資源描述:
《王鏡巖生化課件12生物氧化sha》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、第十二章生物氧化第一節(jié)生物能學(xué)的幾個概念一、?化學(xué)反應(yīng)中的自由能變化及其意義1、??化學(xué)反應(yīng)中的自由能自由能:在一個體系中,能夠用來做有用功的那一部分能量稱自由能,用符號G表示。在恒溫、恒壓下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng),其產(chǎn)生有用功的能力可以用反應(yīng)前后自由能的變化來衡量。自由能的變化:△G=G產(chǎn)物—G反應(yīng)物=△H_T△S△G代表體系的自由能變化,△H代表體系的焓變化,T代表體系的絕對溫度,△S代表體系的熵變化。焓與熵都是體系的狀態(tài)函數(shù)。焓代表體系的內(nèi)能與壓力P*體積V之和:H=U+P*VdH=dU+P*dV+V*dP熵代表體系中能量的分散程度,
2、也就是體系的無序程度:△S=dQ/T,△S=△S體系+△S環(huán)境,只有△S≥0,過程才能自發(fā)進(jìn)行。2、??△G是判斷一個過程能否自發(fā)進(jìn)行的根據(jù)△G<0,反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行,能做有用功?!鱃>0,反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行,必須供給能量?!鱃=0,反應(yīng)處于平衡狀態(tài)。一個放熱反應(yīng)(或吸熱反應(yīng))的總熱量的變化(△H),不能作為此反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的判據(jù),只有自由能的變化才是唯一準(zhǔn)確的指標(biāo)?!鱃<0僅是反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的必要條件,有的反應(yīng)還需催化劑才能進(jìn)行,催化劑(酶)只能催化自由能變化為負(fù)值的反應(yīng),如果一個反應(yīng)的自由能變化為正值,酶也無能為力。當(dāng)△G為正值時
3、,反應(yīng)體系為吸能反應(yīng),此時只有與放能反應(yīng)相偶聯(lián),反應(yīng)才能進(jìn)行。二、標(biāo)準(zhǔn)自由能變化及其與化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)的關(guān)系aA+bB→cC+dD標(biāo)準(zhǔn)自由內(nèi)能變化:在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)條件下的自由能變化,用△G°表示。標(biāo)準(zhǔn)條件:25℃,參加反應(yīng)的物質(zhì)的濃度都是1mol∕L(氣體則是1大氣壓)。若同時定義pH=7.0,則標(biāo)準(zhǔn)自由能變化用△G°′表示。對于一個溶液中的化學(xué)反應(yīng):aAbB→cC+dD當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時,△G=0K/是化學(xué)反應(yīng)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)反應(yīng):aAbB→cC+dD常見物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)生成自由能△G°′已經(jīng)列在
4、各種化學(xué)手冊中,可以根據(jù)△G°′=-RTlnK的公式求出平衡常數(shù)K′。P15舉例說明如何用K/求出△Go/和△G從例子可以看出△Go/和△G實際上是兩個不同條件下的自由能變化值。(1)△Go/是標(biāo)準(zhǔn)條件下的自由能變化,既反應(yīng)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)反應(yīng)都有其特定的標(biāo)準(zhǔn)自由能變化(既△Go/),是一個固定值,△G是任意給定條件下的自由能變化,它是反應(yīng)物A、B、C、D的起始濃度、溫度、pH的狀態(tài)函數(shù),在一個自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)中,自由能總是在降低,△G總是負(fù)值,隨著反應(yīng)向平
5、衡點的趨近,△G的絕對值逐漸縮小,直到為0。(2)從△Go/=-RTlnK/,可以求出K/及△Go/,根據(jù)△Go/、△G與K/可以判斷任何條件下反應(yīng)進(jìn)行的方向及程度。三、自由能變化的可加和性。在偶聯(lián)的幾個化學(xué)反應(yīng)中,自由能的總變化等于每一步反應(yīng)自由能變化的總和。例如:Glc+ATP→G—6—P+ADP(總反應(yīng))第一步,Glc+Pi→G—6—P+H2O,此反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。第二步,ATP+H2O→ADP+Pi總反應(yīng):Glc+ATP→G—6—P+ADP.因此,一個熱力學(xué)上不能進(jìn)行的反應(yīng),可與其它反應(yīng)偶聯(lián),驅(qū)動整個反應(yīng)進(jìn)行。此類反應(yīng)在生物
6、體內(nèi)是很普遍的。四、高能磷酸化合物高能化合物:水解時釋放5000卡/mol及以上自由能的化合物。高能磷酸化合物:水解每摩爾磷酸基能釋放5000cal以上能量的磷酸化合物。P21表10-2某些磷酸化合物水解時的標(biāo)準(zhǔn)自由能變化。(一)高能化合物的類型P18—191、磷氧鍵型。(1)、?;姿峄衔?。3—磷酸甘油酸磷酸,乙酰磷酸,氨甲酰磷酸,?;佘账幔滨O佘账?。(2)、焦磷酸化合物。無機(jī)焦磷酸,ATP,ADP(3)、烯醇式磷酸化合物。磷酸烯醇式丙酮酸。2、氮磷鍵型。磷酸肌酸,磷酸精氨酸。3、硫酯鍵型。3’一磷酸腺苷一5’一磷酰硫酸,酰
7、基輔酶A。4、甲硫鍵型。S一腺苷甲硫氨酸。(二)ATP的特殊的作用。1、是細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)能反應(yīng)和需能反應(yīng)的化學(xué)偶聯(lián)劑。2、在磷酸基轉(zhuǎn)移中的作用。Glc進(jìn)入血液中,唯一出路是磷酸化。G-6-P是Glc的一種活化形式。已糖激酶催化:Glc+ATP→G-6-P+ADP。3一磷酸甘油是甘油的活化形式,能參與脂肪合成。甘油激酶:甘油+ATP→3一磷酸甘油+ADP。(三)磷酸肌酸、磷酸精氨酸的儲能作用P23磷酸肌酸是易興奮組織(如肌肉、腦、神經(jīng))唯一的能起暫時儲能作用的物質(zhì)。磷酸精氨酸是無脊椎動物肌肉中的儲能物質(zhì)第二節(jié)生物氧化、氧化電子傳遞鏈和氧化磷
8、酸化作用一、生物氧化的概念和特點。糖,脂,蛋白質(zhì)等有機(jī)物質(zhì)在細(xì)胞中進(jìn)行氧化分解,生成CO2,H2O并釋放出能量,這個過程稱生物氧化。生物氧化是需氧細(xì)胞呼吸代謝過程中的一系列氧化還原作用,又稱細(xì)胞氧化或細(xì)胞呼吸。特點:反應(yīng)條件溫和,多步