《生化生物能学》PPT课件

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1、5生物能学与代谢总论自由能（FreeEnergy)自由能(G)：指一个反应体系中能够做功的那部分能量。自由能对生物体重要，不仅可用以判断生物体内的某一过程能否自发进行，且生物体内能用于作功的能也正是体内生物化学反应释放出的自由能。1878年，JosiahWillardGibbs结合热力学第一和第二定律，提出了自由能的公式：ΔG=ΔH-TΔSΔG代表体系的自由能的变化，ΔH代表体系的热焓变化，ΔS代表熵的变化。自由能的变化自由能的变化(ΔG)：产物的自由能与反应物的自由能之差，与反应转变过程无关。标准自由能的变化(

2、ΔG0)：298K，101.3KPa，反应物浓度为1mol/L。生化反应中标准自由能的变化(ΔG0’)：298K，101.3KPa，反应物浓度为1mol/L，pH=7。如A+BC+DΔG=(GC+GD)-(GA+GB)ΔG=ΔG0+RTln[C][D]/[A][B]ΔG<0释放自由能，反应自发进行ΔG=0只做体积功，不做有用功，反应可逆ΔG>0反应不能自发进行，需要提供能量自由能变化与生物化学反应反应的△G仅决定于反应物（初始状态）的自由能与产物（最终状态）的自有能，而与反应途径和反应机制无关。△G是判断一个化学

3、反应能否向某个反向进行的根据，而与反应速度无关。氧化还原电位氧化还原反应：凡是反应中有电子从一种物质转移到另一种物质的化学反应。提供电子的分子称为还原剂接受电子的分子称为氧化剂物质失去电子后，成为氧化型氧化型再得到电子又成为还原型氧化还原电位（E）：在氧化还原反应中，自由能的变化与反应物供出或得到电子的趋势成比例，这种趋势用数字表示，称为～。Eθ和Eθ′标准氧化还原电位Eθ：在25℃，pH＝0，压力101.3KPa和所有反应物、生成物的浓度为1mol·L-1的半反应的电极电位。Eθ′：pH＝7时的标准氧化还原电位

4、△Eθ′=标准氧化电极电位－标准还原电极电位Eθ′值越小，电负性越大，供出电子的倾向越大，即还原能力越强Eθ′值越大，电正性越大，得到电子的倾向越大，即氧化能力越强电子总是从较低的氧化还原电位（即Eθ′值较小）向高电位流动（即Eθ′值较大）氧化还原电位与自由能△Gθ′＝-nF△Eθ′n—转移电子数F—法拉第常数（96.403kJ·mol-1）在生物化学反应中，这种自由能变化意味着一个体系能够转移电子的能力。一、生物氧化反应中的电子载体二、ATP在生物能学中的作用三、新陈代谢四、代谢中常见的有机反应机制NAD+NA

5、DHNADP+NADPHFADFADH2FMNFMNH2CoASHTPP辅酶Ⅰ（氧化型）（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸）辅酶Ⅰ（还原型）辅酶Ⅱ（氧化型）辅酶Ⅱ（还原型）黄素腺嘌呤二核苷酸（氧化型）黄素腺嘌呤二核苷酸（还原型）黄素单核苷酸（氧化型）黄素单核苷酸（还原型）辅酶A焦磷酸硫胺素一、生物氧化反应中的电子载体p260辅酶Ⅰ（NAD+）辅酶Ⅱ（NADP+）以一个H+和2个电子（氢负离子∶H-）的形式将自有能转移给生物合成的需能反应烟酰胺（氧化型）烟酰胺（还原型）烟酰胺腺嘌呤二核苷酸NAD+（烟酰胺嘌呤二核

6、苷酸）和NADP+（烟酰胺嘌呤二核苷酸磷酸）AH2+NAD+→A+NADH+H+乙醇乙醛醇脱氢酶NAD+收集分解代谢释放的电子和产生能量的氧化性分解代谢有关接受一个H+和2个电子（2e－）NADPH为合成代谢提供还原力还原型底物合成代谢分解代谢氧化型前体氧化型产物还原型产物FMN（黄素单核苷酸）和FAD（黄素腺嘌呤二核苷）<维生素B2/核黄素>6,7-二甲基异咯嗪核黄素核糖醇FMN+2HFMNH2FAD+2HFADH2参与一个电子或两个电子的传递氧化型黄色还原型无色半醌型蓝色半醌型辅酶A在能量代谢中的作用p306

7、β-巯基乙胺泛酸泛酰巯基乙胺焦磷酸活性部位-SH在酶促转乙酰基的反应中，起着接受或提供酰基的作用。高能硫酯键二、ATP在生物能学中的作用高能键形成或打断一个键要释放或消耗较多的能量；稳定的键生物化学：具有高的磷酸基团转移势能或水解时释放较多自由能的磷酸酐键或硫酯键；不稳定的键普通化学：高能磷酸键：生化中将磷酸化合物水解时释出的能量＞20KJ/mol者所含的磷酸键称为高能磷酸键，常用∽P表示，含有高能键的化合物称为高能化合物(highenergycompound)。1.生物体中高能化合物的类型胍基磷酸化合物：磷酸肌

8、酸酰基化合物：乙酰磷酸烯醇式磷酸化合物：磷酸烯醇式丙酮酸焦磷酸化合物：腺苷三磷酸硫酯键化合物：乙酰辅酶A甲硫键化合物：S-腺苷甲硫氨酸磷氧键型-O～P磷氮键型-N～P硫碳键型-C～S某些化合物或键排列是高能的原因：1、高能键的水解产物比其前体分子具有更加共振的形式，而一种分子的共振形式可使之稳定。2、许多高能键的空间排列在彼此接近的末端具有相同的静电基团，就像电荷同性相斥