生命科学导论能量和代谢课件
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酶的活性指酶具有催化生化反应的能力。常用酶的活力单 位（U）表示具有酶活力的大小，国际标准活力单位的定 义为，在标准条件（25℃、最适pH、底物过量）下，1min 催化1μmol底物转化成产物的酶的量，就是1个活力单位。
第一节
三、细胞的能量通货—ATP
在活细胞中，能 量通常以化学键 能的形式贮存在 腺嘌呤核苷三磷 酸 （ ATP ， 也 称 腺苷三磷酸或三 磷酸腺苷）中。
文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请第联四系章网站能或本量人与删代除。谢
第一节
当ATP水解时，一个高能磷酸键断裂，同时释放出能量 并形成较ATP更为稳定的腺嘌呤核苷二磷酸（ADP）。在 标准状态下，每摩尔ATP水解形成ADP，可产生30.5 kJ 的能量（自由能）。
ATP + E-LH → E～LH2-AMP + Pi E～LH2-AMP + O2 → E-P + CO2+
hu (荧光）
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第二节
第二节 生物催化剂-酶
一、酶是具有催化作用的蛋白质
酶是细胞产生的可调节化学反应速度的催化剂。绝大多数 的酶都是蛋白质，近年来发现某些核酸也具有生物催化作 用，被称之为“核酶” 。 酶在常温、常压、中性pH的温 和条件下具有很高的催化效率。
ATP 与ADP 的转换
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第一节
ATP作为细胞中能量的通货是如何工作的呢？
——细胞内ATP水解的放能反应往往在特定酶的帮助下 直接与某些吸能反应相偶联。在生物体中，ATP不断地 消耗和再生，维持着生命的高度有序状态。
当熵增加时，系统的自由能便会下降，因此有如下关系式：
ΔG = ΔH - TΔS (T为热力学温度)
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。
生物体能够通过新陈代谢不断地从周围环境吸取负熵维持 高度有序的生存状态。新陈代谢过程使生物体向周围环境 释放出其不断产生的正熵。
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异化作用或分解代谢：生物体将复杂化合物分解为简单小分 子并放出能量的反应。细胞呼吸是最重要的异化作用过程。
在细胞或生物体内，异化作用释放的能量常常被用来供给同 化作用，这种放能反应与吸能反应之间能量的转移称为能量 代谢的偶联。
新陈代谢也可以分为物质代谢与能量代谢两个方面。 伴随着能量的流动，这些代谢反应基本都发生在生物膜（如
第一节
放能反应和吸能反应：在一个生物化学反应中，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，可释放自由能，称为放能反应；相反另一些反应需要 从外界输入自由能才能进行，这种反应称为吸能反应。
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类囊体膜和线粒体膜）上，还都需要酶的催化作用。
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第一节
二、热力学定律
热是一种可测量的能量形式。热力学是研究热现象中物态 转变和能量转换规律的学科。
热与功是能的两种主要表现形式。在生物系统中，一般使 用千焦耳（kJ）为能量单位。
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第一节
代谢：发生在生物体内全部的化学物质和能量的转化过程。 同化作用与异化作用组成了新陈代谢的两个方面。
同化作用或合成代谢：生物体将简单小分子合成复杂大分子 并消耗能量的过程。光合作用是最典型的同化作用过程。
热力学第一定律即能量守恒定律，该定律指出，宇宙或一 个孤立系统的总能量是一个常数，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。
如酒精燃烧将化学能转化为光能和热能。
生物体可以从环境中获得能量，在体内转换传递，也 可将能量以热的形式释放到环境中去，将生物及其环 境看作为一个孤立系统，其能量始终是守恒的。
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第一节
热力学将系统中总的热称为焓，以H表示。在化学反应中， 反应物或产物的焓等于总的化学键能，化学键的形成或断 开使热焓补充吸收或者释放。
自由能：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。
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第一节
第一节 生物体的能量
一、生命活动需要能量
生命的活动和维持需要消 耗能量，生物本身不能创 造新的能量，它只能依赖 于外部能量的输入。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来完成的。
ATP Baidu Nhomakorabea解的放能反应与吸能反应相偶联
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第一节
仲夏的夜晚，萤火虫是如何利用ATP来发光的？
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：
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第一节
热力学第二定律：描述了无序状态的变化规律，指出系 统的各种过程总是向着熵值增大的方向进行。
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。熵是度量无序程度的量纲。
