生物化學(xué)-生物能學(xué)課件

1、生物能學(xué)生物能學(xué)也稱為生化熱動力學(xué)，它專門研究生命系統(tǒng)內(nèi)的能量流動和能量轉(zhuǎn)化的規(guī)律。通過這門分支學(xué)科，我們可以解釋在生命現(xiàn)象之中很多與能量有關(guān)的問題。生物能學(xué)幾個基本概念和兩個熱力學(xué)定律（1）系統(tǒng)和環(huán)境 系統(tǒng)為宇宙之中我們感興趣的任何部分，環(huán)境是指一個系統(tǒng)周圍的任何事物。系統(tǒng)又可以分為孤立系統(tǒng)、封閉系統(tǒng)和開放系統(tǒng)。其中，孤立系統(tǒng)與環(huán)境之間不發(fā)生任何形式的物質(zhì)交換和能量交換，封閉系統(tǒng)則可以與環(huán)境之間進行能量的交換，開放系統(tǒng)和環(huán)境之間既可以進行能量交換也可以進行物質(zhì)交換。生命系統(tǒng)應(yīng)該屬于開放系統(tǒng)。（2）能量是指做功的本領(lǐng)。幾個基本概念和兩個熱力學(xué)定律（1）系統(tǒng)和環(huán)境（3）自由能是指一個系統(tǒng)的總能量

2、之中用來做功的那一部分能量， 即有用能。（4）熵是指一個系統(tǒng)的無序狀態(tài)。一個系統(tǒng)越有序，它的熵就 越低。（5）焓是指系統(tǒng)的總熱能。（6）熱力學(xué)第一定律即能量守恒定律。（7）熱力學(xué)第二定律是指一個系統(tǒng)的熵傾向于增加或者一個系統(tǒng)做功的能力趨于下降。（8）Gibbs-Helmholtz方程：GHTS（3）自由能是指一個系統(tǒng)的總能量之中用來做功的那一部分能量，孤立系統(tǒng)、封閉系統(tǒng)和開放系統(tǒng)孤立系統(tǒng)、封閉系統(tǒng)和開放系統(tǒng)生化反應(yīng)的方向性與自由能之間的關(guān)系如果G0，則此反應(yīng)不能自發(fā)地進行，除非向此反應(yīng)提供能量，因此該反應(yīng)為需能反應(yīng)。如果G是一個非常大的正值，則意味著整個反應(yīng)物處于一種非常穩(wěn)定的狀態(tài)，反應(yīng)幾乎沒

3、有發(fā)生的可能。自發(fā)意味著一個反應(yīng)能 發(fā)生（可能性），并不是就發(fā)生（現(xiàn)實性）。G 是狀態(tài)函數(shù)：以途徑無關(guān) 反應(yīng)速率：依賴于途徑生化反應(yīng)的方向性與自由能之間的關(guān)系如果G0，則此反應(yīng)不能自發(fā)地進行，但如果此反應(yīng)通過某種機制與另外一個G2GDGC 0的反應(yīng)CD偶聯(lián)在一起，而且總的自由能變化GG1G20，G是可以疊加的G是可以疊加的生物化學(xué)-生物能學(xué)課件生物化學(xué)-生物能學(xué)課件高能生物分子高能生物分子又簡稱為高能分子，它是指那些既容易水解又能夠在水解之中釋放出大量的自由能的一類分子的總稱，以高能磷酸化合物最為常見。在高能分子水解的時候，被水解斷裂的化學(xué)鍵似乎貯存著大量的能量，因此有人稱此鍵為高能鍵，經(jīng)常用

4、“”表示。為了便于比較各種高能磷酸化合物或非高能（低能）磷酸化合物將其磷酸基團轉(zhuǎn)移給水分子的能力（實際上就是水解能力），有人引入了所謂的“磷酸基團轉(zhuǎn)移勢能”（PGTP）的概念。顯然，一種磷酸化合物的磷酸基團轉(zhuǎn)移勢能直接與其水解反應(yīng)的G相關(guān)，即G的值越小（負值越大），磷酸基團轉(zhuǎn)移勢能越高 高能生物分子高能生物分子又簡稱為高能分子，它是指那些既容易水生物化學(xué)-生物能學(xué)課件磷酸烯醇式丙酮酸水解時釋放的能量最高，大約為ATP的2倍，而ATP正好位于“中游”的位置。正是ATP在眾多的高能分子之中所處的獨特位置使它成為最重要的能量載體，通過它，細胞內(nèi)的放能反應(yīng)和需能反應(yīng)建立了偶聯(lián)。 磷酸烯醇式丙酮酸水解時釋放的能量最高，大約為ATP的2倍，而G與氧化還原電位（E）之間的關(guān)系 一個氧化還原反應(yīng)的G0與其標準氧化還原電位（標準條件與自由能的標準條件一樣）的變化值E0可用公式G0nFE0表示，n為電子轉(zhuǎn)移數(shù)，F(xiàn)是法拉第常數(shù)，為96.48kJ/Vmol，E0含有氧化劑或電子受體的半反應(yīng)E0含有還原劑或電子供體的半反應(yīng)的E0。而非標準條件下的G與同樣條件下的E之間的關(guān)系為：GnFE。G與氧化還原電位（E）之間的關(guān)系 一個氧化