间代谢,三、微生物代谢与发酵工程(略),一、生物氧化的本质与特点( P302 ),在活的细胞中( pH 接近中性,体温条件下),有机物的氧化在一系列酶,辅酶和中间传递体参与下进行,其途径迂回曲折,有条不紊,氧化过程中能量逐步释放,其中一部分由一些高能化合物(如 ATP )截获,再供给机体所需.在此过程中既不会因氧化过程中能量骤然释放而
4、伤害机体,又能使释放的能量尽可得到有效的利用。,第二节 生物氧化,在无氧条件下,兼性生物或厌气生物能利用细胞中的氧化型物质作为电子受体,将燃料分子氧化分解,这称为无氧氧化。这些生物有的以有机物分子作为最终的氢受体(如厌氧发酵),有的则以无机物分子作为氢受体(如微生物中的化能自养菌对NO3-、SO42-的利用)。,1. 无氧氧化,二、有氧氧化和无氧氧化( P303 ),2. 有氧氧化 生物氧化在有氧和无氧条件下都能进行。在有氧条件下,好气生物或兼性生物吸收空气中的氧作为电子受体,可将燃料分子完全氧化分解,这称为有氧氧化。因为有氧氧化燃烧完全,产能多,所以,只要有氧气存在,细胞都优先进行有氧氧化。
5、,三、生物氧化与生物能,(一)氧化还原电势,原电池示意图, E0=E0正极- E0 负极=+0.34 V-(-0.76 V)=+1.10 V,负极反应: Zn=Zn2+2 e E0 Zn2+/Zn= - 0.76 V,正极反应: Cu=Cu2+2 e E0 Cu2+/Cu=+0.34 V,1 、标准氧化还原电势,Nernst(能斯特)方程,则非标准状态下的可通过能斯特方程进行计算:,R为气体常数,其值为8.314JK-1 mol-1,F为法拉第常数, 其值为96.485kJ /(V. mol ), T为热力学温度,当T = 298K时,2、非标准状态下的氧化还原电势( P305 ),E,E0,
6、电子受体,电子供体,E,E0,电子受体,电子供体,0.03,(二)自由能的变化( P306 ),氧化- 还原反应自由能的变化与标准电势的关系如下: G=nFE,例题:计算下反应式 G ( P306 ), G = - nFE=-296.4850.123 =- 23.74kJ/mol,(三)高能键和高能化合物,生化反应中,在水解时或基团转移反应中可释放出大量自由能(21 千焦/摩尔)的化合物称为高能化合物。,1 、高能键和高能化合物的概念,2、ATP 在能量代谢中的作用,在 pH=7 环境中, ATP 分子中的三个磷酸基团完全解离成带 4 个负电荷的离子形式( ATP4-),具有较大势能,加之水解
7、产物稳定,因而水解自由能很大( G =-30.5 千焦/ 摩尔)。,ATP+H2O ADP+ Pi G -30.5 kJ/摩尔,ADP+H2O AMP+ Pi G -33. 1 kJ/摩尔,ATP 在能量转运中地位和作用, ATP 是细胞内的 “能量通货“ ATP 是细胞内磷酸基团转移的中间载体,代谢物,分解氧化,CO2 H2O,能,热能(散发),化学能 (储能),ATP,ADP,Pi,C,CP,+,能,机械能(肌肉收缩) 化学能(合成代谢) 渗透能(吸收分泌) 电能(神经传导生物电) 热能(维持体温)等,ATP 的生成和利用,四、生物氧化酶类,1 、不需氧脱氢酶(表 8-3 ),2 、需氧脱
8、氢酶和氧化酶,第三节 生物氧化体系,一、生物氧化体系的类型,不需传递体的生物氧化体系 需传递的生物氧化体系,1、不需传递体体系 是最简单的生物氧化体系。从底物脱下来的氢不需传递,直接在酶作用下与分子氧结合。这种酶可分为,(见P310) 氧化酶类 它是含Cu+或Fe+的金属蛋白,不能从底物上脱氢,只能夺取底物上的电子对(2e),用于激活分子氧(O2),从而促进氧与底物的化合。氰化物、硫化氢对氧化酶有抑制作用。,(1) 氧化酶类催化的反应模式,(2) 需氧脱氢酶类催化的反应模式,(一)呼吸链的概念( P311 ),二、呼吸链,线粒体内膜上一组排列有序的递氢体和递电子体(酶与辅酶)构成的功能单位,也
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- 生物 化学课件 氧化
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