A. 什么是生物氧化,生物氧化中二氧化碳,水和能量是怎样产生的
有机物质在生物体细胞内氧化分解产生二氧化碳、水,并释放出大量能量的过程称为生物氧化(biological oxidation),又称细胞呼吸或组织呼吸。
CO2: 生物氧化中CO2的生成是代谢中有机酸的脱羧反应所致。有直接脱羧和氧化脱羧两种类型。按脱羧基的位置又有α-脱羧和β-脱羧之分。
水: 代谢物上的氢原子被脱氢酶激活脱落后,经过一系列的传递体,最后与激活的氧结合生成水的全部体系,此过程与细胞呼吸有关,所以将此传递链称为呼吸链(respiratory chain)或电子传递链(electron transfer chain)。
ATP :氧化磷酸化(oxidative phosphorylation)是指在生物氧化中伴随着ATP生成的作用。有代谢物连接的磷酸化和呼吸链连接的磷酸化两种类型。即ATP生成方式有两种。一种是代谢物脱氢后,分子内部能量重新分布,使无机磷酸酯化先形成一个高能中间代谢物,促使ADP变成ATP。这称为底物水平磷酸化。如3-磷酸甘油醛氧化生成1,3-二磷酸甘油酸,再降解为3-磷酸甘油酸。另一种是在呼吸链电子传递过程中偶联ATP的生成。生物体内95%的ATP来自这种方式。
B. 生物氧化的概念及其产物的来由
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。也指物质在生物体内的一系列氧化过程。主要为机体提供可利用的能量。在真核生物细胞内,生物氧化都是在线粒体内进行,原核生物则在细胞膜上进行。
CO2的生成: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。
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。
C. .生物氧化主要通过有机物质 反应实现的,生物氧化产生的H2O是通过 形成的.
生物氧化主要通过有机物质 氧化 反应实现的,生物氧化产生的H2O是通过 有机物质脱下的氢与氧磨察桐结合 形成的
参考:生物氧化:生物体内有机物质氧化而产生大量能量的过程称为生物氧化.生物氧
化在细胞内进行,氧化过瞎坦程消耗氧放出二氧化碳和水,所以有时也称之为“细胞呼
吸”或“细胞氧化”.生物氧化包括:有机碳氧化变成CO2;底物氧化脱氢、氢及
电子通过呼吸链传递、分子氧与传递的氢结成水;在有机物被氧化成CO2 和H2O
的同时,释放的能量使ADP 转变没颤成ATP.
D. 生物氧化中,二氧化碳,水和能量分别是如何产生的
生物氧化中,CO2的产生是通过脱羧作用丛饥差,发生在线肢枝粒渗皮体基质中;水的形成是在线粒体的基粒上,O2与〔H〕结合产生的,ATP的形成包括底物水平磷酸化和氧化磷酸化两个过程.
E. 生物氧化的水的生成
代谢物上的氢原子被脱氢酶激活脱落后,经过一系列的传递体,最后与激活的氧结合生成水的全部体系,此过程与细胞呼吸有关,所以将此传递链称为呼吸仔碧链(respiratory chain)或电子传递链(electron transfer chain)。
在呼吸链中,酶和辅酶按一定顺序排列在线粒体内膜上。其中传递氢的酶或辅酶称为递氢体,传递电子的酶或辅酶称为电子传递体。递氢体和电子传递体都起着传递电子的作用(2H→2H++2e)。
生物体内的呼吸链有多种型式。人体细胞线粒体内最重要的有两条,即NADH氧化呼吸链和琥珀酸氧化呼吸链(FADH2氧化呼吸链)。它们的初始受氢体、生成ATP的数量及应用有差别。NADH氧化呼吸链应用最广,糖、脂、蛋白质三大物质分解代念毁举谢中的脱氢氧化反应,绝大多数是通过该呼吸链来完成的。琥珀酸氧化呼吸链在Q处与上述NADH氧化呼吸链途径交汇。其脱氢黄酶只能催化某些代谢物脱氢,不能催化NADH或NADPH脱氢。 组成呼吸链的成分已发现20余种,分为5大类。
1.辅酶Ⅰ和辅酶Ⅱ
