第19、20章 代谢总论、生物能学.ppt

Chapter19 代 谢 总 论,metabolism,一、什么是生物代谢？,Chapter19 代谢总论,生物代谢是指生物活体与外界环境不断进行的物质（包括气体、液体和固体）交换过程。其本质是活细胞中发生一系列化学变化，每一变化均由酶催化。,二、物质代谢和能量代谢,新陈代谢,同化作用：小分子合成大分子；需要能量,异化作用：大分子分解为小分子：释放能量,,物质代谢————能量代谢,Chapter19 代谢总论,三、中间代谢、代谢途径、代谢物和中间代谢物,四、代谢的研究方法,●苯环化合物示踪法,●稳定同位素示踪法,●放射性同位素示踪法,五、代谢和生命发展,●个体发育和系统发育,Chapter19 代谢总论,六、ATP是能量代谢的“货币”,ATP ADP AMP,,,Pi Pi,Chapter19 代谢总论,七、能量代谢中辅酶的递能作用,1、辅酶I和辅酶II的递能作用 NAD+ (烟酰胺-腺嘌呤二核苷酸，又称为辅酶I) NADP+(烟酰胺-腺嘌呤磷酸二核苷酸,又称为辅酶II ),2、FMN和FAD递能作用 FAD(黄素-腺嘌呤二核苷酸)和FMN(黄素单核苷酸),3、CoA在能量代谢中的作用 辅酶A是生物体内代谢反应中乙酰化酶的辅酶，它的前体是维生素(B3)泛酸，乙酰-CoA水解可释放出大量能量。,Chapter20 生 物 能 学,Bioenergetics,Chapter20 Bioenergetics,一、有关热力学和能的基本概念,（一）体系的概念、性质和状态,●开放体系、封闭体系、隔离体系,●一个体系的性质包括压力、体积、温度、比热、表面张力等,（二）能的两种形式——热与功,（三）内能（U）和焓（H）的概念：H=U+PV,Chapter20 Bioenergetics,一、有关热力学和能的基本概念,（四）热力学第一定律,在一个孤立体系中的能量可以变换其形式，但其总能量不变。,Chapter20 Bioenergetics,一、有关热力学和能的基本概念,五、化学能的转化：光能、化学能和热能等的转化,维持生命活动的能量，主要有两个来源： 光能（太阳能）：植物和某些藻类，通过光合作用将光能转变成生物能。 化学能：动物和大多数的微生物，通过生物氧化作用将有机物质（主要是各种光合作用产物）存储的化学能释放出来，并转变成生物能。,Chapter20 Bioenergetics,一、有关热力学和能的基本概念,六、热力学第二定律（25页）和熵的概念,七、自由能的概念： ⊿ G= ⊿ H–T⊿ S,热的传导只能由高温物体传至低温物体。热的自发地逆向传导是不可能的。代表体系能量分散程度的状态函数，统称为熵（S）。,凡是能够用于做功的能量称之为自由能（G）。,Chapter20 Bioenergetics,二、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,A+B==C+D+⊿H,⊿ G = ⊿ H–T⊿ S,自发进行的化学反应⊿ G＜0,Chapter20 Bioenergetics,二、化学反应中自由能的变化和意义,（二）标准自由能变化与平衡常数的关系,A+B==C+D+⊿H,（三）自由能变化的可加性及其在生物化学反应中的意义,（四）能量学在生物化学应用中的一些规定（32页）,（三）自由能变化的可加性及其在生物化学反应中的意义,在偶联的几个反应中，自由能的总变化等于每一步反应自由能变化的总和。意义：一个热力学上不能进行的反应，可以由与它相偶联的，热力学上容易进行的反应驱动。,Chapter20 Bioenergetics,三、高能磷酸化合物,（一）高能磷酸化合物的概念,●一般将水解时释放5000卡以上自由能的化合物称为高能化合物，如ATP、ADP、GTP等。 注意：跟键能的区别,（二）高能磷酸化合物的类型 34页,Chapter20 Bioenergetics,（二）高能磷酸化合物的类型 34页,1、磷氧键型（—O~P),3-磷酸甘油酸磷酸,11.8千卡/摩尔,乙酰磷酸,10.1千卡/摩尔,(1)酰基磷酸化合物,氨甲酰磷酸,酰基腺苷酸,氨酰基腺苷酸,(1)酰基磷酸化合物,1、磷氧键型（—O~P),（2）焦磷酸化合物,ATP（三磷酸腺苷）,焦磷酸,7.3千卡/摩尔,1、磷氧键型（—O~P),（3）烯醇式磷酸化合物,磷酸烯醇式丙酮酸,14.8千卡/摩尔,1、磷氧键型（—O~P),2、氮磷键型,磷酸肌酸,磷酸精氨酸,10.3千卡/摩尔,7.7千卡/摩尔,这两种高能化合物在生物体内起储存能量的作用。,4、甲硫键型,S-腺苷甲硫氨酸,Chapter20 Bioenergetics,（三）ATP是生物体内的能量“货币” 37页,三、高能磷酸化合物,ADP——ATP——ADP ——AMP能量转换途径,萤 火虫发光物质“虫荧光酰腺苷酸”,7.3千卡/摩尔,Chapter20 Bioenergetics,三、高能磷酸化合物,（四） 磷酸肌酸、磷酸精氨酸的贮能作用 37页,●磷酸精氨酸是无脊椎动物肌肉中的贮能物质；,●磷酸肌酸和磷酸精氨酸通过磷酸基团的转移作为贮能物质统称为磷酸原。,（五）ATP系统的动态平衡,ATP======ADP ======AMP,Pi,Pi,能荷水平 磷酸化势能=,[ATP],[ADP] • Pi,,The End,