现代生物学导论第三讲 生物没的新陈代谢.ppt
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1、第三讲 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、生物体主要从有机分子的氧化 取得能量 四、生物体内有一个复杂的代谢网络,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。,这一讲先介绍酶的性质,然后着重介绍生命活动所需的能量,从何而来。至于新陈代谢中产生的大、小生物分子,种类甚多,这里仅介绍蛋白质大分子 是如何合成的。,返回,一、酶是生物催化剂,1、酶的催化特点 催化剂可以加快化学反应的速度,
2、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。 先看看催化效率高,用简单的实验证明酶的催化效率:,返回,铁屑 肝糜 肝糜(煮),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。,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,下图,铁卟啉辅基,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 子应越过一个活化能才能发生反应
3、。 酶作为催化剂的作用是降低活化能。,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。,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 个酶促反应的底物,便是下一个酶促 反应的底物。,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“反馈抑制 ”。,值得
4、注意的是,发生反馈抑制时,代谢终产物与酶结合时,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,共价调节 有时候,酶蛋白分子可以和一个基团形成共价结合,结合的结果,使酶蛋白分子结构发生改变,使酶活性发生改变。例如,与磷酸根的结合。 这种调节酶活性的情况称为酶的共价调节。,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),对氨基苯磺酸
5、(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,1、 生物体的代谢反应分为物质代谢和能量代谢两个侧面。 每一个反应都有两个侧面: 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,3、生物体把能量用在生命活动的各个方面,4、太阳能是整个生命世界的能量源泉,绿色植物
6、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,生物体把能量用在生命活动的各个方面,返回,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,放出O2,同时造成两种高能化合物 ATP和 NADPH。 暗反应:把 ATP 和 NADPH 中的能量,用于固定 CO2,生成糖类化合物。这个过程不需要光。,返回,吸收光能靠叶绿素,三、生物体主要靠有机分子的氧化取得能量,1、有机物氧化释放能量 一
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