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生化热力学英文解释翻译、生化热力学的近义词、反义词、例句

英语翻译:

【化】 biochemical thermodynamics

分词翻译:

生化的英语翻译:

【化】 biochemistry

热力学的英语翻译:

energetics; thermodynamics
【化】 thermodynamics

专业解析

生化热力学(Biochemical Thermodynamics) 是热力学与生物化学的交叉学科,主要研究生物系统内能量转换、物质代谢及相关热力学规律。其核心在于运用热力学定律(如能量守恒、熵增原理)定量分析生物分子(如酶、蛋白质、核酸)的结构稳定性、反应方向性及能量效率。

核心概念解析:

  1. 能量转换与代谢

    生物体通过代谢途径(如糖酵解、氧化磷酸化)将化学能(如ATP)转化为机械能、热能等,遵循热力学第一定律(能量守恒)。例如,ATP水解反应:

    $$ce{ATP + H2O <=> ADP + Pi}$$

    其标准吉布斯自由能变化($Delta G^{circ}$)约为 -30.5 kJ/mol,表明反应可自发进行并释放能量 。

  2. 生物分子稳定性

    蛋白质折叠、DNA双螺旋形成等过程受熵变($Delta S$)和焓变($Delta H$)共同影响。疏水效应是蛋白质折叠的主要驱动力,其本质是熵增过程 。

  3. 反应方向性与平衡

    通过吉布斯自由能($Delta G = Delta H - TDelta S$)判断生化反应的自发性。若 $Delta G < 0$,反应正向进行;$Delta G = 0$ 时达平衡(如酶促反应平衡)。

  4. 非平衡态热力学

    活细胞处于远离平衡的稳态,需持续输入能量维持有序性(如离子梯度、代谢通量),符合热力学第二定律的耗散结构理论 。

学科意义:

生化热力学为理解生命活动的能量基础提供定量框架,应用于药物设计(如抑制剂结合能计算)、生物工程(代谢途径优化)及疾病机制研究(如线粒体功能障碍分析)。


参考文献来源(基于权威教材与综述):

  1. Nelson, D. L., & Cox, M. M. Lehninger Principles of Biochemistry (7th ed.), Chapter 13: Bioenergetics.
  2. Alberty, R. A. Biochemical Thermodynamics: Applications of Mathematica. Wiley.
  3. Atkins, P. W. Physical Chemistry for the Life Sciences. Oxford University Press.
  4. Kondepudi, D., & Prigogine, I. Modern Thermodynamics: From Heat Engines to Dissipative Structures. Wiley.

网络扩展解释

生化热力学是热力学原理在生物化学系统中的交叉应用学科,主要研究生物体内能量转化、化学反应平衡及生命过程中的热力学规律。以下是详细解析:

一、定义与基本原理

  1. 学科定位
    结合生物学与化学热力学(),通过热力学定律定量分析生物大分子(如酶、蛋白质)的相互作用、代谢反应的能量变化,以及细胞内的物质输运过程。

  2. 核心定律

    • 热力学第一定律:能量守恒在生物代谢中的应用,如ATP合成与分解的能量转化()。
    • 热力学第二定律:熵增原理解释生命系统维持低熵状态需持续消耗能量()。

二、关键研究方向

  1. 生物能量学
    量化生物反应中的自由能变化(ΔG),例如葡萄糖氧化产生ATP的效率计算()。
  2. 分子相互作用
    研究蛋白质折叠、DNA-药物结合等过程的热力学参数(如焓变、熵变),为药物设计提供依据()。

三、应用领域

四、与传统热力学的区别

生物系统多为开放体系,需考虑物质/能量交换(如细胞膜运输),而传统热力学多针对孤立/封闭系统()。

扩展阅读建议

可通过《生物物理化学》《系统生物学》等教材深入了解热力学参数在活体系统中的测量方法。

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