文档介绍：湖北大学生命科学学院
第七章代谢总论与生物能学
第一节代谢总论
1、细胞如何从其环境中摄取能量
和还原能力?
2、细胞如何合成其大分子的构造
单元?
这些过程是由许多高度整合、相互交织的化学反应来完成的,这些反应总称为代谢。
问题
:人和高等动物可分为三个阶段:
、吸收:
食物(糖、脂和蛋白质)→可吸收的小分子→肠粘膜细胞→血循环→各组织细胞
2. 中间代谢:在细胞内进行,中间可有多步连续反应。例糖酵解:
G→G-6-P→→→→→→2丙酮酸→2乳酸
(多个酶)
:肾、肠、皮肤等(生理学主讲)
:
;
,由酶催化进行,一般无副反应;
。
三、代谢的研究方法:
1. 苯环化合物示踪法:1904年,德国 Knoop用此法确立了脂肪酸氧化方式,提出β-氧化学说。
2. 稳定同位素示踪法:天然同位素(如15N、13C等)。
3. 放射性同位素示踪法:不稳定同位素(如14C、131I等)。
4. 整体(in vivo)研究: 意即“在体内”;
组织切片组织匀浆和提取液:(in vitro)意即“在体外”、“在试管内”。
代谢章节学习方法
主要学习与掌握:
代谢规律
代谢特点
3. 酶催化作用
4. 代谢调节
第二节生物能学(生物化学中的热力学)
热力学在生物化学中最基本的用处在于判断
一个过程是否能够发生。
一、体系:热力学中的体系(system)是在一限定范围内的物质。宇宙的其余部分的物质称为环境(surroundings)。
开放体系:体系与环境之间既有能量传递又有物质交换;
封闭体系:体系与环境之间只有能量传递但没有物质交换;
隔离体系:体系与环境之间没有能量传递也没有物质交换。
二、内能和热力学第一定律:
内能(internal energy):体系内部质点能量的总和,用符号U(或E)表示。内能的绝对值是无法测量的,但其改变量却是可以测量的。
一个体系的性质包括:压力、体积、温度、组成、比热、表面张力等,热力学用体系的这些性质来描述一个体系所处的状态,并把这种性质与状态间的单值对应关系称为状态函数(只与体系状态变化的始态和终态有关,而与状态变化的过程无关。):
U ;
(H = U + PV);
S 与自由能ΔG
热力学第一定律: 就是能量守衡定律,说明能的形式只能互相转变不能消灭。第一定律的数学表达式是:ΔU= Q-W(Q代表在过程中吸收的热量,W代表体系所做的功,ΔU代表内能的变化)。
三、熵和热力学第二定律:
●熵(entropy):用S表示,代表一个体系散乱无序的程度。一个体系当变为更混乱时,它的熵增加。
●热力学第二定律:说的是只有当体系及其周围的熵之和增加时,过程才能自发地进行。对于自发过程ΔS体系+ΔS环境>0
根据热力学第二定律,可以了解在机体内哪些过程可能发生,推测哪些因素是某一过程发生的条件。例如,形成一个高度有序的生物结构是可能的,因为这种体系的熵减少被周围环境的熵增加所补偿;生物体内部所有不可逆过程的发生是可能的,它可不断地从周围环境吸取负熵来维持生存,新陈代谢使机体成功地向周围环境释放正熵。
●自由能的概念:
1878年, 把热力学第一定律和第二定律结合起来,提出了自由能这一函数。
其基本方程式为:△G=△H—T△S(△G是恒温、恒压下自由能的变化,△H是体系焓的变化,△S是体系熵的变化;△H=△U+P△V,△U是体系内能的变化)。
自由能变化△G是判断一个化学反应能否向某个反向进行的根据,△G是负值表示反应可自发进行。△G和反应的速度、变化的途径无关,也不说明反应的速率如何。