A. 什麼是生物氧化,生物氧化中二氧化碳,水和能量是怎樣產生的
有機物質在生物體細胞內氧化分解產生二氧化碳、水,並釋放出大量能量的過程稱為生物氧化(biological oxidation),又稱細胞呼吸或組織呼吸。
CO2: 生物氧化中CO2的生成是代謝中有機酸的脫羧反應所致。有直接脫羧和氧化脫羧兩種類型。按脫羧基的位置又有α-脫羧和β-脫羧之分。
水: 代謝物上的氫原子被脫氫酶激活脫落後,經過一系列的傳遞體,最後與激活的氧結合生成水的全部體系,此過程與細胞呼吸有關,所以將此傳遞鏈稱為呼吸鏈(respiratory chain)或電子傳遞鏈(electron transfer chain)。
ATP :氧化磷酸化(oxidative phosphorylation)是指在生物氧化中伴隨著ATP生成的作用。有代謝物連接的磷酸化和呼吸鏈連接的磷酸化兩種類型。即ATP生成方式有兩種。一種是代謝物脫氫後,分子內部能量重新分布,使無機磷酸酯化先形成一個高能中間代謝物,促使ADP變成ATP。這稱為底物水平磷酸化。如3-磷酸甘油醛氧化生成1,3-二磷酸甘油酸,再降解為3-磷酸甘油酸。另一種是在呼吸鏈電子傳遞過程中偶聯ATP的生成。生物體內95%的ATP來自這種方式。
B. 生物氧化的概念及其產物的來由
生物氧化是在生物體內,從代謝物脫下的氫及電子﹐通過一系列酶促反應與氧化合成水﹐並釋放能量的過程。也指物質在生物體內的一系列氧化過程。主要為機體提供可利用的能量。在真核生物細胞內,生物氧化都是在線粒體內進行,原核生物則在細胞膜上進行。
CO2的生成:糖、脂、蛋白質等有機物轉變成含羧基的中間化合物,然後在酶催化下脫羧而生成CO2。
H2O的生成:代謝物在脫氫酶催化下脫下的氫由相應的氫載體(NAD+、NADP+、FAD、FMN等)所接受,再通過一系列遞氫體或遞電子體傳遞給氧而生成H2O。
C. .生物氧化主要通過有機物質 反應實現的,生物氧化產生的H2O是通過 形成的.
生物氧化主要通過有機物質 氧化 反應實現的,生物氧化產生的H2O是通過 有機物質脫下的氫與氧磨察桐結合 形成的
參考:生物氧化:生物體內有機物質氧化而產生大量能量的過程稱為生物氧化.生物氧
化在細胞內進行,氧化過瞎坦程消耗氧放出二氧化碳和水,所以有時也稱之為「細胞呼
吸」或「細胞氧化」.生物氧化包括:有機碳氧化變成CO2;底物氧化脫氫、氫及
電子通過呼吸鏈傳遞、分子氧與傳遞的氫結成水;在有機物被氧化成CO2 和H2O
的同時,釋放的能量使ADP 轉變沒顫成ATP.
D. 生物氧化中,二氧化碳,水和能量分別是如何產生的
生物氧化中,CO2的產生是通過脫羧作用叢飢差,發生在線肢枝粒滲皮體基質中;水的形成是在線粒體的基粒上,O2與〔H〕結合產生的,ATP的形成包括底物水平磷酸化和氧化磷酸化兩個過程.
E. 生物氧化的水的生成
代謝物上的氫原子被脫氫酶激活脫落後,經過一系列的傳遞體,最後與激活的氧結合生成水的全部體系,此過程與細胞呼吸有關,所以將此傳遞鏈稱為呼吸仔碧鏈(respiratory chain)或電子傳遞鏈(electron transfer chain)。
在呼吸鏈中,酶和輔酶按一定順序排列在線粒體內膜上。其中傳遞氫的酶或輔酶稱為遞氫體,傳遞電子的酶或輔酶稱為電子傳遞體。遞氫體和電子傳遞體都起著傳遞電子的作用(2H→2H++2e)。
生物體內的呼吸鏈有多種型式。人體細胞線粒體內最重要的有兩條,即NADH氧化呼吸鏈和琥珀酸氧化呼吸鏈(FADH2氧化呼吸鏈)。它們的初始受氫體、生成ATP的數量及應用有差別。NADH氧化呼吸鏈應用最廣,糖、脂、蛋白質三大物質分解代念毀舉謝中的脫氫氧化反應,絕大多數是通過該呼吸鏈來完成的。琥珀酸氧化呼吸鏈在Q處與上述NADH氧化呼吸鏈途徑交匯。其脫氫黃酶只能催化某些代謝物脫氫,不能催化NADH或NADPH脫氫。 組成呼吸鏈的成分已發現20餘種,分為5大類。
1.輔酶Ⅰ和輔酶Ⅱ
