第八章生物氧化与氧化磷酸化 第一节生物氧化概述 一切生物都靠能量维持生存，生物体所需的能量大都来自体内糖、脂肪、蛋白质等有机 物的氧化。生物体内的氧化和生物体外的燃烧在化学本质上虽然最终产物都是水和CO2, 所释放的能量也完全相等，但二者所进行的方式却大不相同。糖、脂肪、蛋白质在生物体 内彻底氧化之前，都先经过分解代谢，在不同的分解代谢过程中都伴有代谢物的脱氢过程 和辅酶NAD或FAD的还原。这些携带着氢离子和电子的还原型辅酶，在最终将氢离子 和电子传递给氧时，都经历一段相同的过程，即生物氧化过程。 一、生物氧化的概念 人们把有机分子在体内氧化分解成CO2和H2O并释放出能量的过程称为生物氧化 (biological oxidation)。生物氧化实际上是需氧细胞呼吸作用中的一系列氧化一还原反应， 是在细胞或组织中发生的，所以又称为细胞氧化或细胞呼吸，有时也称为组织呼吸。 二、生物氧化的特点 生物氧化是发生在生物体内的氧化一还原反应，它具有自然界物质发生氧化一还原反 应的共同特征，这主要表现在被氧化的物质总是失去电子，而被还原的物质总是得到电子， 并且物质被氧化时，总伴随能量的释放。有机物在生物体内完全氧化和在体外燃烧而被彻 底氧化，在化学本质上是相同的。例如1ol的葡萄糖在体内氧化和在体外燃烧都是产生 C02和H20,放出的总能量都是2867.5kJ。这并不奇怪，因为氧化作用释放的能量等于这 一物质所含化学能与其氧化产物所含的化学能差，放出的总能量的多少与该物质氧化的途 径无关，只要在氧化后所生成的产物相同，放出的总能量必然相同。但是，由于生物氧化 是在活细胞内进行的，故它与有机物在体外燃烧有许多不同之处，即生物氧化有它本身的 特点： (1)有机物在空气中燃烧时，C02和H20的生成是空气中氧直接与碳、氢原子结合的 产物。而有机物在细胞中氧化时，CO,是在代谢过程中经脱羧反应释放出来的，H,O的生 成则是通过更复杂的过程完成的。 (2)生物氧化是在一系列酶的催化下、在恒温恒压下进行的反应，而有机分子在体外 燃烧时需要高温。 (3)生物氧化所产生的能量是逐步发生、分次释放的。这种逐步分次的放能方式，不 会引起体温的突然升高，而且可使放出的能量得到最有效的利用。与此相反，有机物在体 外燃烧产生大量的光和热，且能量是骤然放出的。 (4)生物氧化过程中产生的能量一般都贮存于一些特殊的化合物主要是腺三磷(ATP)] 中。电子由还原型辅酶传递到氧的过程中形成大量的AP,占全部生物氧化产生能量的绝 大部分。例如，1个葡萄糖分子氧化时生成36个ATP分子，其中32个是还原型辅酶氧化 时得到的。 177177 第八章 生物氧化与氧化磷酸化 第一节 生物氧化概述 一切生物都靠能量维持生存，生物体所需的能量大都来自体内糖、脂肪、蛋白质等有机 物的氧化。生物体内的氧化和生物体外的燃烧在化学本质上虽然最终产物都是水和 CO2， 所释放的能量也完全相等，但二者所进行的方式却大不相同。糖、脂肪、蛋白质在生物体 内彻底氧化之前，都先经过分解代谢，在不同的分解代谢过程中都伴有代谢物的脱氢过程 和辅酶 NAD+或 FAD 的还原。这些携带着氢离子和电子的还原型辅酶，在最终将氢离子 和电子传递给氧时，都经历一段相同的过程，即生物氧化过程。 一、生物氧化的概念 人们把有机分子在体内氧化分解成 CO２和 H２O 并释放出能量的过程称为生物氧化 (biological oxidation)。生物氧化实际上是需氧细胞呼吸作用中的一系列氧化－还原反应， 是在细胞或组织中发生的，所以又称为细胞氧化或细胞呼吸，有时也称为组织呼吸。 二、生物氧化的特点 生物氧化是发生在生物体内的氧化－还原反应，它具有自然界物质发生氧化－还原反 应的共同特征，这主要表现在被氧化的物质总是失去电子，而被还原的物质总是得到电子， 并且物质被氧化时，总伴随能量的释放。有机物在生物体内完全氧化和在体外燃烧而被彻 底氧化，在化学本质上是相同的。例如 1mol 的葡萄糖在体内氧化和在体外燃烧都是产生 CO２和 H２O，放出的总能量都是 2 867.5kJ。这并不奇怪，因为氧化作用释放的能量等于这 一物质所含化学能与其氧化产物所含的化学能差，放出的总能量的多少与该物质氧化的途 径无关，只要在氧化后所生成的产物相同，放出的总能量必然相同。但是，由于生物氧化 是在活细胞内进行的，故它与有机物在体外燃烧有许多不同之处，即生物氧化有它本身的 特点： （1）有机物在空气中燃烧时，CO２和 H２O 的生成是空气中氧直接与碳、氢原子结合的 产物。而有机物在细胞中氧化时，CO２是在代谢过程中经脱羧反应释放出来的，H２O 的生 成则是通过更复杂的过程完成的。 （2）生物氧化是在一系列酶的催化下、在恒温恒压下进行的反应，而有机分子在体外 燃烧时需要高温。 （3）生物氧化所产生的能量是逐步发生、分次释放的。这种逐步分次的放能方式，不 会引起体温的突然升高，而且可使放出的能量得到最有效的利用。与此相反，有机物在体 外燃烧产生大量的光和热，且能量是骤然放出的。 （4）生物氧化过程中产生的能量一般都贮存于一些特殊的化合物[主要是腺三磷(ATP)] 中。电子由还原型辅酶传递到氧的过程中形成大量的 ATP，占全部生物氧化产生能量的绝 大部分。例如，1个葡萄糖分子氧化时生成36 个 ATP 分子，其中 32 个是还原型辅酶氧化 时得到的