【教学课件】第六章代谢引论和生物能学概述.ppt
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1、第六章 代谢引论和生物能学概述,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,返回,目录,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,第一节 新陈代谢通论,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,一、新陈代谢的概念,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
2、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,新陈代谢的概念及内涵,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,生物界能量传递及转化总过程,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
3、学 能),(电 能),(化 学 能),三、新陈代谢的调节,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:,四、代谢中常见的有机化学反应机制,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,第二节 新陈代谢研究方法,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,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
4、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,一、有关热力学的一些基本概念,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),二、自由能(free energy),物理意义:*(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:G0,反应不能自发进行 G=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
5、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。,三、化学反应中自由能的变化和意义,1、化学反应的自由能变化的基本公式=H-TS2、化学反应自由能变化与平衡常数和电势的关系3、偶联化学反应G变化的可加性4、能量学用于生物化学反应中的一些规定,化学反应自由能的变化和平衡常数的关系,假设有一个化学反应式:aA+bB=cC+dD 恒温恒压下:G=G+RTlnQc 式中:G=-RTlnKeq,例:计算磷酸葡萄糖异构酶反应的自由能变化,G 某一化学反应随参加化学反应物质的浓度、发生化学反应的pH和温度而改变的自由能变化。Qc-浓度商
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