三、生物氧化的基本过程 需氧生物细胞内糖、脂肪、氨基酸等分子所途经的各自分解过程，将在有关章、节中 叙述。这些有机物在氧化分解途径中所形成的还原型辅酶，包括NADH和FADH:,通过 电子传递途径，使其再重新氧化。在这个过程中，还原型辅酶上的氢以质子形式脱下，其 电子沿着一系列的电子传递体转移（称为电子传递链），最终转移到分子氧，使氧激活， 质子和离子型氧（激活后的氧）结合生成水。在电子传递过程中释放的能量则使ADP和 无机磷结合形成ATP。ATP是生物体内最重要的高能中间物，参与体内众多的需能反应。 第二节生物氧化过程中的某些能量问题 一、自由能的概念 在热力学概念中对生物化学特别有用的是自由能。自由能是一个化合物分子结构中所 固有的能量，是一种能在恒温怛压下做功的能量。一种物质A自由能的含量是不能用实验 方法测得的。但是在一个化学反应中，当A转化为B时 A≥B (7.1) 其自由能的变化（△G),即A转化为B时所得到的最大的可利用的能量是可以测定的。 如果产物B自由能的含量(G)比反应物A自由能的含量(G)小，则4G为负值，即： △G=G一GA=负值（当GA>G时） 当△G为负值时，便意味者反应进行时自由能降低。同样，当B逆转为A时，自由能 则增加，亦即△G为正值。实验证明：当自由能降低（即△G为负）时反应能自发地进行： 反之，则必须采取某种方式供给能量才能推动反应进行。△G为负值的反应称为“放能反 应”(exogonic reaction),而△G为正值的反应则称为“吸能反应”(endogonic reaction) 实验还证明，虽然在某一过程中△G为负值，但与反应的速率无关。例如，葡萄糖可 被0，氧化成C0,和H,0,其方程式如下： C.H,0。+60 →6C02+6H,0 (7.2) 此反应的△G是一个很大的负值（约为2870J/mo),但是这一相当大的△G与反应速率没 有关系。当葡萄糖在一弹式量热计bomb calorimeter)中有催化剂存在时，它可在几秒钟内 发生氧化。在大多数生物体中，上述反应可在数分钟到数小时内完成，但是把葡萄糖放在 玻璃瓶中，即使有空气也可以存放数年而不氧化。 现在的化学理论认为，决定一个反应的反应速率的因子是这一过程的活化能(activation energy)。反应(7.1I)进行时必须经过一个中间物或活化的复合物即A):而由A转化为 A*必须消耗能量，如果所需的能量不大，即此反应具有较低的活化能，则反应容易进行。 如果所需的能量很大，则只有少量A能转化为B。必须供给足够的能量以克服此反应的能 量障碍，才能使反应顺利进行。催化剂包括酶在内)的作用就是降低其活化能而使反应能 够进行 反应(7.1)的自由能变化△G可表示如下： 178 178 三、生物氧化的基本过程 需氧生物细胞内糖、脂肪、氨基酸等分子所途经的各自分解过程，将在有关章、节中 叙述。这些有机物在氧化分解途径中所形成的还原型辅酶，包括 NADH 和 FADH２，通过 电子传递途径，使其再重新氧化。在这个过程中，还原型辅酶上的氢以质子形式脱下，其 电子沿着一系列的电子传递体转移（称为电子传递链），最终转移到分子氧，使氧激活， 质子和离子型氧（激活后的氧）结合生成水。在电子传递过程中释放的能量则使 ADP 和 无机磷结合形成 ATP。ATP 是生物体内最重要的高能中间物，参与体内众多的需能反应。 第二节 生物氧化过程中的某些能量问题 一、自由能的概念 在热力学概念中对生物化学特别有用的是自由能。自由能是一个化合物分子结构中所 固有的能量，是一种能在恒温怛压下做功的能量。一种物质 A 自由能的含量是不能用实验 方法测得的。但是在一个化学反应中，当 A 转化为 B 时 A B （7．1） 其自由能的变化（ΔG），即 A 转化为 B 时所得到的最大的可利用的能量是可以测定的。 如果产物 B 自由能的含量(GＢ)比反应物 A 自由能的含量（GＡ）小，则ΔG 为负值，即： ΔG ＝ GＢ 一 GＡ ＝ 负值 (当 GＡ＞GＢ时) 当ΔG 为负值时，便意味着反应进行时自由能降低。同样，当 B 逆转为 A 时，自由能 则增加，亦即ΔG 为正值。实验证明：当自由能降低（即ΔG 为负）时反应能自发地进行； 反之，则必须采取某种方式供给能量才能推动反应进行。ΔG 为负值的反应称为“放能反 应”(exogonic reaction)，而ΔG 为正值的反应则称为“吸能反应”(endogonic reaction)。 实验还证明，虽然在某一过程中ΔG为负值，但与反应的速率无关。例如，葡萄糖可 被 O２氧化成 CO２和 H２O，其方程式如下： C６H１２O６+6O２ 6CO２+6H２O （7．2） 此反应的ΔG 是一个很大的负值(约为 2870kJ／mol)，但是这一相当大的ΔG 与反应速率没 有关系。当葡萄糖在一弹式量热计(bomb calorimeter)中有催化剂存在时，它可在几秒钟内 发生氧化。在大多数生物体中，上述反应可在数分钟到数小时内完成，但是把葡萄糖放在 玻璃瓶中，即使有空气也可以存放数年而不氧化。 现在的化学理论认为，决定一个反应的反应速率的因子是这—过程的活化能(activation energy)。反应(7．1)进行时必须经过一个中间物或活化的复合物(即 A*)；而由 A 转化为 A*必须消耗能量，如果所需的能量不大，即此反应具有较低的活化能，则反应容易进行。 如果所需的能量很大，则只有少量 A 能转化为 B。必须供给足够的能量以克服此反应的能 量障碍，才能使反应顺利进行。催化剂(包括酶在内)的作用就是降低其活化能而使反应能 够进行。 反应(7．1)的自由能变化ΔG 可表示如下：