第八章生物能學(xué) ppt課件

1、一、一、化學(xué)反響中的自在能變化及其意義化學(xué)反響中的自在能變化及其意義1、化學(xué)反響中的自在能化學(xué)反響中的自在能自在能：在一個體系中，可以用來做有用功的自在能：在一個體系中，可以用來做有用功的那一部分能量稱自在能，用符號那一部分能量稱自在能，用符號G表示。表示。在恒溫、恒壓下進展的化學(xué)反響，其產(chǎn)生有用在恒溫、恒壓下進展的化學(xué)反響，其產(chǎn)生有用功的才干可以用反響前后自在能的變化來衡功的才干可以用反響前后自在能的變化來衡量。量。自在能的變化：自在能的變化：G=G產(chǎn)物產(chǎn)物G反響物反響物=H_TSG代表體系的自在能變化，代表體系的自在能變化，H代表體系的代表體系的焓變化，焓變化，T代表體系的絕對溫度，代表體

2、系的絕對溫度，S代表體代表體系的熵變化。系的熵變化。焓與熵都是體系的形狀函數(shù)。焓與熵都是體系的形狀函數(shù)。焓代表體系的內(nèi)能與壓力焓代表體系的內(nèi)能與壓力P*體積體積V之和：之和：H=U+P*VdH=dU+P*dV+V*dP熵代表體系中能量的分散程度，也就是體系的熵代表體系中能量的分散程度，也就是體系的無序程度：無序程度：S=dQT，S=S體系體系+S環(huán)境環(huán)境，只需，只需S0，過程才干自發(fā)進展。，過程才干自發(fā)進展。2、G是判別一個過程能否自發(fā)進展的根據(jù)是判別一個過程能否自發(fā)進展的根據(jù)G0，反響不能自發(fā)進展，必需供應(yīng)能量。，反響不能自發(fā)進展，必需供應(yīng)能量。G=0，反響處于平衡形狀。，反響處于平衡形狀。

3、一個放熱反響一個放熱反響(或吸熱反響或吸熱反響)的總熱量的變化的總熱量的變化H，不能作為此反響能否自發(fā)進展的判據(jù)，只需自在能不能作為此反響能否自發(fā)進展的判據(jù)，只需自在能的變化才是獨一準(zhǔn)確的目的。的變化才是獨一準(zhǔn)確的目的。G0僅是反響能自發(fā)進展的必要條件，有的反響還僅是反響能自發(fā)進展的必要條件，有的反響還需催化劑才干進展，催化劑酶只能催化自在能需催化劑才干進展，催化劑酶只能催化自在能變化為負值的反響，假設(shè)一個反響的自在能變化為變化為負值的反響，假設(shè)一個反響的自在能變化為正值，酶也無能為力。正值，酶也無能為力。當(dāng)當(dāng)G為正值時，反響體系為吸能反響，此時只需與為正值時，反響體系為吸能反響，此時只需與放

4、能反響相偶聯(lián)，反響才干進展。放能反響相偶聯(lián)，反響才干進展。二、二、規(guī)范自在能變化及其與化學(xué)反響平衡常數(shù)規(guī)范自在能變化及其與化學(xué)反響平衡常數(shù)的關(guān)系的關(guān)系aA+bBcC+dD規(guī)范自在內(nèi)能變化：在規(guī)定的規(guī)范條件下的自規(guī)范自在內(nèi)能變化：在規(guī)定的規(guī)范條件下的自在能變化，用在能變化，用G表示。表示。規(guī)范條件：規(guī)范條件：25，參與反響的物質(zhì)的濃度都是，參與反響的物質(zhì)的濃度都是1molL氣體那么是氣體那么是1大氣壓。假設(shè)同時定大氣壓。假設(shè)同時定義義pH=7.0，那么規(guī)范自在能變化用，那么規(guī)范自在能變化用G表表示。示。對于一個溶液中的化學(xué)反響：對于一個溶液中的化學(xué)反響：aAbBcC+dDbadcBADCRTGl

5、n G /當(dāng)反響到達平衡時，G = 0 /log303. 2lnlnKKRTBADCRTGbadcK/是化學(xué)反響的平衡常數(shù)，因此，G/ 也是一個常數(shù)。 對于一個溶液中的化學(xué)反響： aA bB cC + dD badcBADCRTGln G /常見物質(zhì)的規(guī)范生成自在能G曾經(jīng)列在各種化學(xué)手冊中，可以根據(jù)G= -RT lnK的公式求出平衡常數(shù)K。P15 舉例闡明如何用K/求出G o / 和G從例子可以看出G o / 和G實踐上是兩個不同條件下的自在能變化值。 1 G o /是規(guī)范條件下的自在能變化，既反響物A、B、C、D的起始濃度都為1mol/L，溫度為25，pH=7.0時的G。每一個化學(xué)反響都有其

