合成与分解2.生物化学反应与代谢调节3.代谢研究方法新陈代谢总论一.PPT

苯丙酮尿症 苯丙氨酸代谢途径关系到三种遗传病 尿黑酸病 白化病 苯丙酮尿症 第十八章 生物能学 以物质代谢为基础，与物质代谢伴随发生的蕴藏在化学物质中的能量转化叫~（Energetic Metabolism） 生物体的一切生命活动都需要能量 太阳能是最根本的能量来源 自养 + 异养 光合磷酸化 氧化磷酸化 食 物 链 1.生物化学的反应方向与ΔG 有关 自由能：生物体（或恒温恒压）用以作功的能量。在没有作功条件时，自由能转变为热能丧失。 熵：混乱度或无序性，是一种无用的能。 ΔG = ΔH - TΔS 对于 A +B ←→ C +D ΔG = ΔG°+ RT lnK，若平衡时ΔG =0，则 ΔG°= -2.303RTlgK ，K=[C][D]/[A][B] ΔG°是标准条件下的自由能变化 即25℃ ，1 atm，浓度1mol/L 在生物体内还用ΔG°/表示pH = 7时的变化 若ΔG 0，反应不能进行，需要提供能量 若ΔG 0，反应可以进行 若ΔG =0，反应达到平衡，正逆反应均可进行 ΔG = ΔH - TΔS ΔG = ΔG°+ RT lnK 标准自由能的变化ΔG°等于： 产物的标准生成自由能总和—反应物标准生成自由能总和 每一种物质的标准生成自由能是固定的，可查表得知 若ΔG 0，反应可以自发进行，但与反应速度无关，如还要催化剂降低活化能等 大多数的生物化学反应 ΔG°接近0 反应方向通过浓度调节 谁浓度高就作为反应物，如： 磷酸肌酸 + ADP 肌酸 + ATP 肌酸激酶 对于远离平衡状态的化学反应： 一般位于代谢反应的前期 ΔG°0,改变浓度不会改变方向 使整个代谢途径不可逆，成为约束步骤 限速酶像大坝： 控制水不倒流 别构（反馈）控制水流速 ATP是生物体能量流通的货币 　　　一个代谢反应释出的能量贮入ATP，ATP所贮能量供另一个代谢反应消耗能量时使用。 不管是自养还是异养它们以： 2、ATP的递能作用 蛋白质分子的磷酸化：蛋白质分子从ATP获得磷酸基后即获得能量，其构象发生变化（活化） ATP 能量+ADP 去磷酸化：获得能量的蛋白质分子进行生物学做功，脱去磷酸基，恢复原来的构象 ADP+能量 ATP ATP 结构 O HOH2C OH OH OH 1′ 2′ 3′ 4′ 5′ 核 糖 N N N N H H H H 9 腺嘌呤 P O- -O— O ‖ AMP O P O- -O— O ‖ ~ ADP ATP P O- -O— O ‖ ~ ATP、ADP、无机磷酸构成能量传递系统 ATP 作为 能量流通的货币 循环利用 生物体把能量用在生命活动的各个方面 生物体把能量用在生命活动的各个方面 提供自由能做工的除了ATP外还有其他的核苷三磷酸 在体内能量代谢中的作用： ATP——能量“货币” UTP——？ CTP——？ GTP——？ 第二信使——cAMP ATP分子一旦形成，在不到一分钟马上用完 Why？ ATP不是能量储存形式，而是能量的传递形式，能够被生物直接利用 成人每天需用40Kg的ATP 是否有非ATP的传递形式呢？ 另一种能量传递途径： 高能的氢原子或电子与辅酶结合 高能的氢原子或电子由脱氢反应产生 3、辅酶的递能作用 烟酰胺辅酶 黄素辅酶 泛酸辅酶 烟酰胺辅酶的递能作用 辅酶I与辅酶II 黄素辅酶的递能作用 可接受2个电子和2个氢原子 氧化型 还原型 FADH2 NAD+ + 2H+ + 2e——NADH + H+ 200多种脱氢酶 FAD++1H++1e——FADH（半醌） FADH+1H++1e——FADH2 许多脱氢酶的辅酶 泛酸辅酶的递能作用 Co A Co A-SH 接受或提供乙酰基 乙酰辅酶A是许多代谢的中间产物（如糖、脂等） 简写：乙酰-Co A或CH3-CO-S CoA 是乙酰基的活化形式 乙酰-CoA的硫酯键与ATP的高能磷酸键相似，水解放出大量的自由能 除了ATP与乙酰CoA外，体内还有哪些高能物质呢？ 磷酸酯类化合物在生物体的能量转换过程中起者重要作用。许多磷酸酯类化合物在水解过程中都能够释放出自由能。底物水平磷酸化 一般将水解时能够释放21 kJ /mol（5千卡/mol)以上自由能（?G? -21 kJ / mol）的化合物称为高能化合物。 ATP是生物细胞中最重要的高能磷酸酯类化合物。 3、高能化合物 高能化合物 磷酸化合物 非磷酸化合物 磷氧型 磷氮型 硫酯键化合物 甲硫键化合物 烯醇磷酸化合物 酰基磷酸化合物 焦磷酸化合物 乙酰磷酸 10.1千卡/摩尔 1，3-二磷酸甘油酸 11.8千卡/摩尔 (1)酰基磷酸化合物 磷酸