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公卫执业医师生物化学考点:生物氧化

时间:2020-08-10 13:02:47 考试辅导 我要投稿

公卫执业医师生物化学考点:生物氧化

  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。下面是应届毕业生小编为大家整理的公卫执业医师生物化学考点:生物氧化,希望对大家有所帮助。

公卫执业医师生物化学考点:生物氧化

  生物氧化

  一、生物能学的几个概念

  (一) 化学反应中的自由能变化及其意义

  1、 化学反应中的自由能

  自由能:在一个体系中,能够用来做有用功的那一部分能量称自由能,用符号G表示。

  在恒温、恒压下进行的化学反应,其产生有用功的能力可以用反应前后自由能的变化来衡量。

  自由能的变化:△G = G   产物 — G反应物 = △H —T△S

  △G 代表体系的自由能变化,△H代表体系的焓变化,T代表体系的绝对温度,△S代表体系的熵变化。

  焓与熵都是体系的状态函数。

  焓代表体系的内能与压力P*体积V之和:H = U + P*V dH = dU + P*dV + V*dP

  熵代表体系中能量的分散程度,也就是体系的无序程度:△S = dQ/T ,△S = △S体系+△S环境 ,只有△S≥0,过程才能自发进行。

  2、 △G是判断一个过程能否自发进行的根据

  △G<0,反应能自发进行,能做有用功。

  △G>0,反应不能自发进行,必须供给能量。

  △G=0,反应处于平衡状态。

  一个放热反应(或吸热反应)的总热量的变化(△H),不能作为此反应能否自发进行的判据,只有自由能的变化才是唯一准确的指标。

  △G<0仅是反应能自发进行的必要条件,有的反应还需催化剂才能进行,催化剂(酶)只能催化自由能变化为负值的反应,如果一个反应的自由能变化为正值,酶也无能为力。

  当△G为正值时,反应体系为吸能反应,此时只有与放能反应相偶联,反应才能进行。

  (二) 标准自由能变化及其与化学反应平衡常数的关系

  aA+bB → cC+dD

  标准自由内能变化:在规定的标准条件下的自由能变化,用△G°表示。

  标准条件:25℃,参加反应的物质的浓度都是1mol∕L(气体则是1大气压)。若同时定义pH =7。0,则标准自由能变化用△G°′表示。

  对于一个溶液中的化学反应:

  aA + bB → cC + dD

  当反应达到平衡时,△G = 0

  K′是化学反应的平衡常数,因此,△G°′ 也是一个常数。

  常见物质的标准生成自由能△G°′已经列在各种化学手册中,可以根据△G°′= —RT lnK的公式求出平衡常数K′。

  P15 举例说明如何用K′求出△G °′ 和△G

  从例子可以看出△G °′和△G实际上是两个不同条件下的自由能变化值。

  (1) △G°′是标准条件下的自由能变化,既反应物A、B、C、D的起始浓度都为1mol/L,温度为25℃,pH=7。0时的△G。每一个化学反应都有其特定的标准自由能变化(既△G °′),是一个固定值,

  △G是任意给定条件下的自由能变化,它是反应物A、B、C、D的起始浓度、温度、pH的状态函数,在一个自发进行的化学反应中,自由能总是在降低,△G总是负值,随着反应向平衡点的趋近,△G的绝对值逐渐缩小,直到为0。

  (2) 从△G°′= —RT lnK′,可以求出K′及△G °′,根据△G °′、△G 与K′可以判断任何条件下反应进行的方向及程度。

  (三) 自由能变化的可加和性。

  在偶联的几个化学反应中,自由能的总变化等于每一步反应自由能变化的总和。

  例如:Glc+ATP→G—6—P+ADP(总反应)

