生物能學(xué)原理及生物氧化(已修改)
2025-01-28 19:06 本頁面
【正文】 目 錄 第十一章 生物能學(xué)原理及生物氧化 Principle of Bioenergetics and Biological Oxidation 目 錄 物質(zhì)在生物體內(nèi)進(jìn)行氧化稱 生物氧化 ， 主要指糖 、 脂肪 、 蛋白質(zhì)等在體內(nèi)分解時(shí)逐步釋放能量 ， 最終生成 CO2 和 H2O的過程 。 此過程需耗氧 、 排出 CO2， 又在活細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行 ， 故又稱細(xì)胞呼吸 (cellular respiration)。 * 生物氧化 （ biological oxidation） 的概念 目 錄 糖 脂肪 蛋白質(zhì) CO2和 H2O O2 能量 ADP+Pi ATP 熱能 * 生物氧化的一般過程 目 錄 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)分解氧化三階段 ?大分子 ?小分子 Ⅰ ：分解 ? ? Ⅱ ：分解氧化 ? 乙酰 CoA ? ? ? TCA Ⅲ ：氧化磷酸化 ? ? ? （主要產(chǎn)能步） ? H2O+ATP CO2 目 錄 ? ? 物質(zhì)代謝 ?代謝 生物 氧化 ? 能量代謝 ? ? 體內(nèi)代謝 體外燃燒 ? 物質(zhì) ——?能量 轉(zhuǎn)化 代謝與能量 產(chǎn)能 耗能 分解 合成 目 錄 體內(nèi)代謝與體外燃燒的區(qū)別： ? 1. 溫度：體溫， ~37度 ? 高溫 ? 2. 反應(yīng)溫和：酶促 ,逐步氧化 ,逐步放能 ,可調(diào)節(jié) ? 反應(yīng)劇烈：短時(shí)間內(nèi)以光，熱能形式放能 ? 3. 效率：以高能鍵儲(chǔ)存， 40~55% ? 不能儲(chǔ)存， 0% ? 4. CO2來源：有機(jī)羧酸脫羧而來 ? 直接氧化而來 目 錄 氧化 ?糖、脂肪、蛋白質(zhì) CO2+H2O ?體內(nèi)：酶促反應(yīng)，生成 ATP 體外：燃燒，生成光和熱 ?氧化過程：加氧、脫氫、失電子 目 錄 第一節(jié) 生物能學(xué)的基本原理 Principles of Bioenergetics 目 錄 一、生物系統(tǒng)遵循熱力學(xué)定律 一個(gè)體系及其周圍環(huán)境的總能量是一個(gè)常數(shù) 。 能量可以在系統(tǒng)內(nèi)轉(zhuǎn)移 ， 或從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式 。 有機(jī)化合物氧化時(shí)釋放的能量等于該物質(zhì)所具有的化學(xué)鍵能與其氧化產(chǎn)物所含化學(xué)鍵能之差 。 （一）熱力學(xué)第一定律 ——能量守恒定律 目 錄 ? 熵（ entropy）表示一個(gè)系統(tǒng)的無序或隨機(jī)程度。 ? 常用 ?G(自由能的變化 )衡量一個(gè)生物化學(xué)過程是否能夠自發(fā)進(jìn)行： ?G0，反應(yīng)不可逆 ?G0，反應(yīng)為吸能反應(yīng)（ ?G值越大，則系統(tǒng) 越穩(wěn)定，發(fā)生反應(yīng)的傾向越小。） ?G=0，反應(yīng)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài) （二）熱力學(xué)第二定律 —— 自動(dòng)發(fā)生的過程總熵增加 目 錄 ?G186。: 當(dāng)反應(yīng)物濃度為 1 mol/L，反應(yīng)溫度為 25℃ ，壓力為 1大氣壓時(shí)，用 ?G186。表示標(biāo)準(zhǔn)自由能變化。 ?G186。?：生物化學(xué)反應(yīng)時(shí)，將 pH定為 ，這種狀態(tài)下的標(biāo)準(zhǔn)自由能變化用 ?G186。?表示。 ?G186。?可根據(jù)平衡常數(shù) Keg進(jìn)行計(jì)算： ?G186。?= RT log Keg R為氣體常數(shù) R= 103kJ/molK， T為絕對(duì)溫度。 目 錄 （一）代謝物轉(zhuǎn)變時(shí)釋放的自由能提供另一種代謝物的轉(zhuǎn)變 二、體內(nèi)吸能過程與放能過程偶聯(lián)進(jìn)行 A + C → B + D + 熱能 目 錄 （二）一個(gè)熱力學(xué)上不利的反應(yīng)可被熱力學(xué)有利的反應(yīng)驅(qū)動(dòng) A B + C B D A D + C 目 錄 （三）放能反應(yīng)時(shí)生成高能化合物提供吸能反應(yīng)所需的自由能 A C B ~ D E E ～ E代表高能化合物， E為相應(yīng)的低能化合物 目 錄 三、 ATP在能量捕獲、轉(zhuǎn)移、儲(chǔ)存和利用過程中起核心作用 一般將 ?G186。?大于 ATP（包括 ATP），或?G186。?大于 21 kJ/mol的磷酸化合物稱為高能磷酸化合物。 用符號(hào) ~P表示高能磷酸鍵。 （一）高能磷酸化合物的磷酰基水解時(shí)釋放出大量自由能 高能磷酸化合物 : 目 錄 一些生物學(xué)重要的有機(jī)磷酸化合物水解時(shí)釋放的標(biāo)準(zhǔn)自由能 化合物 ?G186。? kJ/mol （ kcal/mol） 磷酸烯醇式丙酮酸 () 氨基甲酰磷酸 () 1, 3二磷酸甘油酸 () 磷酸肌酸 () ATP→ADP+Pi () ADP→AMP+Pi () 焦磷酸 () 1磷酸葡萄糖 () 6磷酸果糖 () AMP () 6磷酸葡萄糖 () 3磷酸甘油醛 () 目 錄 （二） ATP將熱力學(xué)上不利的過程和有利的反應(yīng)相偶聯(lián) 體內(nèi)許多代謝物的“活化” 反應(yīng)（吸能）大多直接或間接地與 ATP酸酐鍵的水解放能反應(yīng)相偶聯(lián)，使“活化”反應(yīng)能順利進(jìn)行。 O CH2 HO H OH OH H OH H OH H H 葡萄糖 ATP ADP Mg2+ 己糖激酶 (hexokinas
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