O
RCH+ H 2 O
O H RCH
O H
O
RCO H+ 2 H + +2 e -
②直接脱氢：
H－ OOC-CH2-CH2-COOH ———— HOOC-CH=CH-COOH+2H++2 e
琥珀酸
琥珀酸脱氢酶
延胡索酸
（3）脱电子：
Fe2+ ———— Fe3++ e－
三、生物氧化的特点：
生物氧化是生物体在热力学允许的条件下的有序、可控的氧化过程，因 为生物氧化的场所是细胞，其基本过程是大分子分解为CO2和H2O，并产
R-CH(NH2)-COOH —————— RCH2-NH2+ CO2 氨基酸 氨基酸脱羧酶 胺
CH3CCOOH
O （2）氧化脱羧:
丙酮酸脱羧酶
（α-脱羧）
CH3CHO + CO2
C O O H
H CO H+ N A D P+
概 念： 水解自由能在20.92 kJ/mol （ 5千卡/mol ）以上的化合物。 高能化合物中被水解的基团称为“高能基团”，被水解的键称为“高能键” 用“～”表示 以磷酸作为高能基团的高能化合物称为“高能磷酸化合物”
高能化合物类型：
1 磷氧键型，其高能键是由磷和 氧原子构成即“—O～P —”如： 磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）、焦 磷酸（PPi）等。
偶联反应的自由能是可以加和的
加和的结果是A生成C和D的反应可以自发进行。
一个热力学上不利的反应, 可以由热力学上有利的反应所驱动。
4、能量学用于生物化学反应的一些规定
1) 自由能: 物理化学中的标准自由能（G）为25℃、一个大气压，参与反应的物质 均为1个mol时能量的变化。但是在生物体系中，其氧化还原反应经常有 H+ 参加，如果按物理化学的标准自由能计算，则这个标准条件的pH值为 0 ，显然，不符合生物体系反应条件。生物体系中，其标准自由能是指pH
-30.54 -14.22 -20.92 -13.81
ATP的结构特性
O
O
O
H 2C O P~ O P O~ P O
O
O
O
A O
H
H
1 . 结构 水解自由能：每个高能键的水解自由 能为 30.5kJ/mol或7.3kcar/mol
OH
OH
AMP ADP
ATP
2. 产生高水解自由能的原因
ATP 4– + H2O —— ADP 3– + HPO4 2– + H+
COOH
C O~ P
C H2
PEP
OO
HO P O~P OH
OH OH
PPi
2 氮磷键型，高能键是由氮和磷构 成，如磷酸肌酸
3 硫酯键型 ，高能键是属于硫酯 键，如脂酰辅酶A
O
R C ~S CoA
H N~ P
C NH N CH3 C H2 COOH
常见磷酸化合物标准水解自由能
磷 酸 化 合 物 Δ G ° ′ (kJ/m ol) 磷 酸 化 合 物
磷 酸 烯 醇 式 丙 酮 酸 1,3二 磷 酸 甘 油 酸 磷 酸 肌 酸
A TP A D P + Pi
-61.92 -49.37 -43.01 -30.54
A D P A M P + Pi A M P 腺 苷+Pi 1— 磷 酸 葡 萄 糖 6— 磷 酸 葡 萄 糖
Δ G ° ′ (kJ/m ol)
在2-10mmol /L之间.
ATP在能量转换中的地位和作用
作为能量通货的原因：能量居中，可作为大多数能量转换酶的能量供体或受体
18
16 磷酸烯醇式丙酮酸 14
12
10
甘油酸－ 1,3－2P
8
~P ~P
6
ATP
4
~P ~P2ຫໍສະໝຸດ 生物能流：太阳 光能
光合 作用
化 学 能
呼吸 作用
能 量 通 货
化学能 渗透能 电能 机械能 热能 ……
一、生物氧化的概念
有机物在生物体内氧化分解成二氧化碳和水并释放和贮存能量的过程
如 葡萄糖—— 6 CO2 + 6 H2O + 能量 （2870.22 kJ/mol） 碳成为二氧化碳，氢成为水，能量以热的形式释放或贮存于ATP 二、生物氧化的方式
1 加氧氧化
1/2O2
R
R
OH
2 脱氢氧化
①加水脱氢:
3) 偶联反应自由能变化的可加性及其意义
例 两个相偶联的反应：
A-----B+C
ΔG ° = + 5kcal / mol (+20.92 kj / mol)
B-----D
ΔG ° = - 8 kcal / mol (-33.47 kj / mol)
A-----C + D
ΔG ° = - 3 kcal /mol (- 12,55 kj / mol)
生能量。生物氧化又称细胞呼吸（cellular respiration)
1) 逐步氧化，有序可控； 2) 条件温和，多步酶促反应; 3) 能量逐步释放并以ATP的方式贮存。 4） 分为线粒体氧化体系和非线粒体氧化体系。
四、CO2生成方式 （1） 直接脱羧
生物体内CO2的生成来源于有机物转变为含羧基化合物的脱羧作用
＝7.0时的自由能，用G° ' 表示 ，自由能的变化用 ΔG ° ' 表示
2) 氧化还原电位：生物体系中为 pH＝7.0 时的电位（ΔE ° ' ） 3) 自由能与氧化还原电位的关系：ΔG ° ' = -n FΔE° ' n：转移电子数目 F：法拉第常数96.4914kJ/mol ·V
五、 高能化合物
损 失： 热、熵
CO2+H2O
有机物
ATP
高能化合物
磷酸化合物
磷氧型 磷氮型
烯醇磷酸化合物 酰基磷酸化合物 焦磷酸化合物
非磷酸化合物
硫酯键化合物 甲硫键化合物
六、、能量代谢与物质代谢的关系
异氧生物分解有机营养物质并产生ATP的三个阶段：
多糖 单糖
脂肪 甘油
脂肪酸
蛋白质 氨基酸
乙乙丙 酰酰酮 酸辅辅酶酶AA
乙 酰 — CoA
草酰乙酸
柠檬酸
苹果酸 延胡索酸
三羧酸循环
顺乌头酸 异柠檬酸?
琥珀酸 琥 珀 酰 CoA
草酰琥珀酸 -酮 戊 二 酸
第一阶段 第二阶段
第三阶段
第二节 生物氧化与氧化磷酸化
(Biological oxidation and oxidative phosparylation)
生物氧化的方式及特点
负电荷集中，共振杂化，H+ 浓度低
O H O P O H
O H
O H H O P O
O H
O H H O P O H
O
O H O P O H
O H
细胞内影响ATP自由能释放的因素
ATP水解释放的自由能受到许多因素的的影响 , 主要包括: 1. pH 值 2. ATP的浓度 多数细胞ATP 、 ADP和无机磷酸的浓度大约