  第一步,Glc+Pi→G—6—P+H2O,此反应不能自发进行。

  第二步,ATP+H2O→ADP+Pi

  总反应:Glc+ATP→G—6—P+ADP。

  因此,一个热力学上不能进行的反应,可与其它反应偶联,驱动整个反应进行。此类反应在生物体内是很普遍的。

  二、 高能磷酸化合物

  高能化合物:水解时释放20。1kj/mol及以上自由能的化合物。

  高能磷酸化合物:水解每摩尔磷酸基能释放20。1kj/mol以上能量的磷酸化合物。

  (一) 高能化合物的类型

  1、 磷氧键型。

  (1)、 酰基磷酸化合物。

  3—磷酸甘油酸磷酸,乙酰磷酸,氨甲酰磷酸,酰基腺苷酸,氨酰腺苷酸。

  (2)、 焦磷酸化合物。

  无机焦磷酸,ATP,ADP

  (3)、 烯醇式磷酸化合物。

  磷酸烯醇式丙酮酸。

  2、 氮磷键型。

  磷酸肌酸,磷酸精氨酸。

  3、 硫酯键型。

  3’一磷酸腺苷一5’一磷酰硫酸,酰基辅酶A。

  4、 甲硫键型。

  S一腺苷甲硫氨酸。

  (二) ATP的特殊的作用。

  1、 是细胞内产能反应和需能反应的化学偶联剂。

  2、 在磷酸基转移中的作用 。

  Glc进入血液中,唯一出路是磷酸化。G—6—P是Glc的一种活化形式。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,能参与脂肪合成。甘油激酶:甘油+ATP→3一磷酸甘油+ADP。

  (三) 磷酸肌酸、磷酸精氨酸的储能作用

  磷酸肌酸是易兴奋组织(如肌肉、脑、神经)唯一的能起暂时储能作用的物质。

  磷酸精氨酸是无脊椎动物肌肉中的储能物质

  三、 生物氧化、氧化电子传递链和氧化磷酸化作用

  (一) 生物氧化的概念和特点。

  糖,脂,蛋白质等有机物质在细胞中进行氧化分解,生成CO2,H2O并释放出能量,这个过程称生物氧化。

  生物氧化是需氧细胞呼吸代谢过程中的一系列氧化还原作用,又称细胞氧化或细胞呼吸。

  特点:反应条件温和,多步反应,逐步放能。

  生物氧化在活细胞中进行,pH中性,反应条件温和,一系列酶和电子传递体参与氧化过程,逐步氧化,逐步释放能量,转化成ATP。

  真核细胞,生物氧化多在线粒体内进行,在不含线粒体的原核细胞中,生物氧化在细胞膜上进行。

  生物氧化的三阶段:

  第一阶段:多糖,脂,蛋白质等分解为构造单位——单糖、甘油与脂肪酸、氨基酸,该阶段几乎不释放化学能。

  第二阶段:构造单位经糖酵解、脂肪酸β氧化、氨基酸氧化等各自的降解途径分解为丙酮酸、乙酰CoA等少数几种共同的中间代谢物物,这些共同的中间代谢物在不同种类物质的代谢间起着枢纽作用。该阶段释放少量的能量。

  第三阶段:丙酮酸、乙酰CoA等经过三羧酸循环彻底氧化为CO2、H2O。释放大量的能量。

  在第二、第三阶段中,氧化脱下的电子经过一个氧化的电子传递过程(氧化电子传递链)最终传给O2,并生成ATP,以这种方式生成ATP的作用称为氧化磷酸化作用,它是一种很重要的将生物氧化和能量生成相偶连的机制。

  生物氧化的终产物是CO2和H2O,CO2的形成是通过三羧酸循环过程,H2O则是在电子传递过程的最后阶段生成。

  (二) 氧化电子传递过程

  生物氧化过程中形成的还原型辅酶(NADH和FADH2),通过电子传递途径,使其重新氧化,此过程称为电子传递过程。

  在电子传递过程中,还原型辅酶中的氢以负质子(H — )形式脱下,其电子经一系列的电子传递体(电子传递链)转移,最后转移到分子氧上,质子和离子型氧结合生成H2O。