輔酶Ⅰ(NAD+或CoⅠ)為煙醯胺腺嘌呤二核苷酸。輔酶Ⅱ(NADP+或CoⅡ)為煙醯胺腺嘌呤二核苷酸磷酸。它們是不需氧脫氫酶的輔酶,分子中的煙醯胺部分,即維生素PP能可逆地加氫還原或脫氫氧化,是遞氫體。以NAD+作為輔酶的脫氫酶佔多數。
2.黃素酶
黃素酶的種類很多,輔基有2種,即FMN和FAD。FMN是NADH脫氫酶的輔基,FAD是琥珀酸脫氫酶的輔基,都是以核黃素為中心構成的,其異咯嗪環上的第1位及第10位兩個氮原子能可逆地進行加氫和脫氫反應,為遞氫體。
3.鐵硫蛋白
分子中含有非血紅素鐵和對酸不穩定的硫,因而常簡寫為FeS形式。在線粒體內膜上,常與其他遞氫體或遞電子體構成復合物,復合物中的鐵硫蛋白是傳遞電子的反應中心,亦稱鐵硫中心,與蛋白質的結合是通過Fe與4個半胱氨酸的S相連接。
4.泛醌(又名輔酶Q)
一類廣泛分布於生物界的脂溶性醌類化合物。分子中的苯醌為接受和傳遞氫的核心,其C-6上帶有異戊二烯為單位構成的側鏈,在哺乳動物,這個長鏈為10個單位,故常以Q10表示。
5.細胞色素類
細胞色素(cytochrome, Cyt)是一類以鐵卟啉為輔基的結合蛋白質,存在於生物細胞內,因有顏色而得名。已發現的有30多種,按吸收光譜分a、b、c三類,每類又有好多種。
Cyta和a3 結合緊,迄今尚未分開,故寫成aa3,位於呼吸鏈的終末部位,其輔基為血紅素A,傳遞電子的機制是以輔基中鐵余態價的變化Fe3+ →Fe2+,a3還含有銅離子,把電子直接交給分子氧Cu+ →Cu2+,所以a3又稱細胞色素氧化酶。a3中的鐵原子可以與氧結合,也可以與氰化物離子(CN—)、CO等結合,這種結合一旦發生,a3便失去使氧還原的能力,電子傳遞中止,呼吸鏈阻斷,導致機體不能利用氧而窒息死亡。 呼吸鏈中氫和電子的傳遞有著嚴格的順序和方向。根據氧化還原原理,氧化-還原電勢E是物質對電子親和力的量度,電極電位的高低反映電子得失的傾向,E O'值愈低的氧還對(A/AH2)釋放電子的傾向愈大,愈容易成為還原劑而排在呼吸鏈的前面。所以NADH還原能力最強,氧分子的氧化能力最強。電子的自發流向是從電極電位低的物質(還原態)到電位高的氧化態,目前一致認可的是按標准氧還電位遞增值依次排列。
電子由NADH的傳遞到氧分子通過3個大的蛋白質復合體,即 NADH脫氫酶、細胞色素bc1復合體和細胞色素氧化酶到氧(又稱復合體Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ)。電子從FADH2的傳遞是通過琥珀酸-輔酶Q還原酶(復合體Ⅱ)經Q、復合體Ⅲ、Ⅳ到氧(琥珀酸-輔酶Q還原酶催化的反應的自由能變化太小)。
F. 生物氧化的一般原理
生物氧化是在生物體內,從代謝物脫下的氫及電子﹐通過一系列酶促反應與氧化合成水﹐並釋放能量的過程。也指物質在生物體內的一系列氧化過程。主要為機體提供可利用的能量。
概念、特點
1.概念:有機物質在生物體細胞內氧化分解產生二氧化碳、水,並釋放出大量能量的過程稱為生物氧化(biological oxidation)。又稱細胞呼吸或組織呼吸。
2.特點:生物氧化和有機物質體外燃燒在化學本質上是相同的,遵循氧化還原反應的一般規律,所耗的氧量、最終產物和釋放的能量均相同。
(1)是在細胞內進行酶催化的氧化過程,反應條件溫和(水溶液中PH約為7和常溫)。
(2)在生物氧化的過程中,同時伴隨生物還原反應的產生。
(3)水是許多生物氧化反應的供氧體,通過加水脫氫作用直接參與了氧化反應。
(4)在生物氧化中,碳的氧化和氫化是非同步進行的。氧化過程中脫下來的質子和電子,通常由各種載體,如NADH等傳遞給氧並最終生成水。
(5)生物氧化是一個分步進行的過程。每一步都有特殊的酶催化,每一步反應的產物都可以分離出來。這種逐步反應的模式有利於在溫和的條件下釋放能量,提高能源利用率。
(6)生物氧化釋放的能量,通過與ATP合成相偶聯,轉換成生物體能夠直接利用的生物能ATP。
3.部位:在真核生物細胞內,生物氧化都是在線粒體內進行,原核生物則在細胞膜上進行。