公衛執業醫師生物化學考點：生物氧化

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。下面是應屆畢業生小編為大家整理的公衛執業醫師生物化學考點：生物氧化，希望對大家有所幫助。

生物氧化

一、生物能學的幾個概念

（一） 化學反應中的自由能變化及其意義

1、 化學反應中的自由能

自由能：在一個體系中，能夠用來做有用功的那一部分能量稱自由能，用符號G表示。

在恆溫、恆壓下進行的化學反應，其產生有用功的能力可以用反應前後自由能的變化來衡量。

自由能的變化：△G = G 產物 — G反應物 = △H —T△S

△G 代表體系的自由能變化，△H代表體系的焓變化，T代表體系的絕對溫度，△S代表體系的熵變化。

焓與熵都是體系的狀態函式。

焓代表體系的內能與壓力P*體積V之和：H = U + P*V dH = dU + P*dV + V*dP

熵代表體系中能量的分散程度，也就是體系的無序程度：△S = dQ/T ，△S = △S體系+△S環境 ，只有△S≥0，過程才能自發進行。

2、 △G是判斷一個過程能否自發進行的根據

△G<0，反應能自發進行，能做有用功。

△G>0，反應不能自發進行，必須供給能量。

△G=0，反應處於平衡狀態。

一個放熱反應（或吸熱反應）的總熱量的變化（△H），不能作為此反應能否自發進行的判據，只有自由能的變化才是唯一準確的指標。

△G<0僅是反應能自發進行的必要條件，有的反應還需催化劑才能進行，催化劑（酶）只能催化自由能變化為負值的反應，如果一個反應的自由能變化為正值，酶也無能為力。

當△G為正值時，反應體系為吸能反應，此時只有與放能反應相偶聯，反應才能進行。

（二） 標準自由能變化及其與化學反應平衡常數的關係

aA+bB → cC+dD

標準自由內能變化：在規定的標準條件下的自由能變化，用△G°表示。

標準條件：25℃，參加反應的物質的濃度都是1mol∕L（氣體則是1大氣壓）。若同時定義pH =7。0，則標準自由能變化用△G°′表示。

對於一個溶液中的化學反應：

aA + bB → cC + dD

當反應達到平衡時，△G = 0

K′是化學反應的平衡常數，因此，△G°′ 也是一個常數。

常見物質的標準生成自由能△G°′已經列在各種化學手冊中，可以根據△G°′= —RT lnK的公式求出平衡常數K′。

P15 舉例說明如何用K′求出△G °′ 和△G

從例子可以看出△G °′和△G實際上是兩個不同條件下的自由能變化值。

（1） △G°′是標準條件下的自由能變化，既反應物A、B、C、D的起始濃度都為1mol/L，溫度為25℃，pH=7。0時的△G。每一個化學反應都有其特定的標準自由能變化（既△G °′），是一個固定值，

△G是任意給定條件下的自由能變化，它是反應物A、B、C、D的起始濃度、溫度、pH的狀態函式，在一個自發進行的化學反應中，自由能總是在降低，△G總是負值，隨著反應向平衡點的趨近，△G的絕對值逐漸縮小，直到為0。

（2） 從△G°′= —RT lnK′，可以求出K′及△G °′，根據△G °′、△G 與K′可以判斷任何條件下反應進行的方向及程度。

（三） 自由能變化的可加和性。

在偶聯的幾個化學反應中，自由能的總變化等於每一步反應自由能變化的總和。

例如：Glc+ATP→G—6—P+ADP（總反應）

第一步，Glc+Pi→G—6—P+H2O，此反應不能自發進行。

第二步，ATP+H2O→ADP+Pi

總反應：Glc+ATP→G—6—P+ADP。

因此，一個熱力學上不能進行的反應，可與其它反應偶聯，驅動整個反應進行。此類反應在生物體內是很普遍的。

二、 高能磷酸化合物

高能化合物：水解時釋放20。1kj/mol及以上自由能的化合物。

高能磷酸化合物：水解每摩爾磷酸基能釋放20。1kj/mol以上能量的磷酸化合物。

（一） 高能化合物的型別

1、 磷氧鍵型。

（1）、 醯基磷酸化合物。

3—磷酸甘油酸磷酸，乙醯磷酸，氨甲醯磷酸，醯基腺苷酸，氨醯腺苷酸。

（2）、 焦磷酸化合物。

無機焦磷酸，ATP，ADP

（3）、 烯醇式磷酸化合物。

磷酸烯醇式丙酮酸。

2、 氮磷鍵型。

磷酸肌酸，磷酸精氨酸。

3、 硫酯鍵型。

3’一磷酸腺苷一5’一磷醯硫酸，醯基輔酶A。

4、 甲硫鍵型。

S一腺苷甲硫氨酸。

（二） ATP的特殊的作用。

1、 是細胞內產能反應和需能反應的化學偶聯劑。

2、 在磷酸基轉移中的作用 。

Glc進入血液中，唯一出路是磷酸化。G—6—P是Glc的一種活化形式。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，能參與脂肪合成。甘油激酶：甘油+ATP→3一磷酸甘油+ADP。

（三） 磷酸肌酸、磷酸精氨酸的儲能作用

磷酸肌酸是易興奮組織（如肌肉、腦、神經）唯一的能起暫時儲能作用的物質。

磷酸精氨酸是無脊椎動物肌肉中的儲能物質

三、 生物氧化、氧化電子傳遞鏈和氧化磷酸化作用

（一） 生物氧化的概念和特點。

糖，脂，蛋白質等有機物質在細胞中進行氧化分解，生成CO2，H2O並釋放出能量，這個過程稱生物氧化。

生物氧化是需氧細胞呼吸代謝過程中的一系列氧化還原作用，又稱細胞氧化或細胞呼吸。

特點：反應條件溫和，多步反應，逐步放能。

生物氧化在活細胞中進行，pH中性，反應條件溫和，一系列酶和電子傳遞體參與氧化過程，逐步氧化，逐步釋放能量，轉化成ATP。

真核細胞，生物氧化多在粒線體內進行，在不含粒線體的原核細胞中，生物氧化在細胞膜上進行。

生物氧化的三階段：

第一階段：多糖，脂，蛋白質等分解為構造單位——單糖、甘油與脂肪酸、氨基酸，該階段幾乎不釋放化學能。

第二階段：構造單位經糖酵解、脂肪酸β氧化、氨基酸氧化等各自的降解途徑分解為丙酮酸、乙醯CoA等少數幾種共同的中間代謝物物，這些共同的中間代謝物在不同種類物質的代謝間起著樞紐作用。該階段釋放少量的能量。

第三階段：丙酮酸、乙醯CoA等經過三羧酸迴圈徹底氧化為CO2、H2O。釋放大量的能量。

在第二、第三階段中，氧化脫下的電子經過一個氧化的電子傳遞過程（氧化電子傳遞鏈）最終傳給O2，並生成ATP，以這種方式生成ATP的作用稱為氧化磷酸化作用，它是一種很重要的將生物氧化和能量生成相偶連的機制。

生物氧化的終產物是CO2和H2O，CO2的形成是通過三羧酸迴圈過程，H2O則是在電子傳遞過程的最後階段生成。

（二） 氧化電子傳遞過程

生物氧化過程中形成的還原型輔酶（NADH和FADH2），通過電子傳遞途徑，使其重新氧化，此過程稱為電子傳遞過程。

在電子傳遞過程中，還原型輔酶中的氫以負質子（H — ）形式脫下，其電子經一系列的電子傳遞體（電子傳遞鏈）轉移，最後轉移到分子氧上，質子和離子型氧結合生成H2O。