公卫执业医师生物化学考点：生物氧化

生物氧化是在生物体内，从代谢物脱下的氢及电子﹐通过一系列酶促反应与氧化合成水﹐并释放能量的过程。下面是应届毕业生小编为大家整理的公卫执业医师生物化学考点：生物氧化，希望对大家有所帮助。

生物氧化

一、生物能学的几个概念

（一） 化学反应中的自由能变化及其意义

1、 化学反应中的自由能

自由能：在一个体系中，能够用来做有用功的那一部分能量称自由能，用符号G表示。

在恒温、恒压下进行的化学反应，其产生有用功的能力可以用反应前后自由能的变化来衡量。

自由能的变化：△G = G 产物 — G反应物 = △H —T△S

△G 代表体系的自由能变化，△H代表体系的焓变化，T代表体系的绝对温度，△S代表体系的熵变化。

焓与熵都是体系的状态函数。

焓代表体系的内能与压力P*体积V之和：H = U + P*V dH = dU + P*dV + V*dP

熵代表体系中能量的分散程度，也就是体系的无序程度：△S = dQ/T ，△S = △S体系+△S环境 ，只有△S≥0，过程才能自发进行。

2、 △G是判断一个过程能否自发进行的根据

△G<0，反应能自发进行，能做有用功。

△G>0，反应不能自发进行，必须供给能量。

△G=0，反应处于平衡状态。

一个放热反应（或吸热反应）的总热量的变化（△H），不能作为此反应能否自发进行的判据，只有自由能的变化才是唯一准确的指标。

△G<0仅是反应能自发进行的必要条件，有的反应还需催化剂才能进行，催化剂（酶）只能催化自由能变化为负值的反应，如果一个反应的自由能变化为正值，酶也无能为力。

当△G为正值时，反应体系为吸能反应，此时只有与放能反应相偶联，反应才能进行。

（二） 标准自由能变化及其与化学反应平衡常数的关系

aA+bB → cC+dD

标准自由内能变化：在规定的标准条件下的自由能变化，用△G°表示。

标准条件：25℃，参加反应的物质的浓度都是1mol∕L（气体则是1大气压）。若同时定义pH =7。0，则标准自由能变化用△G°′表示。

对于一个溶液中的化学反应：

aA + bB → cC + dD

当反应达到平衡时，△G = 0

K′是化学反应的平衡常数，因此，△G°′ 也是一个常数。

常见物质的标准生成自由能△G°′已经列在各种化学手册中，可以根据△G°′= —RT lnK的公式求出平衡常数K′。

P15 举例说明如何用K′求出△G °′ 和△G

从例子可以看出△G °′和△G实际上是两个不同条件下的自由能变化值。

（1） △G°′是标准条件下的自由能变化，既反应物A、B、C、D的起始浓度都为1mol/L，温度为25℃，pH=7。0时的△G。每一个化学反应都有其特定的标准自由能变化（既△G °′），是一个固定值，

△G是任意给定条件下的自由能变化，它是反应物A、B、C、D的起始浓度、温度、pH的状态函数，在一个自发进行的化学反应中，自由能总是在降低，△G总是负值，随着反应向平衡点的趋近，△G的绝对值逐渐缩小，直到为0。

