
【化】 bio-oxidation
being; biota; creature; life; living beings; organism
【化】 biology
【醫】 bio-; living being; organism
【化】 adduction
生物氧化作用(Biological Oxidation)是生物體内通過酶催化反應将有機物質分解并釋放能量的代謝過程。其核心在于通過電子傳遞鍊(Electron Transport Chain)将還原性物質(如NADH、FADH₂)中的化學能轉化為三磷酸腺苷(ATP),同時消耗氧氣并生成水。該過程主要發生于真核生物的線粒體内膜或原核生物的細胞膜上。
生物氧化作用包含脫氫、遞氫和受氫三個階段。底物(如葡萄糖、脂肪酸)在脫氫酶作用下釋放氫原子,産生的電子通過細胞色素系統傳遞,最終與氧結合生成水。能量通過氧化磷酸化儲存在ATP中,其總反應式可表示為:
$$
text{C}6text{H}{12}text{O}_6 + 6text{O}_2 → 6text{CO}_2 + 6text{H}_2text{O} + text{能量(ATP)}
$$
此過程遵循熱力學定律,能量轉化效率約為34%(參考:Lehninger生物化學教材。
在生物工程中,生物氧化原理被用于污水處理(如活性污泥法)和生物燃料電池開發。醫學領域則通過研究線粒體氧化功能障礙,探索神經退行性疾病的治療策略(參考:Cell代謝疾病研究。
生物氧化作用是生物體内有機物通過一系列酶促反應逐步分解,釋放能量并生成ATP的過程。其核心是通過電子傳遞鍊将儲存的化學能轉化為可直接利用的生物能,主要分為以下要點:
基本定義
生物氧化是細胞将糖類、脂肪、蛋白質等有機物分解為CO₂和H₂O,同時通過電子傳遞鍊釋放能量并合成ATP的過程。與體外燃燒不同,它是在溫和條件下由酶催化、分步驟完成的。
主要階段
關鍵特點
生物學意義
為細胞代謝提供直接能源(ATP),同時中間産物為其他生物合成提供原料(如氨基酸、脂類前體)。其效率遠高于無氧呼吸,是高等生物能量代謝的核心途徑。
相關擴展
在缺氧條件下,生物體會通過無氧呼吸(如乳酸發酵)暫時替代,但産能效率顯著降低。此外,某些微生物可利用硫、硝酸鹽等替代氧氣作為最終電子受體。
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