08第八章代谢总论与生物能学.pptVIP

第八章 代谢总论 与生物能学 新陈代谢 生物能学 高能化合物 第一节 新陈代谢 提问：什么是新陈代谢？ 新的来，旧的去 花开花落、四季轮回、“长江后浪推前浪，一代新人换旧人” 生化定义——泛指生物与周围环境进行物质与能量交换的过程。 是生物体物质代谢与能量代谢的有机统一。 1.1 新陈代谢的共性 A. 代谢途径相似 大同各类生物的物质的代谢途径十分相似 小异也有偏向 B. 反应步骤繁多，具有严格的顺序性 按进程新陈代谢 营养物质的摄取与吸收 细胞内的物质代谢 代谢产物的去向与废物排泄 这门课主要涉及目前已经清楚的细胞内四大物质的合成与分解。 1.2 物质代谢与能量代谢的统一 1.3 代谢的研究方法 A.同位素示踪法 将含有放射性同位素的物质参与代谢反应，测试该基团在不同物质间的转移情况，来认识代谢过程。 例 B.整体方法 D. 自由能判断（逻辑判断） C.组织提取法 第二节 生物能学 一、化学反应中自由能的变化和意义 化学反应的自由能变化公式： 　A+B ---- C+D+△H 　　上式A+B含有的总能量大于C+D含有的总能量，所超过的量就是反应中释放出的能量(△H)。 值得注意的是由A+B转变为C+D时能量的变化。特别是自由能的变化。 　　△G＝△H-T△S （G：自由能，H：热焓，S：熵，T：温度） 　　上式表明在化学反应中，体系自由能的变化等于该体系热焓的变化减去温度T与熵变的乘积。（熵：混乱度或无序性，是一种无用的能） 二、标准自由能变化及其与平衡常数的关系 如何判断△G？ 任何状态下 △G= △GO + RTlnK △GO—这一反应在标准状态（pH=0, 25℃，1atm）的自由能变化（可查表或计算，参见《物理化学》） K=[B]/[A] 或[B1][B2]…[Bn]/ [A1][A2]…[An] 三、自由能变化的可加性及其意义 在偶联的几个化学反应中，自由能的总变化等于每一步反应自由能变化的总和例如： A---B+C △G°‘ = +5千卡／摩尔 B---D △G°‘ = -8 千卡／摩尔 A---D+C △G°‘ = -3 千卡／摩尔　 第三节 高能化合物 定义——水解反应的△GO`＜-5kcal/mol (21 kJ/mol )的化合物 2.4 ATP “能量中间体” * * C. 与环境相适应，自动调节； 通过酶活性调节来进行调节。 合成代谢 （同化作用） 分解代谢 （异化作用） 生物体的新陈代谢 生物小分子合成生物大分子 需要能量 释放能量 生物大分子分解为生物小分子 能量代谢 物质 代谢 二者相辅相成，研究物质代谢就是研究能量代谢 C6H12O6 → 6CO2 + 6H2O+ 686kcal/mol 中间代谢：指代谢中的一系列的酶促反应。 代谢物:代谢反应中任一反应物、中间物或产物 γ β 高能化合物 ATP 细胞内P32迅速被无放射性的P代替，并传递给其它物质，这意味着什么？ 通过巧妙的实验设计、严密的逻辑推断与重复性的验证。 纯化合物 排泄物的化学分析 典型案例 脂肪酸的β氧化 向该试管中加入纯化合物（如葡萄糖）分析各类代谢中间产物及酶，逻辑推断。 典型案例 :糖代谢、生物氧化 各类组织细胞 各种破碎方法 碎片置于试管中 自由能：生物体（或恒温恒压）用以作功的能量。在没有作功条件时，自由能转变为热能丧失。 能量的传递形式 热 功 ？ 内能的传递方式 ？ 动能、势能转化和传递的方式 包括机械功、电功、化学功等 当体系恒温、恒压下发生变化时 △G= △H - T△S= -W（W-体系对外所作的功） ① △G＜0时，W＞0，体系对外作功，该反应可自发进行 ② △G = 0时，W =0，该反应过程为可逆过程 ③ △G＞0时，W＜0，该反应不可自发进行，必须吸收外来能量才能进行，同时，该反应的逆过程可以自发进行。 提问：在代谢过程分析时，中间产物有A、B、C、D、E，如果G分别为3、5、7、4、2，请判断自发反应的顺序？ 答案： △G＜0 7→5 →4 →3 →2 C→B→D→A →E 根据自由能变化可以判断中间物质代谢方向 A 反应物 B 产物 生物代谢略有不同， △GO改为△GO`（pH=7) △G= △GO｀ + RTlnK △G＜0,可； =0,可逆；＞0,否 意义：一个热力学上不能进行的反应，可以由与它偶联上容易进行的反应驱动，而能够进行。 高能化合物（水解）→低能