一个系统越是有序，它的熵就越低，反之越高。 有序是一种高度不稳定的状态。 没有任何一种过程其能与功的转换效率超过100%。 生命过程一直在与自发过程中熵的增大作抗争。这种抗 争靠的是能量的不断输入。如果不输入能量，对于活细 胞和生物体来说，系统的有序化程度就要下降，熵不断 增加的结果将导致细胞或生物的死亡。
第一节
三、细胞的能量通货—ATP
在活细胞中，能 量通常以化学键 能的形式贮存在 腺嘌呤核苷三磷 酸 （ ATP ， 也 称 腺苷三磷酸或三 磷酸腺苷）中。
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第一节
当ATP水解时，一个高能磷酸键断裂，同时释放出能量 并形成较ATP更为稳定的腺嘌呤核苷二磷酸（ADP）。在 标准状态下，每摩尔ATP水解形成ADP，可产生30.5 kJ 的能量（自由能）。
ATP + E-LH → E～LH2-AMP + Pi E～LH2-AMP + O2 → E-P + CO2+
hu (荧光）
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第二节
第二节 生物催化剂-酶
一、酶是具有催化作用的蛋白质
酶是细胞产生的可调节化学反应速度的催化剂。绝大多数 的酶都是蛋白质，近年来发现某些核酸也具有生物催化作 用，被称之为“核酶” 。 酶在常温、常压、中性pH的温 和条件下具有很高的催化效率。
ATP 与ADP 的转换
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第一节
ATP作为细胞中能量的通货是如何工作的呢？
——细胞内ATP水解的放能反应往往在特定酶的帮助下 直接与某些吸能反应相偶联。在生物体中，ATP不断地 消耗和再生，维持着生命的高度有序状态。
当熵增加时，系统的自由能便会下降，因此有如下关系式：
ΔG = ΔH - TΔS (T为热力学温度)
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。
生物体能够通过新陈代谢不断地从周围环境吸取负熵维持 高度有序的生存状态。新陈代谢过程使生物体向周围环境 释放出其不断产生的正熵。
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异化作用或分解代谢：生物体将复杂化合物分解为简单小分 子并放出能量的反应。细胞呼吸是最重要的异化作用过程。
在细胞或生物体内，异化作用释放的能量常常被用来供给同 化作用，这种放能反应与吸能反应之间能量的转移称为能量 代谢的偶联。
新陈代谢也可以分为物质代谢与能量代谢两个方面。 伴随着能量的流动，这些代谢反应基本都发生在生物膜（如
第一节
放能反应和吸能反应：在一个生物化学反应中，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，可释放自由能，称为放能反应；相反另一些反应需要 从外界输入自由能才能进行，这种反应称为吸能反应。
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类囊体膜和线粒体膜）上，还都需要酶的催化作用。
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第一节
二、热力学定律
热是一种可测量的能量形式。热力学是研究热现象中物态 转变和能量转换规律的学科。
热与功是能的两种主要表现形式。在生物系统中，一般使 用千焦耳（kJ）为能量单位。
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第一节
代谢：发生在生物体内全部的化学物质和能量的转化过程。 同化作用与异化作用组成了新陈代谢的两个方面。
同化作用或合成代谢：生物体将简单小分子合成复杂大分子 并消耗能量的过程。光合作用是最典型的同化作用过程。
热力学第一定律即能量守恒定律，该定律指出，宇宙或一 个孤立系统的总能量是一个常数，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。
如酒精燃烧将化学能转化为光能和热能。
生物体可以从环境中获得能量，在体内转换传递，也 可将能量以热的形式释放到环境中去，将生物及其环 境看作为一个孤立系统，其能量始终是守恒的。
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第一节
热力学将系统中总的热称为焓，以H表示。在化学反应中， 反应物或产物的焓等于总的化学键能，化学键的形成或断 开使热焓补充吸收或者释放。
自由能：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。
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第一节
第一节 生物体的能量
一、生命活动需要能量
生命的活动和维持需要消 耗能量，生物本身不能创 造新的能量，它只能依赖 于外部能量的输入。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来完成的。
ATP Baidu Nhomakorabea解的放能反应与吸能反应相偶联
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第一节
仲夏的夜晚，萤火虫是如何利用ATP来发光的？
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：
文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请第联四系章网站能或本量人与删代除。谢
第一节
热力学第二定律：描述了无序状态的变化规律，指出系 统的各种过程总是向着熵值增大的方向进行。
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。熵是度量无序程度的量纲。
一个系统越是有序，它的熵就越低，反之越高。 有序是一种高度不稳定的状态。 没有任何一种过程其能与功的转换效率超过100%。 生命过程一直在与自发过程中熵的增大作抗争。这种抗 争靠的是能量的不断输入。如果不输入能量，对于活细 胞和生物体来说，系统的有序化程度就要下降，熵不断 增加的结果将导致细胞或生物的死亡。