云南大学生化下册7生物能学原理课件

1、目目 录录云南大学生化下册云南大学生化下册-7生物生物能学原理能学原理1第八章第八章生物能学原理生物能学原理principle of bioenergetics 目目 录录云南大学生化下册云南大学生化下册-7生物能学原理生物能学原理2 体系的概念、性质和状态体系的概念、性质和状态 能的两种形式：热和功能的两种形式：热和功 热力学第一定律热力学第一定律 热力学第二定律热力学第二定律目目 录录云南大学生化下册云南大学生化下册-7生物能学原理生物能学原理3一、生物系统遵循热力学定律一、生物系统遵循热力学定律一个体系及其周围环境的总能量是一个常数一个体系及其周围环境的总能量是一个常数 。 能量可以在系

2、统内转移，或从一种形式转化为能量可以在系统内转移，或从一种形式转化为另一种形式。另一种形式。 有机化合物氧化时释放的能量等于该物质所具有机化合物氧化时释放的能量等于该物质所具有的化学键能与其氧化产物所含化学键能之差。有的化学键能与其氧化产物所含化学键能之差。（一）热力学第一定律（一）热力学第一定律能量守恒定律能量守恒定律目目 录录云南大学生化下册云南大学生化下册-7生物能学原理生物能学原理4w 熵（熵（entropy）表示一个系统的无序或随机程度。）表示一个系统的无序或随机程度。w 常用常用g( (自由能的变化自由能的变化) )衡量一个生物化学过程是衡量一个生物化学过程是否能够自发进行：否能够

3、自发进行：g0，反应为吸能反应（，反应为吸能反应（ g值越大，则系统值越大，则系统 越越稳定，发生反应的倾向越小。）稳定，发生反应的倾向越小。）g=0，反应系统处于平衡状态，反应系统处于平衡状态（二）热力学第二定律（二）热力学第二定律 自动发生的过程总熵增加自动发生的过程总熵增加目目 录录云南大学生化下册云南大学生化下册-7生物能学原理生物能学原理5g: 当反应物浓度为当反应物浓度为1 mol/l，反应温度为，反应温度为25，压力，压力为为1大气压时，用大气压时，用g表示标准自由能变化。表示标准自由能变化。g ：生物化学反应时，将：生物化学反应时，将ph定为定为7.0，这种状态下的，这种状态下

4、的标准自由能变化用标准自由能变化用g 表示。表示。g 可根据平衡常数可根据平衡常数keg进行计算：进行计算： g = -2.303 rt log keg r为气体常数为气体常数r=8.3110-3kj/molk，t为绝对温度。为绝对温度。 目目 录录云南大学生化下册云南大学生化下册-7生物能学原理生物能学原理6（一）代谢物转变时释放的自由能提供另一（一）代谢物转变时释放的自由能提供另一种代谢物的转变种代谢物的转变二、体内吸能过程与放能过程偶联进行二、体内吸能过程与放能过程偶联进行a + c b + d + 热能热能目目 录录云南大学生化下册云南大学生化下册-7生物能学原理生物能学原理7（二）一

5、个热力学上不利的反应可被热力学（二）一个热力学上不利的反应可被热力学有利的反应驱动有利的反应驱动a b + cb da d + c目目 录录云南大学生化下册云南大学生化下册-7生物能学原理生物能学原理8（三）放能反应时生成高能化合物提供吸能（三）放能反应时生成高能化合物提供吸能反应所需的自由能反应所需的自由能acbdeee代表高能化合物，代表高能化合物，e为相应的低能化合物为相应的低能化合物目目 录录云南大学生化下册云南大学生化下册-7生物能学原理生物能学原理9三、三、atp在能量捕获、转移、储存和利用在能量捕获、转移、储存和利用过程中起核心作用过程中起核心作用一般将一般将g 大于大于atp（

6、包括（包括atp），或），或g 大于大于21 kj/mol的磷酸化合物称为高能磷的磷酸化合物称为高能磷酸化合物。酸化合物。用符号用符号p表示高能磷酸键。表示高能磷酸键。（一）高能磷酸化合物的磷酰基水解时释放（一）高能磷酸化合物的磷酰基水解时释放出大量自由能出大量自由能高能磷酸化合物高能磷酸化合物: :目目 录录云南大学生化下册云南大学生化下册-7生物能学原理生物能学原理10一些生物学重要的有机磷酸化合物水解时释放的标准自由能一些生物学重要的有机磷酸化合物水解时释放的标准自由能化合物化合物g kj/mol（kcal/mol）磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸-61.9(-14.8)氨基甲酰磷酸氨基

