5能量与代谢 5.1生物体的能量 5.2热力学定律 5.3细胞的能量通货ATP 5.4酶促反应 5.5影响酶活性的因素 5.6生物代谢 过渡状恋 人 反应过程
5 能量与代谢 5.1 生物体的能量 5.2 热力学定律 5.3 细胞的能量通货——ATP 5.4 酶促反应 5.5 影响酶活性的因素 5.6 生物代谢
5.1生物体的能量 生命活动需要能量 生命的存在要靠能量,生物 本身不能创造新的能量。几 乎所有地球生命所需要的能 量都来自太阳。 >自养生物与异养生物 生态系统中能量的流动是由 多样化的生命过程完成的 代谢是化学物质和能量的转化过程
5.1 生物体的能量 生命活动需要能量 代谢是化学物质和能量的转化过程 ➢ 生命的存在要靠能量,生物 本身不能创造新的能量。几 乎所有地球生命所需要的能 量都来自太阳。 ➢ 自养生物与异养生物 ➢ 生态系统中能量的流动是由 多样化的生命过程完成的
5.2热力学定律 热力学第一定律 热力学第一定律即能量守 恒定律 宇宙的能量是一个常数, 能量可以不断被转化和转 移,但不可能被创造,也 不可能被消灭
➢ 热力学第一定律即能量守 恒定律 ➢ 宇宙的能量是一个常数， 能量可以不断被转化和转 移，但不可能被创造，也 不可能被消灭。 5.2 热力学定律 热力学第一定律
热力学第二定律 p∴ , 热力学将不能做功的随机 和无序状态的能定义为熵, 以S表示。 >宇宙或系统的各种过程总 是向着熵增大的方向进行
➢ 热力学将不能做功的随机 和无序状态的能定义为熵， 以S表示。 ➢ 宇宙或系统的各种过程总 是向着熵增大的方向进行。 热力学第二定律
热力学第二定律 热力学将系统中总的热量称为焓,以H表示 >在恒定温度和压力条件下总能量中可以做功的那 部分能量为自由能,以G表示 当熵增加时,系统的自由能便会下降,因此有 △G=△H-TAS(T为绝对温度) 生命依靠能量的不断输入一直在与热力学第二定 律作抗争
➢ 热力学将系统中总的热量称为焓，以H表示。 ➢ 在恒定温度和压力条件下总能量中可以做功的那 一部分能量为自由能，以G表示。 ➢ 当熵增加时，系统的自由能便会下降，因此有： DG = DH-TDS (T为绝对温度) ➢ 生命依靠能量的不断输入一直在与热力学第二定 律作抗争。 热力学第二定律
放能反应和吸能反应 物理和化学过程达到平衡时,即达到系统的自由 能最小而熵最大
➢ 物理和化学过程达到平衡时， 即达到系统的自由 能最小而熵最大。 放能反应和吸能反应
在一个反应中,如果产物比反应物含有更少的自由能, 这个反应便趋向于自发地进行 >自发反应可释放自由能,称为放能反应。 需从外界输入自由能才能进行的反应称为吸能反应 放出能量 摇 F------+-- 反应物 △G 生成物 反应物 生成物 反应过程 吸收能量 生成物 十 反应物 反应物 生成物 反应过程
➢ 在一个反应中，如果产物比反应物含有更少的自由能， 这个反应便趋向于自发地进行。 ➢ 自发反应可释放自由能，称为放能反应。 ➢ 需从外界输入自由能才能进行的反应称为吸能反应
5.3细胞的能量通货ATP 在活细胞中,能量贮存在 从其他放能反应中 腺嘌呤核苷三磷酸(ATP)中 吸收能量 ATP水解时,一个高能磷酸 键断裂同时释放出能量 ATP+H0—ADP+P ADP脱水合成 ATP △G=-30.5KJ/mol 水解 OH 放出能量 cH2-0 P-0-P-0-P-0 用于需能反应 NH2 ATP
5.3 细胞的能量通货——ATP • 在活细胞中，能量贮存在 腺嘌呤核苷三磷酸(ATP)中 ATP • ATP水解时，一个高能磷酸 键断裂同时释放出能量 ATP+H2O ——> ADP+Pi DG = -30.5 KJ/mol NH2
●ATP作为细胞能量的通货是如何工作的? A c00 c00 HN H3N-C-H clclc H2 H2 =0 c00 放能反应和ATP 谷氨酸+氨→谷氨酰氨+水△G1=+14.2kJ/mol 的合成相偶联, B c00 N HA 0吸能反应和ATPp H3N-C-H H2N=G一H CH2 的分解相偶联 C H2 C H2 CH2 C H2 C H2 G00 c00 ADP 0P=0 谷氨酸+氨一谷氨酰氨 △G1=+14.2kJ/mol ATP ADP Pi △G2=-30.5 k/mol 谷氨酸+氨+ATP→Pi+ADP+谷氨酰氨△G=△G1+△G2=-16.3 kJ/mol
• ATP作为细胞能量的通货是如何工作的？ 放能反应和ATP 的合成相偶联， 吸能反应和ATP 的分解相偶联
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(ELH), 酶促反应使ATP与E-LH先偶联, 偶联的高能中间产物ELH2AMP 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→ELH2-AMP+P ELH2-AMP+0) E-P+C0,+h2l
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 • 仲夏的夜晚萤火虫如何利用ATP来发光？