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(gè)體系中，可以用來(lái)做有用功的自在能：在一個(gè)體系中，可以用來(lái)做有用功的那一部分能量稱自在能，用符號(hào)那一部分能量稱自在能，用符號(hào)G表示。表示。在恒溫、恒壓下進(jìn)展的化學(xué)反響，其產(chǎn)生有用在恒溫、恒壓下進(jìn)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(lái)衡功的才干可以用反響前后自在能的變化來(lái)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(duì)溫度，代表體

2、系的絕對(duì)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(wú)序程度：無(wú)序程度：S=dQT，S=S體系體系+S環(huán)境環(huán)境，只需，只需S0，過(guò)程才干自發(fā)進(jìn)展。，過(guò)程才干自發(fā)進(jìn)展。2、G是判別一個(gè)過(guò)程能否自發(fā)進(jìn)展的根據(jù)是判別一個(gè)過(guò)程能否自發(fā)進(jìn)展的根據(jù)G0，反響不能自發(fā)進(jìn)展，必需供應(yīng)能量。，反響不能自發(fā)進(jìn)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(gè)放熱反響一個(gè)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(jìn)展的判據(jù)，只需自在能不能作為此反響能否自發(fā)進(jìn)展的判據(jù)，只需自在能的變化才是獨(dú)一準(zhǔn)確的目的。的變化才是獨(dú)一準(zhǔn)確的目的。G0僅是反響能自發(fā)進(jìn)展的必要條件，有的反響還僅是反響能自發(fā)進(jìn)展的必要條件，有的反響還需催化劑才干進(jìn)展，催化劑酶只能催化自在能需催化劑才干進(jìn)展，催化劑酶只能催化自在能變化為負(fù)值的反響，假設(shè)一個(gè)反響的自在能變化為變化為負(fù)值的反響，假設(shè)一個(gè)反響的自在能變化為正值，酶也無(wú)能為力。正值，酶也無(wú)能為力。當(dāng)當(dāng)G為正值時(shí)，反響體系為吸能反響，此時(shí)只需與為正值時(shí)，反響體系為吸能反響，此時(shí)只需與放

4、能反響相偶聯(lián)，反響才干進(jìn)展。放能反響相偶聯(lián)，反響才干進(jìn)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(shí)定大氣壓。假設(shè)同時(shí)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(duì)于一個(gè)溶液中的化學(xué)反響：對(duì)于一個(gè)溶液中的化學(xué)反響：aAbBcC+dDbadcBADCRTGl

5、n G /當(dāng)反響到達(dá)平衡時(shí)，G = 0 /log303. 2lnlnKKRTBADCRTGbadcK/是化學(xué)反響的平衡常數(shù)，因此，G/ 也是一個(gè)常數(shù)。 對(duì)于一個(gè)溶液中的化學(xué)反響： aA bB cC + dD badcBADCRTGln G /常見(jiàn)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(cè)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(shí)踐上是兩個(gè)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(shí)的G。每一個(gè)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(gè)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(gè)自發(fā)進(jìn)展的化學(xué)反響中，自在能總是在降低，G總是負(fù)值，隨著反響向平衡點(diǎn)的趨近，G的絕對(duì)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(jìn)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(gè)化學(xué)反響中，自在能的總變化等于在偶聯(lián)的幾個(gè)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(jìn)展。發(fā)進(jìn)展。第二步，第二步，ATP+H2OADP+Pi總反響：總反響：Glc+ATPG6P+ADP.因此，一個(gè)熱力學(xué)上不能進(jìn)展的反響，可與其它因此，一個(gè)熱力學(xué)上不能進(jìn)展的反響，可與其它反響偶聯(lián)，驅(qū)動(dòng)整個(gè)反響進(jìn)展。此類反響在生反響偶聯(lián)，驅(qū)動(dòng)整個(gè)反響進(jìn)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(shí)釋放高能化合物：水解時(shí)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(shí)的規(guī)某些磷酸化合物水解時(shí)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、?；姿峄衔?。?；姿峄衔铩?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?，氨酰腺苷酸。苷酸，氨酰腺苷酸。2、焦磷酸化合物。焦磷酸化合物。無(wú)機(jī)焦磷酸，無(wú)機(jī)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，?；o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(xì)胞內(nèi)產(chǎn)能反響和需能反響的化學(xué)偶聯(lián)劑。是細(xì)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(jìn)入血液中，獨(dú)一出路是磷酸化。進(jìn)入血液中，獨(dú)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+