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生物氧化的方式与特点

时间:2022-02-11 理论教育 版权反馈
【摘要】:生物体内物质氧化的方式与一般化学上的氧化反应完全相同,有加氧反应、脱氢反应和脱电子反应等类型,其中以脱氢和脱电子为常见的生物氧化方式。生物氧化与一般体外氧化的原理及结果相同,它们均需消耗氧气,最终生成二氧化碳和水并释放大量的能量。而生物氧化是在生物体内,近乎中性的水溶液环境中进行的,反应温度为37℃,在一系列酶的催化下,物质被逐步氧化分解且逐步释放能量,释放的能量总和与体外燃烧相同。

(一)生物氧化的方式

生物体内物质氧化的方式与一般化学上的氧化反应完全相同,有加氧反应、脱氢反应和脱电子反应等类型,其中以脱氢和脱电子为常见的生物氧化方式。从原子结构来看,氢原子是由一个质子(H)和一个电子(e)组成的,因此,脱氢反应实质上亦可看作脱电子反应。

1.脱氢反应 代谢物脱去两个氢原子而被氧化,例如:

2.脱电子反应 代谢物在反应中失去电子(e),也是氧化反应,例如:

3.加氧反应 代谢物分子中直接加入一个氧原子或者一个氧分子,都是加氧反应,例如:

与氧化反应相反,脱氧、加氢和得电子属于还原反应。氧化反应与还原反应不能孤立进行,通常偶联在一起,即一种物质被氧化的同时必须有另一种物质被还原,所以氧化和还原总是在一个反应中同时进行。氧化还原反应的基本原理是电子或氢的转移。失去电子或氢的物质被氧化,称为供电子体或供氢体;得到电子或氢的物质被还原,称为受电子体或受氢体;既可接受电子或氢又能供给电子或氢的物质,具有传递电子或氢的作用,称为递电子体或递氢体。

(二)生物氧化的特点

生物氧化与一般体外氧化的原理及结果相同,它们均需消耗氧气,最终生成二氧化碳和水并释放大量的能量。但是它们的氧化形式和氧化条件却有所不同。

物质在体外燃烧需在高温、强酸或强碱的环境中进行,且反应剧烈,瞬间完成,并常常一直氧化到底,骤然释放大量的热能。而生物氧化是在生物体内,近乎中性的水溶液环境中进行的,反应温度为37℃,在一系列酶的催化下,物质被逐步氧化分解且逐步释放能量,释放的能量总和与体外燃烧相同。由于生物氧化产生的能量是逐步释放的,有利于机体以高能磷酸化合物的形式储存和利用,一般约40%的能量转移给ATP及其他高能磷酸化合物,供机体利用和储存,其余约60%的能量以热能的形式散发,用来维持体温

另外,生物氧化过程中二氧化碳主要是通过有机酸脱羧反应产生的,而不是碳与氧气的直接化合生成。

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