新陈代谢

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1、《生命科学导论》（全校任选课）主编张惟杰副主编吴敏，刘曼西高等教育出版社，1999，[面向21世纪课程教材]参考书生物的新陈代谢一、酶是生物催化剂二、生命世界的能量源泉是太阳能三、从有机分子的氧化取得能量生命活动的原动力在于生物体内一刻不停的新陈代谢。通过新陈代谢不断把太阳能或食物中贮存的能量，转化为可供生命活动利用的能量，不断制造出各种大、小分子以供生命活动所需要。体内的新陈代谢过程又都是在生物催化剂----酶的催化下进行的。一、酶是生物催化剂（本节见参考书第58-61页）1、酶的催化特点催化剂可以加快化学反应的速度，酶是生物催化剂

2、，突出优点是：催化效率高专一性质活性可以调节2、酶的化学本质是蛋白质有的酶仅仅由蛋白质组成，如：核糖核酸酶。有的酶除了主要由蛋白质组成外，还有一些金属离子或小分子参与。这些金属离子或小分子是酶活性所必须的，称为辅酶/辅基或辅助因子。牛胰核糖核酸酶（RNase）返回如：羧基肽酶以二价锌离子（Zn2+）为辅助因子又如：过氧化氢酶以铁卟啉环为辅助因子返回（黄色圆球是Zn2+）羧基肽酶下图铁卟啉辅基下图肌红蛋白返回血红蛋白3、酶催化作用的机理是降低活化能催化剂只能催化原来可以进行的反应，加快其反应速度。即使对可以进行的反应来说，反应物分　子应

3、越过一个活化能才能发生反应。酶作为催化剂的作用是降低活化能。返回酶的催化机理是降低活化能酶是如何降低活化能的呢?首先需要酶与底物分子结合，酶蛋白结构中有底物结合中心/活性中心。然后，酶蛋白分子以各种方式，作用于底物分子，使底物分子活化起来。酶与底物的专一结合，又是酶促反应专一性的体现。返回底物分子结合在酶的底物结合中心返回使底物靠拢使底物分子产生应力使底物分子电荷变化4、酶的活性可以调控在代谢途径中调节酶活性几个酶或十几个酶前后配合，完成一系列代谢反应，形成一条代谢途径。在一条代谢途径中，常常是前一个酶促反应的产物，便是下一个酶促反应

4、的底物。一条代谢途径的终产物，有时可与该代谢途径的第一步反应的酶相结合，结合的结果使这个酶活性下降，从而使整条代谢途径的反应速度慢起来。这种情况称为“负反馈抑制”。值得注意的是，发生反馈抑制时，代谢终产物与酶的结合是非共价结合，是可逆的。返回第一个酶（有活性）第一个酶（无活性）终产物终产物（调节物）结合在调节中心竞争性抑制有的酶在遇到一些化学结构与底物相似的分子时，这些分子与底物竞争结合酶的活性中心，亦会表现出酶活性的降低（抑制）。这种情况称为酶的竞争性抑制。返回下图竞争性抑制剂在结构上与底物相似上图返回对氨基苯甲酸（细菌生长因子）对

5、氨基苯磺酸（磺胺药）磺胺类药物竞争性抑制细菌体内的酶二、生命世界的能量源泉是太阳能（本节见参考书第61-81页）1、生物体的每一个代谢反应都分为物质代谢和能量代谢两个侧面。物质代谢―由底物分子变成产物分子能量代谢―消耗能量或释放能量n氨基酸+能量蛋白质2丙酮酸+能量葡萄糖从小分子合成大分子需要消耗能量。葡萄糖2丙酮酸+能量从大分子分解为小分子会释放能量。返回2、ATP是生物体能量流通的货币一个代谢反应释出的能量贮入ATP，ATP所贮能量供另一个代谢反应消耗能量时使用。下图下图返回ATP作为能量流通的货币3、生物体把能量用在生命活动的各

6、个方面生物体把能量用在生命活动的各个方面返回4、太阳能是整个生命世界的能量源泉绿色植物和光合细菌把太阳能转变为化学能，利用太阳能合成有机物；除了维持自身的生存还为其他生物提供食物。食物链绿色植物和光合细菌利用太阳能的过程称为光合作用。返回食物链返回绿叶中的光合作用叶绿体中的叶绿素是进行光合作用必不可少的成份。在叶绿体中进行的光合作用，又可以分为两个步骤：光反应：在叶绿素参与下，把光能用来劈开水分子，激发其电子，放出O2，最终产生两种高能化合物ATP和NADPH。碳反应：把ATP和NADPH中的能量，用于固定和还原CO2，生成糖类化合物

7、。光合作用反应概要光反应（类囊体膜）光化学反应：利用日光能使水光解，合成ATP和还原NADP+；叶绿素激发：反应中心将高能电子传递给电子受体；电子传递：电子沿类囊体膜上电子传递链传递，并最终还原NADP+；水的光解提供的H+积累于类囊体内；化学渗透：质子穿越类囊体膜进入类囊体；在类囊体和基质间形成质子梯度；质子通过由ATP合成酶复合物构成的特殊通道回到基质；ATP生成。电子传递与光合磷酸化示意图质子穿过类囊体膜上ATP合成酶复合体上的管道从类囊体腔流向叶绿体基质，同时将能量通过磷酸化储存在ATP中，磷酸化过程在光合作用过程中发生。光合

8、磷酸化途径和电子传递链碳反应12NADPH+12H++18ATP+6CO2C6H12O6+12NADP++18ADP+18PiCalvin循环叶绿体基质中不断消耗ATP和NADPH，固定CO2形成葡萄糖的循环反应固定3分