第06章代谢总论与生物能学.ppt

生物体的化学组成 自然界所有的生命物体都由三类物质组成水、无机离子和生物分子 生命体的元素组成 组成生命体的物质是极其复杂的。但在地球上存在的92种天然元素中，只有28种元素在生物体内被发现 第一类元素：包括C、H、O和N四种元素，是组成生命体最基本的元素。这四种元素约占了生物体总质量的99%以上。 第二类元素：包括S、P、Cl、Ca、K、Na和Mg。这类元素也是组成生命体的基本元素。 第三类元素：包括Fe、Cu、Co、Mn和Zn。是生物体内存在的主要少量元素。 第四类元素：包括Al、As、B、Br、Cr、F、Ga、I、Mo、Se、Si等。 生物分子 生物大分子 糖 G6（葡萄糖） F（果糖） 脂 FA（脂肪酸）＋甘油 核酸 5种含氮碱基（A、G、T、C、U） 蛋白质 20种氨基酸 有机小分子 维生素、辅酶、激素、有机酸、色素等。 生物复杂多样，但在分子水平具有简单同一性。 新陈代谢 同化作用 吸收与合成 生长、发育、生殖 异化作用 排泄与分解 衰老、死亡 是生命的必然的两个部分 第一节 代谢总论 1、细胞如何从其环境中摄取能量 和还原能力？(分解代谢） 2、细胞如何合成其大分子的构造 单元？（合成代谢） 这些过程是由许多高度整合、相互交织的化学反应来完成的。 营养物质在生物体内所经历的一切化学变化总称为新陈代谢（metabolism)，简称代谢。 三、代谢的研究方法之1：使用抑制剂 ★酶抑制剂或呼吸电子抑制剂可以使代谢或呼吸电子传递途径受阻，积累中间产物，利于测定 第二节 生物能学 第二节 生物能学（生物化学中的热力学） 热力学在生物化学中最基本的用处在于判断一个过程是否能够发生。 有关热力学的一些基本概念： 一、体系：热力学中的体系（system）是在一限定范围内的物质。宇宙的其余部分的物质称为环境（surroundings）。 开放体系：体系与环境之间既有能量传递又有物质交换； 封闭体系：体系与环境之间只有能量传递没有物质交换； 隔离体系：体系与环境之间没有能量传递也没有物质交换。 三、熵和热力学第二定律 ●自由能的概念：1878年，J.W.Gibbs 把热力学第一定律和第二定律结合起来，提出了自由能这一函数。 三、熵和热力学第二定律 △G是判断一个化学反应能否向某个反向进行的根据，△G是负值表示反应可自发进行。△G和反应的速度、变化的途径无关，也不说明反应的速率如何。 四、反应的标准自由能变化及其与平衡常数的 关系 考虑反应 ： A+B===C+D 此反应的△G为： △G=△G0+RT ln[C][D]/[A][B] △G0为标准自由能变化 R为气体常数 T为绝对温度 若将标准状况的pH规定为7.0，将pH=7.0时的标准自由能变化用△G0′表示，可以导出反应的标准自由能与平衡常数之间的关系。 反应的标准自由能变化 及其与平衡常数的关系 平衡时，△G=0  0=△G0′+RT ln[C][D]/[A][B] 因此，△G0′= —RT ln [C][D]/[A][B] 令 K′eq=[C][D]/[A][B] 则得：△G0′= —RT lnK′eq △G0′= —2.303 RT logK′eq 需要强调的是，自发反应的判断依据是△G值，而不是△G0′值，△G值为负即此反应能够自发进行。 利用平衡常数求出 △G0′和 △G 举例 例：当二羟丙酮磷酸与甘油醛-3-磷酸互变达到平衡时，甘油醛-3-磷酸与二羟丙酮磷酸的浓度比是0.0475（25℃，pH7）。甘油醛-3-磷酸的浓度为3×10-6mol/L，二羟丙酮磷酸的浓度为2×10-4mol/L，求出该反应的△G0′与△G值。 利用