辅酶Ⅰ(NAD+或CoⅠ)为烟酰胺腺嘌呤二核苷酸。辅酶Ⅱ(NADP+或CoⅡ)为烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸。它们是不需氧脱氢酶的辅酶,分子中的烟酰胺部分,即维生素PP能可逆地加氢还原或脱氢氧化,是递氢体。以NAD+作为辅酶的脱氢酶占多数。
2.黄素酶
黄素酶的种类很多,辅基有2种,即FMN和FAD。FMN是NADH脱氢酶的辅基,FAD是琥珀酸脱氢酶的辅基,都是以核黄素为中心构成的,其异咯嗪环上的第1位及第10位两个氮原子能可逆地进行加氢和脱氢反应,为递氢体。
3.铁硫蛋白
分子中含有非血红素铁和对酸不稳定的硫,因而常简写为FeS形式。在线粒体内膜上,常与其他递氢体或递电子体构成复合物,复合物中的铁硫蛋白是传递电子的反应中心,亦称铁硫中心,与蛋白质的结合是通过Fe与4个半胱氨酸的S相连接。
4.泛醌(又名辅酶Q)
一类广泛分布于生物界的脂溶性醌类化合物。分子中的苯醌为接受和传递氢的核心,其C-6上带有异戊二烯为单位构成的侧链,在哺乳动物,这个长链为10个单位,故常以Q10表示。
5.细胞色素类
细胞色素(cytochrome, Cyt)是一类以铁卟啉为辅基的结合蛋白质,存在于生物细胞内,因有颜色而得名。已发现的有30多种,按吸收光谱分a、b、c三类,每类又有好多种。
Cyta和a3 结合紧,迄今尚未分开,故写成aa3,位于呼吸链的终末部位,其辅基为血红素A,传递电子的机制是以辅基中铁余态价的变化Fe3+ →Fe2+,a3还含有铜离子,把电子直接交给分子氧Cu+ →Cu2+,所以a3又称细胞色素氧化酶。a3中的铁原子可以与氧结合,也可以与氰化物离子(CN—)、CO等结合,这种结合一旦发生,a3便失去使氧还原的能力,电子传递中止,呼吸链阻断,导致机体不能利用氧而窒息死亡。 呼吸链中氢和电子的传递有着严格的顺序和方向。根据氧化还原原理,氧化-还原电势E是物质对电子亲和力的量度,电极电位的高低反映电子得失的倾向,E O'值愈低的氧还对(A/AH2)释放电子的倾向愈大,愈容易成为还原剂而排在呼吸链的前面。所以NADH还原能力最强,氧分子的氧化能力最强。电子的自发流向是从电极电位低的物质(还原态)到电位高的氧化态,目前一致认可的是按标准氧还电位递增值依次排列。
电子由NADH的传递到氧分子通过3个大的蛋白质复合体,即 NADH脱氢酶、细胞色素bc1复合体和细胞色素氧化酶到氧(又称复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ)。电子从FADH2的传递是通过琥珀酸-辅酶Q还原酶(复合体Ⅱ)经Q、复合体Ⅲ、Ⅳ到氧(琥珀酸-辅酶Q还原酶催化的反应的自由能变化太小)。
F. 生物氧化的一般原理
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。也指物质在生物体内的一系列氧化过程。主要为机体提供可利用的能量。
概念、特点
1.概念:有机物质在生物体细胞内氧化分解产生二氧化碳、水,并释放出大量能量的过程称为生物氧化(biological oxidation)。又称细胞呼吸或组织呼吸。
2.特点:生物氧化和有机物质体外燃烧在化学本质上是相同的,遵循氧化还原反应的一般规律,所耗的氧量、最终产物和释放的能量均相同。
(1)是在细胞内进行酶催化的氧化过程,反应条件温和(水溶液中PH约为7和常温)。
(2)在生物氧化的过程中,同时伴随生物还原反应的产生。
(3)水是许多生物氧化反应的供氧体,通过加水脱氢作用直接参与了氧化反应。
(4)在生物氧化中,碳的氧化和氢化是异步进行的。氧化过程中脱下来的质子和电子,通常由各种载体,如NADH等传递给氧并最终生成水。
(5)生物氧化是一个分步进行的过程。每一步都有特殊的酶催化,每一步反应的产物都可以分离出来。这种逐步反应的模式有利于在温和的条件下释放能量,提高能源利用率。
(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。
3.部位:在真核生物细胞内,生物氧化都是在线粒体内进行,原核生物则在细胞膜上进行。