8+9生物能学和代谢总论.ppt

热力学第二定律：说的是只有当体系及其周围的熵之和增加时，过程才能自发地进行。对于自发过程ΔS体系+ΔS环境0 根据热力学第二定律，可以了解在机体内哪些过程可能发生，推测哪些因素是某一过程发生的条件。例如，形成一个高度有序的生物结构是可能的，因为这种体系的熵减少被周围环境的熵增加所补偿；生物体内部所有不可逆过程的发生是可能的，它可不断地从周围环境吸取负熵来维持生存，新陈代谢使机体成功地向周围环境释放正熵。 生物体能量代谢的基本规律：生命机体是高度组织化和有序性的开放系统，在与环境进行物质和能量代谢时亦遵循热力学定律。 热力学第一定律：系统能量守恒定律。 热力学第二定律：系统能量转变并不是完全用于做功的，部分能量损失使得系统混乱度增加。即自发过程系统总熵升高，体系达平衡时熵最大。 1、自由能（free energy）:指体系中，能够对环境做功的那一部分能量。又称Gibbs自由能，用符号G表示。 G = H－TS G ：自由能，△H：焓，T：绝对温度，S：熵 2、△G：一个状态的自由能的绝对值无法直接测得，引入ΔG(状态变化引起的系统自由能的增量)。 △G = G产物 — G反应物 = △H－T△S ΔG 0，反应放能，可自发进行； ΔG 0，反应吸能，不可自发进行； ΔG =0, 过程处平衡状态。 标准自由能变化：在规定的标准条件下的自由能变化，用△G 表示。 标准条件：25℃，1个大气压，反应物和产物初始浓度1M。 ΔG 0，反应放能，可自发进行； ΔG 0， 反应吸能，不可自发进行； ΔG =0, 过程处平衡状态。 （一）生物体内氧化还原反应的方式： 脱氢(加氢) 加氧(脱氧) 失电子(得电子) ?一、氧化还原反应与氧化还原电势 （二）标准氧化还原电势（E　） ?二、氧化还原电位与自由能的关系 A B ΔG ′=－nFΔE ′ ΔE ′= ΔE ′电子受体 - ΔE ′电子供体 n：转移的电子数， F：法拉第常数。 当ΔE ′﹥0， ΔG 为负值，反应能自发进行。 当ΔE ′﹤0，ΔG 为正值，反应不能自发进行。 例题：计算下反应式ΔG°′ 见书P262 一、 生物体内的高能化合物和高能键 1、高能化合物：一般将水解时能够释放－25 kJ /mol更大负值以上自由能的化合物称为高能化合物。 2、生物化学中的高能键：是指具有高的基团转移势能或水解时释放较多自由能的磷酯键或硫酯键。高能键是不稳定的键。 高能化合物类型 二、ATP在生物能学中的作用 在ATP分子结构中，存在两种不稳定因素： 静电斥力 相反共振现象 　　第一、 ATP是细胞放能反应和吸能反应的主要化学偶联物(生物体的能量货币)。 生物能源物质释放的能量先使ADP和Pi合成ATP；在生物体进行吸能反应(各种耗能的生命活动)时ATP又水解成ADP和Pi，释放能量。 ATP-ADP循环是能量交换中枢 基团转移势：该基团发生在水解反应时的自由能的变化。 ATP水解时的基团转移势位于多种磷酸化合物的中间： 可以从高能量的化合物接受磷酸基团，再将～Pi转移给基团转移势较小的化合物。 激酶：以ATP为磷酸基团的中间载体，催化适当受体分子磷酸化或脱磷酸化的酶。 磷酸肌酸：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。在这些组织中，当其发生快速反应时对ATP需要瞬间增大，超过一般条件下ATP的合成能力，因而在这些组织中，当ATP过多时，以磷酸肌酸式贮能；ATP不足时，磷酸肌酸转化为ATP。 磷酸精氨酸：是无脊椎动物肌肉中的储能物质。 第九章　代谢(metabolism)总论 糖类脂类氨基酸和核苷酸之间的代谢联系  第一节 概 述 几个概念 1.代谢 ：(metabolism) 活细胞中所有化学变化的总称，是生命最基本的特征，通过代谢，生物与环境进行物质、能量和信息的交换。 2. 中间代谢： (intermediary metabolism) 指代谢中的一系列的酶促反应。 3. 代谢物：(metabolite) 代谢反应中任一反应物、中间物或产物的统称。 第二节 分解代谢和合成代谢 脂肪代谢和糖代谢 生物氧化的三个阶段 糖的分解代谢和糖异生的关系 分解合成两用途径 新陈代谢的功能 新陈代谢的三个特点： 1、新陈代谢的过程是由多步反应步骤完成的，且顺序性很强，环环相扣。 2、反应条件比较温和，均由酶且往往是由多酶系统或变构酶催化下逐步完成，代谢效率极高。 3、表