第20章生物能学

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1、第十八章生物能学一、名词解释1、标准自由能变化2、标准还原电动势二、问答题1、在磷酸解中，一个键是受到无机磷酸的攻击（而不是象水解那样受水攻击）并被切断。某细菌含有蔗糖磷酸化酶，它能催化蔗糖的磷酸解：蔗糖+磷酸→葡萄糖1-磷酸+果糖（a）从以下数据，计算蔗糖的磷酸解中的标准自由能变化。H2O+蔗糖→葡萄糖+果糖△G0ˊ=-29KJ/molH2O+葡萄糖-1-磷酸→葡萄糖+磷酸△G0ˊ=-21KJ/mol（b）计算蔗糖磷酸解的平衡常数。2、指出下列磷酸化合物中哪些是高能量的，并指明高能键。3、辅酶Q的标准还原电势是+0.04V，黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）的标准还原电势为-0.22V。

2、说明FADH2被辅酶Q氧化时理论上释放的能量在标准条件下可以驱动由ADP＋Pi合成ATP。4、成年人每天利用ATP情况。（a）一个68kg的成年人每天（24h）需要此食物中摄取2000kcal（8360kJ）热量。食物代谢产生的能量主要用于身体日常的化学反应和机械功。假设食物能量转化为ATP的效率是50％，计算成年人24h所利用的ATP的重量，它是人体重的百分之多少？（b）虽然成年人每天合成大量的ATP，但人本身的重量、构造和组成在此期间没有明显改变，试解释看似矛盾的现象。5、任何氧化还原电对的标准还原电位都是由半电池反应确定的。NAD＋／NADH和丙酮酸／乳酸的标准还原电位分别为－

3、0.32V和－0.19V。（a）哪一个共轭电对有较大失去电子的倾向？（b）哪一个共轭电对有较强的氧化能力？（c）如果在pH7时，每一反应物和生成物的浓度为1M，试问下列反应进行的方向。丙酮酸＋NADH＋H＋=乳酸＋NAD＋（d）在25℃，此反应的标准自由能的变化ΔG°′。（e）在25℃，此反应的平衡常数？答案名词解释1、标准自由能变化（△GO）：相应于在一系列标准条件（温度298K，压力1atm（=101.325KPa）,所有溶质的浓度都是不是mol/L）下发生的反应自由能变化。△GO′表示pH7.0条件下的标准自由能变化。2、标准还原电动势（EO′）：25℃和pH7.0条件下，还原

4、剂和它的氧化形式在1mol/L浓度下表现出的电动势.问答题1、答:（a）计算蔗糖磷酸解的标准自由能变化，只需要将两个反应原标准自由能变化加起来，而这两个反应组合就是总反应。△G0ˊ（KJ/mol）H2O+蔗糖→葡萄糖+果糖-29葡萄糖+磷酸→H2O+葡萄糖-1-磷酸21蔗糖+磷酸→葡萄糖-1-磷酸+果糖-8因此蔗糖磷酸解的标准自由能变化为-8KJ/mol。（b）△G0ˊ=-RTlnKeq,Keq=252、答:术语"高能"通常用于指在水解时释放相当大能量的化合物，该化合物分子的裂解时断裂的键就叫做"高能键"。但是在基团转移反应中这些化合物的高反应活性并不是由于仅仅一个键的缘故而在于整体

5、的结构。（a）是一个高能分子，但是仅有一个磷酰基团，即羧基-磷酸酐具有高能，而磷酯键不是高能键。b）不是一个高能分子，因为它是一个磷酯。（c）是一个类似于氨甲酰磷酸的高能分子，氨甲酸磷酸酐是高能化合物。（d）是一个高能分子，类似于磷酸烯醇式丙酮酸，该化合物含有一个高能的烯醇式磷酸键。（e）是一个高能分子，类似于磷酸肌酸或磷酸精氨酸的水解，该分子磷酸胍N-P键的水解放出相当大的能量。1、答：首先计算耦合的氧化-还原反应的标准还原电势，然后计算标准自由能变化。因为将ATP水解为ADP+Pi的标准自由能变化为-30KJmol-1，因此ATP合成的标准自由能变化为+30KJ/mol。所以FA

6、DH2被辅酶Q氧化时理论上释放的能量要比由ADP+Pi合成ATP所需的自由能更多。2、答：（a）46kg；68％（b）ATP按照身体需要合成，然后降解为ADP和Pi，所以ATP的浓度维持在一个稳态水平，对身体没有明显影响。3、 答：（a）NAD+/NADH（b）丙酮酸/乳酸（c）乳酸形成方向（d）-25KJ/mol（e）2.5×104