第八章生物能学 ppt课件

1、一、一、化学反响中的自在能变化及其意义化学反响中的自在能变化及其意义1、化学反响中的自在能化学反响中的自在能自在能：在一个体系中，可以用来做有用功的自在能：在一个体系中，可以用来做有用功的那一部分能量称自在能，用符号那一部分能量称自在能，用符号G表示。表示。在恒温、恒压下进展的化学反响，其产生有用在恒温、恒压下进展的化学反响，其产生有用功的才干可以用反响前后自在能的变化来衡功的才干可以用反响前后自在能的变化来衡量。量。自在能的变化：自在能的变化：G=G产物产物G反响物反响物=H_TSG代表体系的自在能变化，代表体系的自在能变化，H代表体系的代表体系的焓变化，焓变化，T代表体系的绝对温度，代表体

2、系的绝对温度，S代表体代表体系的熵变化。系的熵变化。焓与熵都是体系的形状函数。焓与熵都是体系的形状函数。焓代表体系的内能与压力焓代表体系的内能与压力P*体积体积V之和：之和：H=U+P*VdH=dU+P*dV+V*dP熵代表体系中能量的分散程度，也就是体系的熵代表体系中能量的分散程度，也就是体系的无序程度：无序程度：S=dQT，S=S体系体系+S环境环境，只需，只需S0，过程才干自发进展。，过程才干自发进展。2、G是判别一个过程能否自发进展的根据是判别一个过程能否自发进展的根据G0，反响不能自发进展，必需供应能量。，反响不能自发进展，必需供应能量。G=0，反响处于平衡形状。，反响处于平衡形状。

3、一个放热反响一个放热反响(或吸热反响或吸热反响)的总热量的变化的总热量的变化H，不能作为此反响能否自发进展的判据，只需自在能不能作为此反响能否自发进展的判据，只需自在能的变化才是独一准确的目的。的变化才是独一准确的目的。G0仅是反响能自发进展的必要条件，有的反响还仅是反响能自发进展的必要条件，有的反响还需催化剂才干进展，催化剂酶只能催化自在能需催化剂才干进展，催化剂酶只能催化自在能变化为负值的反响，假设一个反响的自在能变化为变化为负值的反响，假设一个反响的自在能变化为正值，酶也无能为力。正值，酶也无能为力。当当G为正值时，反响体系为吸能反响，此时只需与为正值时，反响体系为吸能反响，此时只需与放

4、能反响相偶联，反响才干进展。放能反响相偶联，反响才干进展。二、二、规范自在能变化及其与化学反响平衡常数规范自在能变化及其与化学反响平衡常数的关系的关系aA+bBcC+dD规范自在内能变化：在规定的规范条件下的自规范自在内能变化：在规定的规范条件下的自在能变化，用在能变化，用G表示。表示。规范条件：规范条件：25，参与反响的物质的浓度都是，参与反响的物质的浓度都是1molL气体那么是气体那么是1大气压。假设同时定大气压。假设同时定义义pH=7.0，那么规范自在能变化用，那么规范自在能变化用G表表示。示。对于一个溶液中的化学反响：对于一个溶液中的化学反响：aAbBcC+dDbadcBADCRTGl

5、n G /当反响到达平衡时，G = 0 /log303. 2lnlnKKRTBADCRTGbadcK/是化学反响的平衡常数，因此，G/ 也是一个常数。 对于一个溶液中的化学反响： aA bB cC + dD badcBADCRTGln G /常见物质的规范生成自在能G曾经列在各种化学手册中，可以根据G= -RT lnK的公式求出平衡常数K。P15 举例阐明如何用K/求出G o / 和G从例子可以看出G o / 和G实践上是两个不同条件下的自在能变化值。 1 G o /是规范条件下的自在能变化，既反响物A、B、C、D的起始浓度都为1mol/L，温度为25，pH=7.0时的G。每一个化学反响都有其

6、特定的规范自在能变化既G o /，是一个固定值，G是恣意给定条件下的自在能变化，它是反响物A、B、C、D的起始浓度、温度、pH的形状函数，在一个自发进展的化学反响中，自在能总是在降低，G总是负值，随着反响向平衡点的趋近，G的绝对值逐渐减少，直到为0。 2从G o / = -RT lnK/，可以求出K/及G o /，根据G o /、G 与K/可以判别任何条件下反响进展的方向及程度。三、三、自在能变化的可加和性。自在能变化的可加和性。在偶联的几个化学反响中，自在能的总变化等于在偶联的几个化学反响中，自在能的总变化等于每一步反响自在能变化的总和。每一步反响自在能变化的总和。例如：例如：Glc+ATP

7、G6P+ADP总反响总反响第一步，第一步，Glc+PiG6P+H2O,此反响不能自此反响不能自发进展。发进展。第二步，第二步，ATP+H2OADP+Pi总反响：总反响：Glc+ATPG6P+ADP.因此，一个热力学上不能进展的反响，可与其它因此，一个热力学上不能进展的反响，可与其它反响偶联，驱动整个反响进展。此类反响在生反响偶联，驱动整个反响进展。此类反响在生物体内是很普遍的。物体内是很普遍的。四、四、高能磷酸化合物高能磷酸化合物高能化合物：水解时释放高能化合物：水解时释放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：水解每摩尔磷酸基能释高能磷酸化合物：水解每

8、摩尔磷酸基能释放放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时的规某些磷酸化合物水解时的规范自在能变化。范自在能变化。一一高能化合物的类型高能化合物的类型P18191、磷氧键型。磷氧键型。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，酰基腺磷酸甘油酸磷酸，乙酰磷酸，氨甲酰磷酸，酰基腺苷酸，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。无机焦磷酸，无机焦磷酸，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、氮磷键型。氮磷键型。磷酸肌酸，磷酸精氨酸。磷酸肌

9、酸，磷酸精氨酸。3、硫酯键型。硫酯键型。3一磷酸腺苷一一磷酸腺苷一5一磷酰硫酸，酰基辅酶一磷酰硫酸，酰基辅酶A。4、甲硫键型。甲硫键型。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、是细胞内产能反响和需能反响的化学偶联剂。是细胞内产能反响和需能反响的化学偶联剂。2、在磷酸基转移中的作用在磷酸基转移中的作用。Glc进入血液中，独一出路是磷酸化。进入血液中，独一出路是磷酸化。G-6-P是是Glc的的一种活化方式。已糖激酶催化：一种活化方式。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，能参与脂肪合成。甘一磷酸甘油是甘油的活化方式，能参与脂肪合成。甘油激酶：甘油油激酶：甘油+ATP3一磷酸甘油一磷酸甘油+