ATP与其他高能化合物.pptVIP

ATP及高能化合物 ATP and High Energy Compound 自由能（Free Energy) 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，Josiah Willard Gibbs结合热力学第一和第二定律，提出了自由能的公式： ΔG=ΔH-TΔS ΔG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)：产物自由能与反应物自由能之差，与反应转变过程无关。 标准自由能的变化(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+B C+D ΔG=(GC+GD)-(GA+GB) ΔG = ΔG0+RTln[C][D]/[A][B] ΔG0 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 ΔG0 反应不能自发进行，需要提供能量 高能化合物来自生物氧化 生物氧化[biological oxidation]： 物质在生物体内的氧化，主要是指糖、脂肪、蛋白质等在体内分解时逐步释放能量，最终生成CO2和H2O的过程。 ATP与高能磷酸键 高能磷酸键（High Energy Phosphate Bond) ATP + H2O ADP + Pi ΔG0’=-30.5 KJ/mol ADP + H2O AMP + Pi ΔG0’=-30.5 KJ/mol AMP + H2O 腺苷+ Pi ΔG0’=-14.2 KJ/mol 高能磷酸键：生化中把磷酸化合物水解时释出的能量＞20KJ/mol者所含的磷酸键称高能磷酸键，常用∽P表示，含有高能键的化合物称为高能化合物(high energy compound)。 高能磷酸键的类型 磷酸酐：ATP、ADP、UTP、CTP、PPi等； 烯醇磷酸：PEP； 混合酐：1,3-BP-甘油酸； 磷酸胍类：磷酸肌酸、磷酸精氨酸。 另有高能硫酯键：乙酰CoA、脂酰CoA等。 磷酸酐类(Phosphoanhyride) 烯醇磷酸类(Enolphosphate) 混合酐（酰基磷酸）类(Acylphosphate) 磷酸胍类(Phosphocarbamidine) 高能硫酯键(High Energy Sulphydrylester Bond) 乙酰CoA(acetyl CoA) ATP的作用 作为能量载体，提供合成代谢或分解代谢初始阶段所需的能量； 供给机体生命活动所需的能量； 生成核苷三磷酸（NTP）； 将高能磷酸键转移给肌酸以磷酸肌酸（creatine phosphate）形式储存。 提供合成代谢或分解代谢初始阶段所需的能量 G+ATP G-6-P+ADP 脂肪酸+CoA+ATP 脂酰CoA+AMP+PPi 氨基酸+ATP 氨基酰~AMP+PPi 供给机体生命活动所需的能量 生成核苷三磷酸（NTP） 将高能磷酸键转移给肌酸以磷酸肌酸形式储存 ATP的生成方式 氧化磷酸化：代谢物脱下的氢经电子传递链与氧结合成水的同时，逐步释放出能量，使ADP磷酸化为ATP的过程。 底物水平磷酸化：代谢物脱氢与ADP（或GDP）的磷酸化相偶联。共3个反应。 光合磷酸化： 底物水平磷酸化 * 自由能变化与生物化学反应 PEP[phosphoenolpyruvate] 1,3-diphosphoglycerate 磷酸肌酸(phosphocreatine) O 2 H + 营养物 分解 +e H 2 O 氧化磷酸化 ATP ADP Pi 生物合成 肌肉收缩 信息传递 离子转运 P i 1/2 O 2 H 2 O P i +1/2 H + A T P A D P N M P N D P N T P 生物 大分子 吸能 反应 前体 氧化磷酸化 2 N C N H N H C H 2 H O O C C H 3 ～ 磷酸肌酸 (phosphocreatine) P O - O O - 肌酸(creatine) N C N H 2 N H C H 2 H O O C C H 3 *