（2） 从△G°′= —RT lnK′，可以求出K′及△G °′，根据△G °′、△G 与K′可以判断任何条件下反应进行的方向及程度。

（三） 自由能变化的可加和性。

在偶联的几个化学反应中，自由能的总变化等于每一步反应自由能变化的总和。

例如：Glc+ATP→G—6—P+ADP（总反应）

第一步，Glc+Pi→G—6—P+H2O，此反应不能自发进行。

第二步，ATP+H2O→ADP+Pi

总反应：Glc+ATP→G—6—P+ADP。

因此，一个热力学上不能进行的反应，可与其它反应偶联，驱动整个反应进行。此类反应在生物体内是很普遍的。

二、 高能磷酸化合物

高能化合物：水解时释放20。1kj/mol及以上自由能的化合物。

高能磷酸化合物：水解每摩尔磷酸基能释放20。1kj/mol以上能量的磷酸化合物。

（一） 高能化合物的类型

1、 磷氧键型。

（1）、 酰基磷酸化合物。

3—磷酸甘油酸磷酸，乙酰磷酸，氨甲酰磷酸，酰基腺苷酸，氨酰腺苷酸。

（2）、 焦磷酸化合物。

无机焦磷酸，ATP，ADP

（3）、 烯醇式磷酸化合物。

磷酸烯醇式丙酮酸。

2、 氮磷键型。

磷酸肌酸，磷酸精氨酸。

3、 硫酯键型。

3’一磷酸腺苷一5’一磷酰硫酸，酰基辅酶A。

4、 甲硫键型。

S一腺苷甲硫氨酸。

（二） ATP的特殊的作用。

1、 是细胞内产能反应和需能反应的化学偶联剂。

2、 在磷酸基转移中的作用 。

Glc进入血液中，唯一出路是磷酸化。G—6—P是Glc的一种活化形式。已糖激酶催化：Glc+ATP→G—6—P+ADP。

3一磷酸甘油是甘油的活化形式，能参与脂肪合成。甘油激酶：甘油+ATP→3一磷酸甘油+ADP。

（三） 磷酸肌酸、磷酸精氨酸的储能作用

磷酸肌酸是易兴奋组织（如肌肉、脑、神经）唯一的能起暂时储能作用的物质。

磷酸精氨酸是无脊椎动物肌肉中的储能物质

三、 生物氧化、氧化电子传递链和氧化磷酸化作用

（一） 生物氧化的概念和特点。

糖，脂，蛋白质等有机物质在细胞中进行氧化分解，生成CO2，H2O并释放出能量，这个过程称生物氧化。

生物氧化是需氧细胞呼吸代谢过程中的一系列氧化还原作用，又称细胞氧化或细胞呼吸。

特点：反应条件温和，多步反应，逐步放能。

生物氧化在活细胞中进行，pH中性，反应条件温和，一系列酶和电子传递体参与氧化过程，逐步氧化，逐步释放能量，转化成ATP。

真核细胞，生物氧化多在线粒体内进行，在不含线粒体的原核细胞中，生物氧化在细胞膜上进行。

生物氧化的三阶段：

第一阶段：多糖，脂，蛋白质等分解为构造单位——单糖、甘油与脂肪酸、氨基酸，该阶段几乎不释放化学能。

第二阶段：构造单位经糖酵解、脂肪酸β氧化、氨基酸氧化等各自的降解途径分解为丙酮酸、乙酰CoA等少数几种共同的中间代谢物物，这些共同的中间代谢物在不同种类物质的代谢间起着枢纽作用。该阶段释放少量的能量。

第三阶段：丙酮酸、乙酰CoA等经过三羧酸循环彻底氧化为CO2、H2O。释放大量的能量。

在第二、第三阶段中，氧化脱下的电子经过一个氧化的电子传递过程（氧化电子传递链）最终传给O2，并生成ATP，以这种方式生成ATP的作用称为氧化磷酸化作用，它是一种很重要的将生物氧化和能量生成相偶连的机制。

生物氧化的终产物是CO2和H2O，CO2的形成是通过三羧酸循环过程，H2O则是在电子传递过程的最后阶段生成。

（二） 氧化电子传递过程

生物氧化过程中形成的还原型辅酶（NADH和FADH2），通过电子传递途径，使其重新氧化，此过程称为电子传递过程。

在电子传递过程中，还原型辅酶中的氢以负质子（H — ）形式脱下，其电子经一系列的电子传递体（电子传递链）转移，最后转移到分子氧上，质子和离子型氧结合生成H2O。