文档介绍：5 能量与代谢
生物体的能量
热力学定律
细胞的能量通货——ATP
酶促反应
影响酶活性的因素
生物代谢
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
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。
热力学定律
热力学第一定律
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
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
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
G = - KJ/mol
NH2
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。
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?