7、甲酰磷酸-51.4(-12.3)1, 3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸-49.3(-11.8)磷酸肌酸磷酸肌酸-43.1(-10.3)atpadp+pi-30.5(-7.3)adpamp+pi-27.6(-6.6)焦磷酸焦磷酸-27.6(-6.6)1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖-20.9(-5.0)6-磷酸果糖磷酸果糖-15.9(-3.8)amp-14.2(-3.4)6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖-13.8(-3.3)3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛-9.2(-2.2)目目 录录云南大学生化下册云南大学生化下册-7生物能学原理生物能学原理11高能化合物的类型：高能化合物的类型：（1）磷氧键型；）磷氧键型；（2）氮磷键

8、型；）氮磷键型；（3）硫酯键型；）硫酯键型；（4）甲硫键型。）甲硫键型。目目 录录云南大学生化下册云南大学生化下册-7生物能学原理生物能学原理12（二）（二）atp将热力学上不利的过程和有利将热力学上不利的过程和有利的反应相偶联的反应相偶联体内许多代谢物的体内许多代谢物的“活化活化” ” 反应（吸能）大反应（吸能）大多直接或间接地与多直接或间接地与atpatp酸酐键的水解放能反应相酸酐键的水解放能反应相偶联，使偶联，使“活化活化”反应能顺利进行。反应能顺利进行。 och2hohohohhohhohhh葡萄糖葡萄糖atpadpmg2+己糖激酶己糖激酶(hexokinase) ohohohhohh

9、ohhoch2h6- 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖pp目目 录录云南大学生化下册云南大学生化下册-7生物能学原理生物能学原理13（三）腺苷酸激酶（三）腺苷酸激酶（adenylate kinase）催化）催化腺嘌呤核苷酸之间相互转变腺嘌呤核苷酸之间相互转变 atp+amp 2adp目目 录录云南大学生化下册云南大学生化下册-7生物能学原理生物能学原理14（四）核苷二磷酸激酶催化（四）核苷二磷酸激酶催化utp、ctp、gtp生成生成 atp+udpadp+utp atp+cdpadp+ctp atp+gdpadp+gtp目目 录录云南大学生化下册云南大学生化下册-7生物能学原理生物能学原理15（五）磷

10、酸肌酸作为肌和脑中能量的一种（五）磷酸肌酸作为肌和脑中能量的一种储存形式储存形式目目 录录云南大学生化下册云南大学生化下册-7生物能学原理生物能学原理16atp adp 肌酸肌酸 磷酸磷酸肌酸肌酸 氧化磷酸化氧化磷酸化 底物水平磷酸化底物水平磷酸化 机械能机械能( (肌肉收缩肌肉收缩) )渗透能渗透能( (物质主动转运物质主动转运) ) 化学能化学能( (合成代谢合成代谢) )电能电能( (生物电生物电) )热能热能( (维持体温维持体温) )生物体内能量的储存和利生物体内能量的储存和利用都以用都以atp为中心。为中心。人体内人体内atp的的来源和去路来源和去路: : 目目 录录云南大学生化下

11、册云南大学生化下册-7生物能学原理生物能学原理17四、四、atp在能量代谢中的作用在能量代谢中的作用目目 录录云南大学生化下册云南大学生化下册-7生物能学原理生物能学原理18（一）（一）atp储存有高能量的原因：储存有高能量的原因：1.atp负电荷斥力。负电荷斥力。目目 录录云南大学生化下册云南大学生化下册-7生物能学原理生物能学原理192.水解产物比水解产物比atp有更多的共振结构有更多的共振结构3.h的推动力。的推动力。 atp+h2o adp3-+hpo42-h在在ph7.0时，时，h+浓度很低，根据质量作浓度很低，根据质量作用定律，驱动反应向右边进行。用定律，驱动反应向右边进行。 目目

12、 录录云南大学生化下册云南大学生化下册-7生物能学原理生物能学原理20（二）（二）atp在能量代谢中的作用和地位在能量代谢中的作用和地位目目 录录云南大学生化下册云南大学生化下册-7生物能学原理生物能学原理21目目 录录云南大学生化下册云南大学生化下册-7生物能学原理生物能学原理22目目 录录云南大学生化下册云南大学生化下册-7生物能学原理生物能学原理23目目 录录云南大学生化下册云南大学生化下册-7生物能学原理生物能学原理24目目 录录云南大学生化下册云南大学生化下册-7生物能学原理生物能学原理25目目 录录云南大学生化下册云南大学生化下册-7生物能学原理生物能学原理26目目 录录云南大学生化下册云南大学生化下册-7生物能学原理生物能学原理27（六）（六）atp系统的动态平衡系统的动态平衡atp在细胞内在不断的进行周转，一边在细胞内在不断的进行周转，一边“生产生产”，一边在消，一边在消耗，整个细胞的耗，整个细胞的atp处于一种平衡状态。处于一种平衡状态。atp的多少代表细的多少代表细胞的能量状态，由于细胞中胞