高能磷酸鍵斷裂為何釋放能量?

時間 2021-06-04 02:42:16

1樓:文竹

以下是《生物化學簡明教程》(第5版)(主編:張麗萍楊建雄)第八章新陳代謝與生物氧化第169頁8.1.

3(1)的原文:「高能磷酸化合物水解時,放出的自由能高達30~60kJ/mol。水解時放出的大量自由能的鍵常稱為高能磷酸鍵,這與化學中的鍵能(energy bond)(指斷裂乙個化學鍵需要的能量)含義迥然不同。

」高能磷酸鍵的斷裂並不僅指兩個原子重疊的電子雲的分離(這是乙個耗能過程),還包括新的化學鍵的形成,以ATP為例,水解時γ磷酸集團與β磷酸集團間的P-O鍵斷裂,但同時H2O參與反應γ生成乙個O-H鍵,β生成乙個羥基-P鍵。

2樓:

實際上,此處所指的「高能磷酸鍵」並不等同於化學範疇內的「化學鍵」。因為斷開化學鍵是要吸熱的,而斷開「高能磷酸鍵」則可以放出大量的熱。

如圖一為ATP的分子結構:

圖一 ATP分子結構

圖中~符號所表示的即所謂的高能磷酸鍵。實際上所謂的「腺苷三磷酸」中的磷酸並不是乙個完整的磷酸(H3PO4)或磷酸根,而是磷酸分子間脫水形成了焦磷酸類似物,P-O~P可以稱之為是酸酐鍵。這個化學鍵是不穩定的,容易斷裂發生反應(1)

(1)

由於分子內電荷排斥作用降低(由4-變為3-)以及(ADP)3-即(HPO4)2-的「共振雜化」作用,生成的產物相較反應物更穩定,能量更低,所以該反應的自由能便較負,即放熱較多,可達△rG=-30.5kJ/mol,一般的磷酸酯水解時(磷酸酯鍵斷裂)釋放的能量只有8~12kJ/mol

通過以上分析可以得出結論,所謂的「高能磷酸鍵斷裂釋放能量」事實上在化學用語範疇內並不準確,其真實意義為「高能磷酸化合物在發生水解反應時釋放出大量能量」,並不違背客觀事實。

3樓:

高能磷酸鍵斷裂是一種水解反應。而ATP水解時,P~O鍵斷裂,吸收能量,同時形成O—H鍵,放出能量。ATP的水解之所以放出大量能量,不是因為高能磷酸鍵的鍵能很高,而是其O—H形成時放出的能量遠多於P~O鍵斷裂時吸收的能量.

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