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第二十章 生物能学第一节 有关热力学的一些基本概念体系的概念、性质和状态。能的两种形式：热与功。内能和焓的概念。热力学第一定律：U=Q-W；等压时，U=dQ-PdV。化学能的转化。热力学第二定律和熵的概念。对于隔离体系，S=S 体系+S 环境0。自由能的概念：dG=VdP-SdT-dW。等温时，dG=VdP-dW；等温且等压时，-G=W，即自由能是等温且等压条件下，体系做有用功的能力。第二节 化学反应中自由能的变化和意义一化学反应的自由能变化公式G=H-TS。二标准自由能变化和化学平衡的关系三标准生成自由能及其应用四偶联化学反应标准自由能变化的可加性及其意义偶联化学反应标准自由能变化是可以相加的，如AB+C 的G0=+21kj/mol，BD 的G0=-34kj/mol，则AC+D 的G0=-13kj/mol，反应可以自发进行。五化学反应和自由能关系的进一步说明只有G0 的反应可以和G0 的反应，在非标准状态下，G 有可能0；热力学第二定律只能确定反应的方向和限度，不能预示反应过程的速率，许多G0 的反应，需要提供活化能或使用催化剂才能使反应实际发生。六能量学用于生物化学反应中的一些规定水作为反应物或产物时，水的浓度通常规定为1（实际浓度约为55.5mol/L）。生物体系的pH 规定为7.0，称作生物体系的标准自由能变化，用G0表示。如果反应体系的pH 不等于7.0，就不能使用G0。标准自由能的单位用kj/mol 表示。 n eq DG = -RTl K 。七G0、G 以及平衡常数计算的举例第三节 高能磷酸化合物一磷氧键型二氮磷键型三硫酯键型四ATP 的结构特性相邻正电荷的电子排斥作用：乙酸酐的多种共振形式：ATP水解为ADP释放静电排斥力；ATP和水转化为ADP，无机磷酸和质子使熵增加。五细胞内影响ATP 自由能释放的因素ATP和ADP均由多种解离形式，并且可以同金属离子相互作用，这些引均可影响自由能的释放。黄色表示可以解离的氢：ATP 水解释放自由能与Mg2+的关系：六ATP 在能量转运中的地位和作用七磷酸肌酸和磷酸精氨酸及其他贮能物质八ATP 断裂形成AMP 和焦磷酸的作用ATP 断裂形成AMP 和焦磷酸的反应有重要的生物学意义，萤火虫的荧光物质是通过这一反应提供能量的。脂肪酸的酶促活化也是通过这一反应提供能量的，无机焦磷酸水解为2 分子正磷酸对反应有重要的推动作用。九ATP 以外的其他核苷三磷酸的递能作用ATP 是主要的递能物质，除ATP 外，合成多糖还需要UTP，合成蛋白质还需要GTP，合成磷酯需要CTP，合成RNA 需要CTP UTP ATP GTP ，合成DNA 需要dCTP dTTP dGTP dATP。十ATP 系统的动态平衡ATP在体内不断的合成和分解，处于动态平衡，周转速度特变快，一个静态的成人消耗ATP高达40kg/d，在紧张活动的情况下， 消耗A
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