生物化学:5 第五章 生物氧化
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生物能学与生物氧化代谢总论营养物质进入体内,转变为生物体内自身的分子以及生命活动中所需的物质和能量等等。
营养物质在生物体内所经历的一切化学变化总称新陈代谢新城代谢靠酶催化,都有其特殊的调节机制。
ATP的合成反应在线粒体上进行的,而ATP的供能反应大多是在细胞溶胶内进行的。
物质分解代谢产生ATP的的过程大致可分为三个阶段,第一个阶段由营养物的大分子分解为较小的分子,第二个阶段是由各种小分子进一步转化成少数几种共同物质,第三个阶段由柠檬酸循环和氧化磷酸化两个个共同代谢途径组成,这个阶段是形成ATP的主要阶段ATP在提供能量时,在ATP远端的那个磷酸基团水解成无极磷酸分子,ATP分子失掉一个磷酰基而变成腺苷二磷酸(ADP)。
腺苷二磷酸又可以在捕获能量的前提下,再与无极磷酸结合形成ATP。
ATP分子一旦形成就马上被利用掉,所以严格的说ATP并不是能量的储存形式,而是一种传递能量的分子。
递能作用由营养物质分解大写释放出的化学能,除了通过合成APP的途径捕获外,还有另外一种途径就是以氢原子和电子的形式将自由能转移给生物合成的需能反应。
这种具有高能的氢原子是由脱氢反应形成的。
脱氢酶催化物质的脱氢反应,将脱下的氢原子和电子传递给一类特殊能接受这种氢原子和电子的辅酶,叫做辅酶一或辅酶二FMN,译名为黄素腺嘌呤单核甘酸,FAD 译名黄素嘌呤二核苷酸,它们是另一类在传递电子和氢原子中起作用的载体。
FMN和FAD都能接受两个电子和两个氢原子,它们在氧化还原反应当中,特别是在氧化呼吸链中起着传递电子和氢原子的作用辅酶 A 简写为CoA,分子中含有腺嘌呤、D-核糖、磷酸、焦磷酸、泛酸和巯基乙胺。
巯基是CoA的活泼基团,它在酶促转乙酰基的反应中个,起着接受或提供乙酰基的作用。
乙酰基和辅酶 A 是通过一个硫脂键结合的。
这个硫脂键与ATP的高能磷酸键类似,在水解时能放出大量热量,因此乙酰辅酶A具有高的乙酰基转移势能。
乙酰辅酶A 携带的乙酰基不是一般的乙酰基,而是活泼的乙酰基团。
生物氧化(一)名词解释1.生物氧化2.呼吸链3.底物水平磷酸化(一)名词解释1.生物氧化:生物体内有机物质氧化而产生大量能量的过程称为生物氧化。
生物氧化在细胞内进行,氧化过程消耗氧放出二氧化碳和水,所以有时也称之为“细胞呼吸”或“细胞氧化”。
生物氧化包括:有机碳氧化变成CO2;底物氧化脱氢、氢及电子通过呼吸链传递、分子氧与传递的氢结成水;在有机物被氧化成CO2和H2O的同时,释放的能量使ADP转变成ATP。
2.呼吸链:有机物在生物体内氧化过程中所脱下的氢原子,经过一系列有严格排列顺序的传递体组成的传递体系进行传递,最终与氧结合生成水,这样的电子或氢原子的传递体系称为呼吸链或电子传递链。
电子在逐步的传递过程中释放出能量被用于合成ATP,以作为生物体的能量来源。
3.氧化磷酸化:在底物脱氢被氧化时,电子或氢原子在呼吸链上的传递过程中伴随ADP 磷酸化生成ATP的作用,称为氧化磷酸化。
氧化磷酸化是生物体内的糖、脂肪、蛋白质氧化分解合成ATP的主要方式。
5.底物水平磷酸化:在底物被氧化的过程中,底物分子内部能量重新分布产生高能磷酸键(或高能硫酯键),由此高能键提供能量使ADP(或GDP)磷酸化生成A TP(或GTP)的过程称为底物水平磷酸化。
此过程与呼吸链的作用无关,以底物水平磷酸化方式只产生少量ATP。
(二) 填空题1.生物氧化有3种方式:____脱氢_____、_脱电子__________和_____与氧结合_____ 。
2.生物氧化是氧化还原过程,在此过程中有___酶;______、______辅酶;___和_____电子传递体___ 参与。
