第六章代谢引论与生物能学概述.ppt

第六章 代谢引论和生物能学概述 目录 第一节 新陈代谢通论  一、新陈代谢的概念 新陈代谢的概念及内涵  生物界能量传递及转化总过程 三、新陈代谢的调节 四、代谢中常见的有机化学反应机制 第二节 新陈代谢研究方法 第三节 生物能学简介 一、有关热力学的一些基本概念 二、自由能（free energy） 三、 化学反应中自由能的变化和意义 化学反应自由能的变化和平衡常数的关系 化学反应自由能的变化和氧化-还原电势的关系 原电池示意图 计算磷酸葡萄糖异构酶反应的自由能变化 例题：计算下反应式ΔG°′ 3、偶联化学反应ΔG°′变化的可加性 4、能量学用于生物化学反应中的一些规定 生物系统中的能流 生物体内能量产生的三个阶段 第五节 高能化合物 高能化合物类型 ATP的特点 ATP在能量转运中地位和作用 * 主要内容：介绍新陈代谢的概念和研究方法，生物能力学的基本内容和高能化合物的概念和特点。 思考? 第一节 新陈代谢通论 第二节 新陈代谢研究方法 第三节 生物能学简介 第五节 高能化合物 一、新陈代谢概念 二、能量代谢在新陈代谢中的重要地位 三、新陈代谢的调节 四、代谢中常见的有机反应 新陈代谢（metabolism）是生命最基本的特征之一，泛指生物与周围环境进行物质交换、能量交换和信息交换的过程。生物一方面不断地从周围环境中摄取能量和物质，通过一系列生物反应转变成自身组织成分，即所谓同化作用（assimilation）；另一方面，将原有的组成成份经过一系列的生化反应，分解为简单成分重新利用或排出体外，即所谓异化作用（dissimilation ），通过上述过程不断地进行自我更新。 特点：特异、有序、高度适应和灵敏调节、代谢途径逐步进行 小分子 大分子 合成代谢（同化作用） 需要能量 释放能量 分解代谢（异化作用） 大分子 小分子 物质代谢 能量代谢 新陈代谢 信息交换 太 阳 电子传递 合成 分解 电子传递 光合作用 呼吸作用 生命现象 自养细胞 异养细胞 ATP ADP (CH2O) +O2 (CO2) +H2O ATP ADP （光 能） （电 能） （化 学 能） （化 学 能） （电 能） （化 学 能） 生物合成 机 械 功 主动运输 生物发光 生物发电 生物发热 ?分子水平 ?细胞水平 ?整体水平 生物机体的新陈代谢是一个完整的整体，机体代谢的协调配合，关键在于它存在有精密的调节机制。代谢的调节使生物机体能适应其内、外复杂的变化环境，从而得以生存。这种精密的调节机制是生物在长期演化中获得的。 代谢调节可分为三个不同水平： ?基团转移反应 ?氧化-还原反应 ?消除、异构化和重排反应 ?碳-碳键的形成与断裂反应 一、同位素示踪法 二、酶抑制剂的应用 三、气体测量法 四、核磁共振波谱法 五、利用遗传缺陷症研究代谢途径 一、有关热力学的一些基本概念 二、自由能的概念 三、化学反应中自由能的变化和意义 四、生物体的能流和能量产生的三个阶段 ?体系、环境、状态 ?能的两种形式 — 热与功 ?热力学第一定律和内能(internal energy)、焓(enthalpy) ?热力学第二定律和熵(entropy) ?自由能(free energy) 物理意义：－ΔＧ＝Ｗ* (体系中能对环境作功的能量) 自由能的变化能预示某一过程能否自发进行，即： ΔG0，反应能自发进行 ΔG0，反应不能自发进行 ΔG=0，反应处于平衡状态。 自由能的概念对于研究生物化学过程的力能学具有很重要的意义，生物体用于作功的能量正是体内化学反应释放的自由能，生物氧化释放的能量也正是为有机体利用的自由能。它不仅可以用来判断机体内某一过程能否自发进行，而且还可以利用自由能这个函数来计算反应的其它有用参数。 1、化学反应的自由能变化的基本公式 ΔＧ=ΔH-TΔS 2、化学反应自由能变化与平衡常