8-1 生物能学与生物氧化.ppt

1.3.3 标准电位与标准自由能 ∴ ?Go’ = -nF ?Eo’＝ - 46.124 ?Eo’ 2.303 RT logkeq = nF?Eo’ 氧化还原反应所构成的电池所做的最大功 1.3 氧化还原电位与自由能 例题4： 将乳酸脱氢酶（LDH)加入丙酮酸溶液中，同时溶液中还含有NAD+和NADH，这一反应系统处于标准条件下，求这一氧化还原反应的自由能变化。 解：反应式中 pyruvate + NADH?H+ lactate + NAD+ 有两个电偶： pyruvate + 2e- + 2H+ lactate Eo’= -0.19 V NAD+ + 2e- + 2H+ NADH?H+ Eo’= -0.32 V 电势差：?Eo’= E+极o’– E-极o’ = -0.19 – (-0.32) = +0.13 V 1.3 氧化还原电位与自由能 将?Eo’ = +0.13 V 代入公式： ΔGo’ = -nF ΔEo’ ∴ ΔGo’ = -nF ΔEo’ = -2 × 23063 × 0.13 = -5969 (cal/mol) = -24974 (J/mol) 如果在非标准状态，则应将反应物的浓度代入公式，求出实际电位差： 1.3 氧化还原电位与自由能 2.1 高能化合物定义： 高能化合物是指含有通过高能键连接的转移势高的基团的化合物。 生物化学中：高能键是指该键在水解或断裂时可以放出大量的自由能，以~表示。 第二节 高能化合物 在生物体内，最重要和最主要的高能化合物是高能磷酸化合物。 一般将含有5000卡/mol(20.92 kJ/mol)以上的自由能的磷酸化合物叫做高能磷酸化合物。 “高能”化合物 按键型分四类 磷氧键型 氮磷键型 硫酯键型 甲硫键型 酰基磷酸化合物 焦磷酸化合物 烯醇式磷酸化合物 2.2 “高能化合物”的类型 (1)酰基磷酸化合物 3-磷酸甘油酸磷酸 乙酰磷酸 ΔGo’= -10.1 kCal/mol = -42.2 kJ/mol ΔGo’= -11.8 kCal/mol = -49.3 kJ/mol 2.2.1 磷氧键型（—O~P) (1)酰基磷酸化合物 氨甲酰磷酸 酰基腺苷酸 氨酰基腺苷酸 2.2.1 磷氧键型（—O~P) （2）焦磷酸化合物 ATP（三磷酸腺苷） 焦磷酸 ΔGo’=-7.3 kCal/mol =-30.5 kJ/mol 2.2.1 磷氧键型（—O~P) 酸酐键 磷酯键 （3）烯醇式磷酸化合物 磷酸烯醇式丙酮酸 ΔGo’= -14.8 kCal/mol = -61.9 kJ/mol 2.2.1 磷氧键型（—O~P) 磷酸肌酸 磷酸精氨酸 这两种高能化合物在生物体内起储存能量的作用。 ΔGo’= -10.3 kCal/mol = -43.1 kJ/mol ΔGo’= -7.7 kCal/mol = -32.2 kJ/mol 2.2.2 氮磷键型（—N~P) H 酰基辅酶A 2.2.3 硫酯键型 S-腺苷甲硫氨酸 2.2.4 甲硫键型 甲基的活性供体 2.3 ATP在生物能学中的位置 磷酸肌酸 PEP 2.3.1 ATP是生物能量的载体 ATP-ADP系统是化学能转移的媒介 ADP是接受高能磷酸键的受体 ATP是转移高能磷酸键的供体 细胞内几乎所有的磷酸基转移反应的酶对ATP-ADP系统是专一性的 ATP提供能量时主要是通过基团转移的形式，或转移磷酸基团，或转移AMP 2.3 ATP在生物能学中的位置 产物 分解代谢 （氧化作用） 光合作用 底物 ATP ADP ~p 机械能(运动) 化学能(合成) 渗透能(分泌、吸收) 电能(生物电) 热能(体温、发酵热） 光能(生物发光) 2.3 ATP在生物能学中的位置 ATP是细胞内的“能量通货” ATP是细胞内磷酸基团转移的中间载体 ～P ～P ～P ～P ATP ～P 0 2 10 8 6 4 12 14 磷酸基团转移能 磷酸烯醇式丙酮酸 3-磷酸甘油酸磷酸 磷酸肌酸 （磷酸基团储备物） 6-磷酸葡萄糖 3-磷酸甘油 2.3 ATP在生物能学中的位置 2.3.2 ATP水解的标准自由能变化及其结构基础 ATP中存在两个磷酸酐键，每个酸酐键的水解都释放出大量的自由能：: ?Go’ = -30.5