7.生物体内高能化合物有___焦磷酸化合物;;;______、___酰基磷酸化合物______、____烯醇磷酸化合物;_____、__胍基磷酸化合物;_______、____硫酯化合物_____、______甲硫键化合物___等类。
8.细胞色素a的辅基是____血红素A;_____与蛋白质以_____非共价____键结合。
生物氧化和氧化磷酸化知识要点生物氧化的实质是脱氢、失电子或与氧结合,消耗氧生成CO2和H2O,与体外有机物的化学氧化(如燃烧)相同,释放总能量都相同。
生物氧化的特点是:作用条件温和,通常在常温、常压、近中性pH及有水环境下进行;有酶、辅酶、电子传递体参与,在氧化还原过程中逐步放能;放出能量大多转换为ATP 分子中活跃化学能,供生物体利用。
体外燃烧则是在高温、干燥条件下进行的剧烈游离基反应,能量爆发释放,并且释放的能量转为光、热散失于环境中。
(一)高能磷酸化合物生物体内有许多磷酸化合物,其磷酸基团水解时可释放出20.92kJ/mol以上自由能的化合物称为高能磷酸化合物。
按键型的特点可分为:1.磷氧键型:焦磷酸化合物如腺三磷(ATP)是高能磷酸化合物的典型代表。
ATP磷酸酐键水解时,释放出30.54kJ/mol能量,它有两个高能磷酸键,在能量转换中极为重要;酰基磷酸化合物如1,3二磷酸甘油酸以及烯醇式磷酸化合物如磷酸烯醇式丙酮酸都属此类。
2.磷键型化合物如磷酸肌酸、磷酸精氨酸。
3.酯键型化合物如乙酰辅酶A。
4.甲硫健型化合物如S-腺苷甲硫氨酸。
此外,脊椎动物中的磷酸肌酸和无脊椎动物中的磷酸精氨酸,是ATP的能量贮存库,作为贮能物质又称为磷酸原。
(二)电子传递链电子传递链是在生物氧化中,底物脱下的氢(H+ + eˉ),经过一系列传递体传递,最后与氧结合生成H2O的电子传递系统,又称呼吸链。
呼吸链上电子传递载体的排列是有一定顺序和方向的,电子传递的方向是从氧还电势较负的化合物流向氧化还原电势较正的化合物,直到氧。
氧是氧化还原电势最高的受体,最后氧被还原成水。
电子传递链在原核细胞存在于质膜上,在真核细胞存在于线粒体的内膜上。
线粒体内膜上的呼吸链有NADH呼吸链和FADH2呼吸链。
1.构成电子传递链的电子传递体成员分五类:(1)烟酰胺核苷酸(NAD+)多种底物脱氢酶以NAD+为辅酶,接受底物上脱下的氢成为还原态的NADH+ +H+,是氢(H+和eˉ)传递体。
生物氧化名词解释生物化学
生物氧化(biological oxidation)是一种有机物的化学反应,其中一种或多种化学物质被氧气氧化,从而产生氧化物。
它是一种重要的生物过程,可以释放能量,帮助生物体维持其结构和功能并有助于分解食物。
生物氧化主要包括氧化还原反应和脱氧反应。
氧化还原反应是一种化学反应,其中一种化学物质(正极)被氧化,另一种(负极)被还原。
在这种反应中,氧化剂损失电子,而还原剂获得电子。
例如,氢氧化钠(NaOH)可以将水分解成氧气和氢离子,就像这样:
2H2O→ O2 + 2H+ + 2e-
在脱氧反应中,一种有机物被氧气氧化,从而产生一种氧化物。
在此反应中,有机物损失氢原子,而氧原子加入其中。
例如,有机物乙醇(C2H5OH)可以被氧化成乙醛(C2H4O),就像这样:
C2H5OH→ C2H4O + H2O + O2
生物氧化是一种古老的化学过程,在生物体中它可以为生物体提供能量。
它还可以维持生物体的结构和功能,并可以帮助分解有机物,如植物提取碳水化合物中的营养。
这些反应可以在人体的多种细胞,如神经元,心肌细胞,肝细胞和其他细胞中发生。
它们也可用于分解有机物,从而产生各种化学物质,其中一些可用于合成蛋白质,因此可以被用于细胞信号传导的过程。