直接（单纯）脱羧和氧化脱羧（脱羧方式）
例： R
H2N-CH-COOH
氨基酸脱羧酶
R CH2-NH2 +CO2
O
丙酮酸脱氢酶系
CH3-C-COOH
CH3COSCoA+CO2
CoASH NAD+
NADH+H+
四、生物氧化过程中H2O的生成
代谢物在脱氢酶催化下脱下的氢由相应的氢载体（NAD+、 NADP+、FAD、FMN等）所接受，再通过一系列递氢体或递 电子体传递给氧而生成H2O 。
+Pi
e-
三羧酸 循环
大分子降解 成基本结构 单位
小分子化合物 分解成共同的 中间产物（如 丙酮酸、乙酰
CoA等）
共同中间产物 进入三羧酸循环 ,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。
8.1.2 生物化学反应的自由能变化
一、自由能的概念
偶联化学反应ΔG°′变化的可加性
在偶联的化学反应中，各反应的标准自由能变化是可以
相加的：例：
A = B+C
ΔG°′= + 20.92 KJ/mol
第八章 生物氧化与氧化磷酸化
8.1 生物氧化概述 8.2 电子传递链（呼吸链） 8.3 氧化磷酸化 8.4 其它末端氧化酶系统
8.1 生物氧化概述
一、概念和意义
糖类、脂肪、蛋白质等有机物质在细胞中进行氧化分 解生成CO2和H2O并释放出能量并形成ATP的过程称 为生物氧化（biological oxidation）。
0（ ΔE0 ） = E0正极-E0负极
•生物体内的氧化还原物质在进行氧化-还原反应时，
基本原理和原电池一样。
•氧化-还原反应自由能的变化与标准电势的关系如下：
ΔG°′=－nFΔE°′
•氧化-还原反应自由能的变化与平衡常数的关系如下： 0（ ΔE0 ） = (RT/nF)lnKeq = 2.3 (RT/nF)lgKeq
生物氧化与体外氧化的异同
区别： 温度 催化 环境
能量的释放
生物氧化 体外燃烧
37
高温
酶
/
中性
含水干燥
逐步释放部 分以高能磷 酸键形式储
存
全部以热能 形式散发
三、生物氧化过程中CO2的生成
方式：糖、脂、蛋白质等有机物转变成含羧基的中间化 合物，然后在酶催化下脱羧而生成CO2。 类型：α-脱羧和β-脱羧（脱羧位点）
P占5%，G-6-P占95%，求Δ G0。如果反应未达 到平衡，设[G-1- P]=0.01mol.L， [G-6P]=0.001mol.L，求反应的Δ G是多少？
解：达平衡时
=Keq=19
ΔG°′= - RTlnKeq =-2.3038.314 311 log19
=-7.6KJ.mol-1
未达平衡时
Zn=
-
0.76V
E0
2+ Cu /
Cu=+
0.34V
ΔE0 = E0正极-E0负极=+0.34V -(-0.76V)=+1.10V
四、化学反应自由能的变化和氧化-还原电势的关系
• 任何一个氧化-还原反应，在理论上都可以构建成一个原
电池。氧化-还原物质连在一起，都可以有氧化-还原电 势产生，任何氧还电对都有其特定的标准电势原(E0)， 电池的标准电动势可用下式计算：
[ [
D]d B]b
ΔG°′
标准条件（T=298OK,大气压为1atm,反应物和生成物浓度
为1mol/L,pH=7.0）下，化学反应自由能的变化。
Keq - 平衡常数：
Keq
[C]C [D]d [ A]a[B]b
例：计算磷酸葡萄糖异构酶反应的自由能变化 反应G-1-PG-6-P在380C达到平衡时， G-1-
例题：计算NADH氧化反应的ΔG°′ NADH+H++1/2O2====NAD++H2O
正极反应：1/2O2+2H++2e H2O E+°′ 0.82
负极反应：NAD++H++2e NADH E-°′ -0.3
ΔG°′-nFΔE°′ -2×96485×[0.82-
(-0.32)]
-220 KJ·mol-1
乙醇脱氢酶
CH3CH2OH
NAD+
NADH+H+
CH3CHO
2e
电子传递链
NAD+ 2H+
1\2 O2 O= H2O
M•2H
H2O的生成通式表示
氧化型
H2O/2O2
脱氢酶
氧化酶
生物氧化的三个阶段
脂肪
多糖
蛋白质
脂肪酸、甘油
葡萄糖、 其它单糖
氨基酸
乙酰CoA
磷酸化
电子传递 （氧化）
在恒温恒压下，体系可以用来对环境作功的那一部分 能量叫作自由能。ΔＧ＝Ｗ* 生物体在生命活动过程中所需的能量均来自体内化学反应 释放的自由能。在恒温恒压下体系自由能变化的公式：
Δ一Ｇ、＝Δ自H－由TΔ能S （free energy）概念
自由能的变化能预示某一过程能否自发进行，即： ΔG<0，反应能自发进行 ΔG>0，反应不能自发进行 ΔG=0，反应处于平衡状态。
二、化学反应自由能的变化和平衡常数的关系
假设有一个化学反应式：aA + bB = cC + dD
恒温恒压下：ΔG′=ΔG°′+ RTlnQc
式中：ΔG°′= - RTlnKeq
ΔG′ 某一化学反应随参加化学反应物质的浓度、发生化学反应
的pH和温度而改变的自由能变化。
Qc
-
浓度商： QC
[C ]C [ A]a
=Qc=0.1
ΔG′=ΔG°′+ RTlnQc (Qc-浓度商) =-7.6+ 2.3038.314 311 log0.1 =-13.6KJ.MOL-1
三、氧化—还原电势
提供电子 （还原剂）
负极
得到电子 （氧化剂）
正极
负极反应: Zn=Zn2++2e 正极反应: Cu=Cu2++2e
E0
2+ Zn /
其实质是需氧细胞在代谢过程中所进行的一系列氧化 还原反应过程。
高等动物吸入O2，呼出CO2，故称为呼吸作用 意义：提供能量
二、生物氧化的特点
1.在活的细胞中（pH接近中性、体温条件下）进行； 2.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。 3.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。 4.在此过程中既不会因氧化过程中能量骤然释放而伤害机体，又 能使释放的能量尽可得到有效的利用。 5.生物氧化与体外非生物氧化产生的能量是相等的。 6.生物氧化释放的能量，通过与ATP合成相偶联，转换成生物体能 够直接利用的生物能ATP。