生物物理学导论-08省名师优质课获奖课件市赛课一等奖课件.pptVIP

生物物理学导论-08;5.1生物能量流;第3页;光合作用;光合作用过程;还原剂随即用于将二氧化碳还原为糖，

12H2X+6CO2—(HCOH)6+6H2O+12X

这一反应中无需光。所以，光合作用整个反应能够写作

12H2X+6CO2+光—(HCOH)6+6H2O+12X

;对于这些有机体，总反应就变为

6H2O+6CO2+光—(HCOH)6+6O2

这是通常熟知形式。这一方程左侧能量项(光)是被吸收光电磁能，能量在方程右侧就是物质(HCOH)6和O2化学潜能。

方程左侧化合物水和二氧化碳比之右侧糖和氧更稳定，所以，左侧总结合能比右侧更低。

因为反应是不可逆，这一能量差一部份必定丢失掉，其余部分作为糖和氧化学潜能被贮存起来。;呼吸;水解反应;充电放电;第11页;生物能力学最有挑战性问题;5.2偶联反应中三磷酸腺苷：

吡啶核苷酸;ATP特征;第15页;水解自由能;化合物水解标准自由能;第18页;偶联反应;考虑反应

P+B?R

反应自由能改变为

式中，μ是适当化学潜能，C代表浓度(更确切地说是活度)。;我们假定，?Ga是负，?Gb是正；当P(它是两个反应共有)浓度非常低，因而给μp一个很大负值时，这种情况是真实。

这一条件促使：

(1)反应A?P+Q向右

(2)反应P+B?R向左

直到全部反应物浓度到达使?Ga和?Gb都为0值为止。

释放自由能将以热形式耗散，唯一结果将是溶液温度升高。;假如反应A?P+Q形成物质P不允许进入溶液，而是直接用于反应P+B?R以形成R，则这两个反应是偶联，且总自由能为?Ga和?Gb代数和。

假如这一加和是负，则总反应

A+B?P+Q

向右进行，从而确保反应A?P+Q自由能改变用作有用功，在反应P+B?R中从B合成R。;许多这类偶联反应发生在生物系统中，而且ATP被包含在大多数这么反应里。把3-磷酸甘油醛酶氧化期间释放能量贮存在ATP中反应，就是一个实例。

这一反应是糖酵解一部份，细胞中糖在这一过程里无氧分解。在这一反应里，醛并不直接氧化成羧酸，而是首先氧化(在磷酸根参加情况下)成一叫做1，3—二磷酸甘油酸中间体。

;如将醛写作

其中P代表磷酸根，则反应能够表示为

这一反应标准自由能改变约为-7千卡／克分子???但因为二磷酸甘油酸浓度开始能够假定为很低，所以实际自由能改变有一更大负值。;反应(5.11)经过二磷酸甘油酸与ADP磷酸化偶联，并形成磷酸甘油酸和ATP：

因为这一反应有大约7千卡／克分子标准自由能改变，因而它能够向右进行，且两个反应偶联确保了使用磷酸甘油酸氧化自由能改变来合成ATP。从葡萄糖和果糖合成蔗糖是一个ATP水解过程，这一过程与合成反应相偶联。;这一反应需要能量，其标准自由能为+5.5千卡／克分子。

经过首先使葡萄糖磷酸化为葡糖-1-磷酸，然后再与果糖反应形成蔗糖和无机磷酸盐，ATP提供这一能量。

由这些反应清楚说明，ATP／ADP偶联起着能量和磷酸根“传递者”作用。;反应偶联分子机理还是很不了解。在全部已经知道情况中，都需要酶，其中许多都被发觉在膜中或膜上。包含在与ATP水解相偶联反应中酶，称为ATP酶。

膜中Na+-K+-ATP酶，它调整应用ATP水解能使Na+和K+正离子穿过膜主动传输过程。

肌肉中肌动球蛋白系统，它引发肌肉收缩。

膜中Na+-K+-ATP酶、肌肉中肌动球蛋白系统以及在特定条件下线粒体、叶绿体和细菌系统中偶联因子，都是这类酶实例。;吡啶核苷酸;NAD和NADP结构;磷酸甘油醛氧化伴伴随NAD+还原，总反应方程变为;第31页;转氢酶;光合作用;第34页;载色体;第36页;光合作用单位;叶绿素;第39页;第40页;辅助色素;第42页;第43页;初级反应;光诱导NADP+还原被以下形式所谓初级反应起动

这些反应在激发后l0-8秒之内，经过天线包素(antennapigment)聚合体，发生在反应中心。所以，初级反应相当于极快速地产生一初级氧化剂(P+)和一初级还原剂(A-)。

;高等植物和藻类光合作用;第47页;在图中，垂直轴标出了所合电子传递中间体氧化还原电位(相对于在pH＝7标准氢电极)，箭头表示从一个中间状态转移到另一个中间状。从这张图中能够看到，光系统II初级反应，产生一能氧化水强氧化剂Z+和一较弱还原剂Q-。;光系统I另一初级反应产生一强还原剂X-，它经过一些诸如非血红素铁蛋白铁氧还蛋白这么中间体和一个称为吡啶核苷酸还原酶酶(一个黄索蛋白FP)，能够还原NADP+。;在这一初级反应中附带产