生物氧化生物能学的几个概念一.ppt

第十二章 生物氧化 第一节????? 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 △G0，反应能自发进行，能做有用功。 △G0，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。 △G0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 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 o / 和△G 从例子可以看出△G o / 和△G实际上是两个不同条件下的自由能变化值。 （1） △G o /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 o /），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 o / = -RT lnK/，可以求出K/及△G o /，根据△G o /、△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。 四、? 高能磷酸化合物 高能化合物：水解时释放5000卡/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5000cal以上能量的磷酸化合物。 P21 表10-2 某些磷酸化合物水解时的标准自由能变化。 （一）?? 高能化合物的类型 P18—19 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 P23 磷酸肌酸是易兴奋组织（