第四章能量與代謝

1、第四章能量與代謝,生物體的能量生物催化劑—酶生物代謝細(xì)胞呼吸光合作用,第一節(jié) 生物體的能量,生命的存在要靠能量,生物本身不能創(chuàng)造新的能量。幾乎所有地球生命所需要的能量都來自太陽。自養(yǎng)生物、異樣生物，同化作用、異化作用，能量代謝的偶聯(lián)代謝是化學(xué)物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化過程分解者分解喪失了生存能力的動物和植物來獲取營養(yǎng)和能量，被分解轉(zhuǎn)化的物質(zhì)又成為植物的營養(yǎng)。哪些？有機肥料是怎樣促進植物生長的？,熱力學(xué)第一定律,能量守恒定律,熱力

2、學(xué)第二定律,熱量總是從高溫物體(系統(tǒng))傳到低溫物體，但不能不帶有其他的變化，把熱量從低溫物體傳到高溫物體。功可以全部轉(zhuǎn)化為熱，但任何熱機不能全部地、連續(xù)不斷地把所獲得的熱量轉(zhuǎn)變?yōu)楣Α?熱力學(xué)第二定律,物理和化學(xué)過程達(dá)到平衡時，系統(tǒng)的自由能最小而熵最大。生物體是遠(yuǎn)離平衡態(tài)的。生命過程一直在與熱力學(xué)第二定律作抗?fàn)?，即與自發(fā)過程中熵的增大抗?fàn)?？？Against the thermodynamic potential, in the di

3、rection of positive ?G.,細(xì)胞的能量通貨—ATP,細(xì)胞的能量通貨—ATP,細(xì)胞的能量通貨—ATP,標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，每摩爾ATP水解可產(chǎn)生30.5KJ能量在細(xì)胞內(nèi)中，每摩爾ATP水解可產(chǎn)生54.3KJ能量,第二節(jié) 生物催化劑—酶,在一個反應(yīng)中，如果產(chǎn)物比反應(yīng)物含有更少的自由能，這個反應(yīng)便趨向于自發(fā)地進行（書本+氧氣=紙灰）。酶是細(xì)胞產(chǎn)生的可調(diào)節(jié)化學(xué)反應(yīng)速度的催化劑自發(fā)反應(yīng)可釋放自由能，稱為放能反應(yīng)。需從外界輸入自

4、由能才能進行的反應(yīng)稱為吸能反應(yīng)。抽煙？酶可以降低活化一個反應(yīng)所需要的能量,酶可以降低活化一個反應(yīng)所需要的能量,,酶提高反應(yīng)速度,同時提高正負(fù)反應(yīng)的速度。消化道食物中的蛋白質(zhì)邊消化，邊合成？化學(xué)平衡,影響酶活性的因素,影響酶活性的因素,影響酶活性的因素,影響酶活性的因素,反饋抑制輔助因子和輔酶維生素,第三節(jié) 生物代謝,活細(xì)胞是一個微小的化學(xué)工業(yè)園在極其微小的空間內(nèi)發(fā)生著數(shù)千種生物化學(xué)反應(yīng)代謝是生物體內(nèi)所有化學(xué)反應(yīng)過程的總稱

5、代謝—酶控制下的化學(xué)反應(yīng)和能量轉(zhuǎn)化細(xì)胞不是一個裝滿了各種酶和底物的口袋細(xì)胞復(fù)雜的結(jié)構(gòu)特別是膜的結(jié)構(gòu)固定了各代謝反應(yīng)的空間和時間，使它們高度有序并可以被控制和調(diào)節(jié)。,,活細(xì)胞是一個微小的化學(xué)工業(yè)園,氧化-還原反應(yīng),其它常見的代謝反應(yīng),基團轉(zhuǎn)移反應(yīng)水解反應(yīng)重排反應(yīng)等,第四節(jié) 細(xì)胞呼吸,細(xì)胞呼吸是生物體獲得能量的主要代謝途徑細(xì)胞呼吸是一種氧化反應(yīng) 有機化合物+O2→CO2+能量“燃料”包括糖類、脂肪、蛋白質(zhì)等

6、真核細(xì)胞的呼吸主要在線粒體中進行，溫和條件和酶的參與調(diào)控，其中一些重要步驟是在線粒體的內(nèi)膜上進行的原核生物沒有線粒體，對應(yīng)于真核生物發(fā)生在線粒體的內(nèi)膜上進行的反應(yīng)，發(fā)生在哪里？提示：參考內(nèi)共生學(xué)說,酵母菌發(fā)酵與細(xì)胞有氧呼吸,在有氧環(huán)境中，酵母細(xì)胞消耗氧氣來分解葡萄糖并獲得能量，同時產(chǎn)生二氧化碳在缺氧環(huán)境中，酵母菌將葡萄糖分解成酒精（乙醇）和二氧化碳在有氧環(huán)境中，食物分子被充分氧化，可產(chǎn)生比無氧環(huán)境更多的能量課本105頁，“…

7、., 當(dāng)酒精的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到12%-16%時，酵母菌就會被殺死” ？？？？,人體細(xì)胞的呼吸過程,慢跑，細(xì)胞消耗氧氣來分解葡萄糖并獲得能量，同時產(chǎn)生二氧化碳和水快跑，細(xì)胞將葡萄糖分解成乳酸和二氧化碳有氧代謝中，葡萄糖中大約30%-40%的能量被轉(zhuǎn)化儲存在ATP中，而汽車發(fā)動機只能將汽油化學(xué)能的15%-25%轉(zhuǎn)化為動能，細(xì)胞呼吸的產(chǎn)能效率是相當(dāng)高的。這樣比較合理嗎？,細(xì)胞呼吸的代謝過程,,,,,植物的細(xì)胞呼吸,節(jié)約碳動物為什么不節(jié)約碳

8、？,第五節(jié) 光合作用,光合作用的早期研究1642年 比利時科學(xué)家Helmont,植物和土壤的重量變化，2.3g — 90.8g >> 5 years >> 76.7g — 90.7g,1770年英國牧師 Priestley 大玻璃罩 老鼠 蠟燭試驗有時成功，有時失敗的原因？,,光的性質(zhì)與葉綠素,紅外線紫外線,,問題:為什么植物都是綠色的?,,,為什么綠光下也有一些細(xì)菌,光系統(tǒng)與光反應(yīng),,暗反應(yīng)與葡萄糖

9、的合成,,,有人幻想和設(shè)想：有朝一日，科學(xué)家將光合作用機理搞清楚，并將植物光合作用的全套基因轉(zhuǎn)移到人的頭發(fā)中，在頭發(fā)中模擬光合作用的過程，那么，只要在人的頭上撒點水、再曬曬太陽，在頭發(fā)中便完成了二氧化碳加水合成葡萄糖的過程，葡萄糖從頭發(fā)中輸送到人體的各部分，吃飯的歷史使命便可宣告結(jié)束了。,知識拓展,Steal My SunshineHow photosynthetic organisms get taken up, passed ar