6、特定的規(guī)范自在能變化既G o /，是一個固定值，G是恣意給定條件下的自在能變化，它是反響物A、B、C、D的起始濃度、溫度、pH的形狀函數(shù)，在一個自發(fā)進展的化學(xué)反響中，自在能總是在降低，G總是負值，隨著反響向平衡點的趨近，G的絕對值逐漸減少，直到為0。 2從G o / = -RT lnK/，可以求出K/及G o /，根據(jù)G o /、G 與K/可以判別任何條件下反響進展的方向及程度。三、三、自在能變化的可加和性。自在能變化的可加和性。在偶聯(lián)的幾個化學(xué)反響中，自在能的總變化等于在偶聯(lián)的幾個化學(xué)反響中，自在能的總變化等于每一步反響自在能變化的總和。每一步反響自在能變化的總和。例如：例如：Glc+ATP

7、G6P+ADP總反響總反響第一步，第一步，Glc+PiG6P+H2O,此反響不能自此反響不能自發(fā)進展。發(fā)進展。第二步，第二步，ATP+H2OADP+Pi總反響：總反響：Glc+ATPG6P+ADP.因此，一個熱力學(xué)上不能進展的反響，可與其它因此，一個熱力學(xué)上不能進展的反響，可與其它反響偶聯(lián)，驅(qū)動整個反響進展。此類反響在生反響偶聯(lián)，驅(qū)動整個反響進展。此類反響在生物體內(nèi)是很普遍的。物體內(nèi)是很普遍的。四、四、高能磷酸化合物高能磷酸化合物高能化合物：水解時釋放高能化合物：水解時釋放5000卡卡/mol及以及以上自在能的化合物。上自在能的化合物。高能磷酸化合物：水解每摩爾磷酸基能釋高能磷酸化合物：水解每

8、摩爾磷酸基能釋放放5000cal以上能量的磷酸化合物。以上能量的磷酸化合物。P21表表10-2某些磷酸化合物水解時的規(guī)某些磷酸化合物水解時的規(guī)范自在能變化。范自在能變化。一一高能化合物的類型高能化合物的類型P18191、磷氧鍵型。磷氧鍵型。1、酰基磷酸化合物。酰基磷酸化合物。3磷酸甘油酸磷酸，乙酰磷酸，氨甲酰磷酸，?；倭姿岣视退崃姿?，乙酰磷酸，氨甲酰磷酸，?；佘账幔滨Ｏ佘账?。苷酸，氨酰腺苷酸。2、焦磷酸化合物。焦磷酸化合物。無機焦磷酸，無機焦磷酸，ATP，ADP3、烯醇式磷酸化合物。烯醇式磷酸化合物。磷酸烯醇式丙酮酸。磷酸烯醇式丙酮酸。2、氮磷鍵型。氮磷鍵型。磷酸肌酸，磷酸精氨酸。磷酸肌

9、酸，磷酸精氨酸。3、硫酯鍵型。硫酯鍵型。3一磷酸腺苷一一磷酸腺苷一5一磷酰硫酸，?；o酶一磷酰硫酸，酰基輔酶A。4、甲硫鍵型。甲硫鍵型。S一腺苷甲硫氨酸。一腺苷甲硫氨酸。二二ATP的特殊的作用。的特殊的作用。1、是細胞內(nèi)產(chǎn)能反響和需能反響的化學(xué)偶聯(lián)劑。是細胞內(nèi)產(chǎn)能反響和需能反響的化學(xué)偶聯(lián)劑。2、在磷酸基轉(zhuǎn)移中的作用在磷酸基轉(zhuǎn)移中的作用。Glc進入血液中，獨一出路是磷酸化。進入血液中，獨一出路是磷酸化。G-6-P是是Glc的的一種活化方式。已糖激酶催化：一種活化方式。已糖激酶催化：Glc+ATPG-6-P+ADP。3一磷酸甘油是甘油的活化方式，能參與脂肪合成。甘一磷酸甘油是甘油的活化方式，能參與脂肪合成。甘油激酶：甘油油激酶：甘油+ATP3一磷酸甘油一磷酸甘油+