热能
此过程需耗氧、排出CO2，又在活细胞内进行， 故又称细胞呼吸(cellular respiration)。
4
二、生物氧化的特点
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）和释放能量均相同。
2. 生物体不直接利用营养物质的化学能，需 要使之转移成细胞可以利用的能量形式
3. ATP是最重要的高能化合物，是细胞可以 直接利用的最主要能量形式
12
生物化学中把化合物水解时释放的能量 大于25 kJ/mol者,所含的化学键称为高能键， 以“～”表示。
含有高能键的化合物称为高能化合物。 在体内所有高能化合物中，以高能磷酸化合 物种类最多，其中又以ATP最为重要。
氧化磷酸化是体内生成ATP的最主要方式。
17
三、ATP的储存和利用
磷酸肌酸的生成
磷酸肌酸是肌肉和脑组织中能量的贮存形式。
18
核苷三磷酸的生成 核苷二磷酸激酶的作用
ATP + UDP ADP + UTP ATP + CDP ADP + CTP ATP + GDP ADP + GTP
腺苷酸激酶的作用
5
生物氧化与体外氧化之不同点
生物氧化
• 在细胞内温和的水溶液环境中 （体温，pH接近中性），由一 系列酶的催化下逐步进行
体外氧化
• 体外燃烧
• 能量逐步释放，有利于机体捕 获能量，提高ATP生成的效率
• 生物氧化中生成的H2O由脱下 的氢与氧结合产生，CO2由有机 酸脱羧产生
• 能量是突然释放的。
⊿G′
(kcal/mol) (－14.8) (－12.3) (－11.8) (－10.3) (－7.3) (－7.5) (－6.6) (－6.6) (－5.0)
14
二、 ATP的生成 （一）底物水平磷酸化 定义：代谢物在氧化分解过程中，因脱氢或
脱水而引起分子内能量重新分布，产 生高能键，然后将高能键转移给ADP （或GDP）生成ATP（或GTP）的过 程，称为底物水平磷酸化(substrate phosphorylation)。
ATP、热能
10
第二节 ATP的生成和储存利用
Generation and storage of ATP
ATP在能量代谢中的核心作用 ATP的生成
底物水平磷酸化
氧化磷酸化
ATP的储存和利用
11
一、 ATP在能量代谢中的核心作用
生物体能量代谢的特点：
1. 生物体不能承受能量大量增加、能量大量 释放的化学过程，所以代谢反应都是依序 进行，能量逐步得失的反应
脂酸+甘油
氨基酸
乙酰CoA
TAC
CO2 2H
？
ADP+Pi ATP 电子传递链 O2 H2O
3
一、生物氧化的概念和意义
物质在生物体内进行氧化分解生成CO2 和 H2O 并释放能量的过程称生物氧化(biological oxidation) 。
Pi
蛋白质
能量
ATP
NH2 α -氨基酸
氨基酸 脱羧酶
R－CH2NH2 + CO2 胺
（二） α -氧化脱羧
O
丙酮酸脱氢酶
CH3－C－
复合体
CH3CO～SCoA
COOH
HSCoA、 NAD+
NADH+H++ CO2
8
（三）β-单纯脱羧
磷酸烯醇式 CH2－COOH 丙酮酸羧激酶
COCOOH
GTP
GDP
CH2 CO～ P + CO2
• 产生的CO2、H2O由物质 中的碳和氢直接与氧结 合生成。
• 速度受体内多种因素调控
• 不受调节
6
生物氧化过程中CO2的生成
根据脱去的羧基在有机酸分子中的位置 不同，分为α -脱羧和β -脱羧； 根据脱羧是否伴有氧化，又可分为单纯 脱羧和氧化脱羧。
7
（一）α-单纯脱羧
R－CH－COOH
第八章 生物氧化
biological oxidation
内容提纲
概述 ATP的生成和储存利用 氧化呼吸链
呼吸链的组成及其作用 体内重要的呼吸链 氧化磷酸化
概念、偶联部位及机制 影响因素 线粒体内膜对物质的转运 其他氧化和抗氧化体系
2
糖原
第一节 概 述
Introduction
脂肪
蛋白质
葡萄糖
COOH
（四）β-氧化脱羧
COOH
CHOH－COOH 异柠檬酸脱氢酶
CH－COOH
CH2－COOH NAD+
NADH+H+
C=O
CH2
+CO2
CH2－COOH
9
生物氧化体系及其特点
内容
反应条件
氧化方式 CO2的生成方式 H2O的生成方式 场所 能量的形式
特点
酶催化、体温、近中性pH环境、逐步 释放能量 脱氢、脱电子、加氧 脱羧基 主要是通过NADH+H+、FADH2呼吸链 线粒体、微粒体、过氧化物酶体等
ADP + ADP
ATP + AMP
19
ATP的生成、储存和利用
ATP
肌酸
磷酸 肌酸
氧化磷酸化
~
底物水平磷酸化
ADP
生物体内能量的生成、转 移和利用都以ATP为中心。
~
机械能(肌肉收缩) 渗透能(物质主动转运) 化学能(合成代谢) 电能(生物电) 热能(维持体温)
20
第三节 氧化呼吸链
The Oxidative Respiratory Chain
13
一些重要高能化合物水解释放的标准自由能
化合物
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 乙酰CoA
ADP →AMP＋Pi 焦磷酸
1-磷酸葡萄糖
kJ/mol －61.9 －51.4 －49.3 －43.1 －30.5 －31.5 －27.6 －27.6 －20.9
15
底物水平磷酸化反应
磷酸甘油酸
(1) 1,3-二磷酸甘油酸
激酶
ADP
ATP
3-磷酸甘油酸
(2) 磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸激酶
ADP
ATP
丙酮酸
琥珀酰CoA
(3) 琥珀酰CoA
合成酶
GDP+Pi
GTP
琥珀酸 + HSCoA
16
（二）氧化磷酸化 定义：氧化磷酸化 (oxidative phosphorylation)是指在呼吸链电子 传递过程中偶联ADP磷酸化，生成ATP， 又称为偶联磷酸化。
氧化呼吸链 概念 组成 排列顺序
体内重要的呼吸链
21
一、呼吸链的组成及作用
定义 指线粒体内膜中按一定顺序排列的一系列具有电
子传递功能的酶复合体，可通过连锁的氧化还原反应 将代谢物脱下的成对氢原子最终传递给氧生成水。这 一 系 列 酶 和 辅 酶 称 为 氧 化 呼 吸 链 (oxidative respiratory chain)，又称电子传递链(electron transfer chain)。 定位：线粒体内膜 组成：递氢体和递电子体（2H 2H+ + 2e）