生命活动的能量得获取与转换.ppt

第7讲 生命活动的能量 获取与转换 第一节 能量与代谢 第二节 光合作用 第三节 细胞呼吸 第一节 能量与代谢 一、ATP的结构和功能 二、能量代谢 三、生物催化剂——酶 四、生物氧化 五、生物体内复杂的代谢网络 一、ATP的结构和功能 ATP 是生物体能量流通的货币 有机分子 + O2 + ADP + Pi → ATP + CO2 ATP + H2O → ADP + Pi +能量 ATP是生物系统能量交换的中心 仲夏的夜晚萤火虫如何利用ATP来发光？ 发光细胞有荧光素酶（E-LH），酶促反应使ATP与E-LH先偶联，偶联的高能中间产物E~LH2-AMP在氧气存在时可释放出能量，并以荧光的形式发射出来： ATP + E-LH ? E~LH2-AMP + Pi E~LH2-AMP + O2 ? E-P + CO2 + h? 二、能量代谢 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（光合作用）；除了维持自身的生存还为其他生物提供食物（食物链）。 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。 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 能量代谢 从小分子合成大分子需要消耗能量 n 氨基酸 + 能量 → 蛋白质2 丙酮酸 + 能量 → 葡萄糖 从大分子分解为小分子会释放能量 葡萄糖 → 2 丙酮酸 + 能量 能量贮存在ATP中然后用在生命活动的各个方面 各种生命活动所需能量一览 三、生物催化剂——酶 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。 催化剂可以加快化学反应的速度，酶是生物催化剂，它的突出优点是： 催化效率高 专一性质 可以调节 用简单的实验证明酶的催化效率 2 H2O2 → 2 H2O + O2↑ 酶的专一性（特异性） 特殊的三维空间结构和构象 酶的活性位点或酶的活性中心 钥匙和锁，诱导契合 酶的活性位点“柔性学说” 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，它们是酶活性所必须的，称为辅酶/辅基或辅助因子。 羧基肽酶以Zn2+为辅助因子 肌红蛋白和血红蛋白以铁卟啉环为辅助因子 酶催化作用的机理 ——降低活化能 催化剂只能加速原来可以进行的反应。 即使对可以进行的反应来说，反应物分子应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。 底物与酶的结合降低了活化能 酶使底物分子活化的方式 酶的活性可以调控 在代谢途径中调节酶活性 若干酶前后配合完成一系列代谢反应，就形成一条代谢途径。 反馈抑制：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。 通过共价调节酶活性 酶蛋白分子可以和一个基团形成共价结合，使酶蛋白分子结构发生改变，使酶活性发生改变，称为酶的共价调节。例如：糖原磷酸化酶具有磷酸化位点。 结构类似物与底物产生竞争性抑制 酶的竞争性抑制：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） 磺胺类药物竞争性抑制细菌体内的酶 四、生物氧化 火柴燃烧是纤维素氧化 (C6H12O6)n + O2 → n CO2 + nH2O + 能量 燃烧过程剧烈 在空气中进行 不需要酶参与 一步反应 淀粉的生物氧化 (C6H12O6)n + O2 → n CO2 + nH2O + 能量 过程缓慢 在水环境中进行 需要酶参与 分步进行 生物氧化的特点 （1）在活体细胞中进行，需酶参加 （2）条件温和 （3）复杂的氧化还原过程 （4）能量逐步储存和转运 五、生物体内复杂的代谢网络 生物体内许多的分解代谢和合成代谢途径，形成错综复杂的代谢网络。这些代谢途径分布于生活细胞的不同部位。 第二节 光合作用 一、光合作用的概念 二、叶绿体是光合作用进行的场所 三、光合作用的机理 一、光合作用的概念 绿色植物和光合细菌利用太阳能使二氧化碳固定为有机物的过程称为光合作用。 在现在的地球上，光合作用是一切生物得以生存的基础。 光合作用的早期研究 氧气的来源 1930年Stanford大学，Niel细菌光合作用： CO2+H2S→CH2O+SCO2+H2O→CH2O+O2 10年后，同位素示踪实验： CO2+H218O→CH2O+18O2 二、叶绿体是光合作用进行的场所 吸收光能靠叶绿素 三、光合作用的机理 光反应：在叶绿素参与下，利用光能劈开水分子，放出O2，同时形成两种高能