第十講生命體系中能量獲得與轉(zhuǎn)換-wenkub
2022-08-29 13:31:40 本頁面
【正文】 酶促反應(yīng)要求一定的 pH、溫度等溫和的條件，強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、有機(jī)溶劑、重金屬鹽、高溫、紫外線、劇烈震蕩等任何使蛋白 Life Science 酶促反應(yīng)的作用機(jī)制 特異性的解釋： （ 1） 1913年， L. Michaelis和 M. Menton提出了酶 底物復(fù)合物的學(xué)說 （ 2） D. Keilin和 B. Chance同時(shí)分別得到了關(guān)于酶 — 底物復(fù)合物存在的比較直接的證據(jù) 酶的活性中心和底物結(jié)合的機(jī)理 （ 1） 1890年， E. Fischer提出鑰匙 — 鎖模型（ lockkey） （ 2） 1958年， 提出的誘導(dǎo) — 楔合模型(induced fit model) Life Science 酶 底物復(fù)合物的學(xué)說 E代表酶， S代表底物， P代表產(chǎn)物 酶分子先和底物分子結(jié)合，生成酶 底物復(fù)合物，然后復(fù)合物分開生出產(chǎn)物 P，酶又恢復(fù)游離狀態(tài)，重新參加反應(yīng)。 C、 立體異構(gòu)特異性 (stereospecificity) 一種酶對(duì)底物的立體構(gòu)型的特異要求，稱為立體異構(gòu)專一性或特異性。受酶催化的化合物稱為該酶的底物或作用物(substrate)。 ΔG0是放能反應(yīng)， Keq大 Life Science 三、酶（ Enzymes） 定義 酶是活細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的具有 高度專一性 和 催化效率 的 蛋白質(zhì) ，又稱為生物催化劑。 細(xì)胞中能的轉(zhuǎn)換 能的轉(zhuǎn)換 發(fā)生部位 化學(xué)能轉(zhuǎn)換為滲透能 化學(xué)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能 化學(xué)能轉(zhuǎn)換為輻射能 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 光能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能 聲能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能 光能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能 腎 肌細(xì)胞、纖毛上皮細(xì)胞 螢火蟲發(fā)光器官 神經(jīng)、味覺及嗅覺感受器細(xì)胞 葉綠體 內(nèi)耳 視網(wǎng)膜 Life Science ATP是生命體系中重要的能量儲(chǔ)存物質(zhì)，被稱為能量貨幣單位， ATP是由腺嘌呤、核糖和三個(gè)磷酸基構(gòu)成，其中第二個(gè)和第三個(gè)磷酸基上的磷酸鍵時(shí)高能鍵（ ~），不穩(wěn)定易被水解，從 ATP上水解下來的磷酸基是一種能量穿梭集團(tuán)，對(duì)驅(qū)動(dòng)吸能反映起決定作用。 自由能、熱能 ds=des+dis ds:細(xì)胞和生物體的全部熵值變化 des:熵流 =0 dis:熵產(chǎn)生 =0 ds0:系統(tǒng)有序化程度下降，細(xì)胞和生物體走向死亡 ds0:系統(tǒng)向更有序化發(fā)展，細(xì)胞和生物體生長和進(jìn)化 Life Science 耗散結(jié)構(gòu) :(dissipative structure) 生命體需要消耗能量，這些能量使得生命產(chǎn)生出遠(yuǎn)離平衡態(tài)的結(jié)構(gòu)，這種稱為耗散結(jié)構(gòu) 。 熱力學(xué)第二定律 ：開爾文敘述、克勞修斯敘述。Life Science Life 第十講 生命體系中能量獲得與轉(zhuǎn)換 細(xì)胞代謝（ p56~p85） 是生物體內(nèi)所進(jìn)行的全部物質(zhì)和能的變化的總稱 Life Science 學(xué)習(xí)目的 理解有機(jī)體內(nèi)能量的產(chǎn)生機(jī)制 理解酶的工作機(jī)制 了解細(xì)胞呼吸的幾個(gè)過程，以及能量的產(chǎn)生情況 了解光合作用過程 Life Science 一、生命和能 Life Science 生物體是一個(gè)系統(tǒng)：自組織的、復(fù)雜的、有序的、開放的。 一個(gè)系統(tǒng)中的各種自發(fā)過程總是朝著熵增大的方向進(jìn)行的。 生命體可以定以為一個(gè)通過不斷汲取外部能量來維持甚至擴(kuò)展其有序結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)。 Life Science 二、化學(xué)平衡 自發(fā)反應(yīng) （ spontaneous reaction） : 自然界存在的一種不需要從外部供能就可發(fā)生的反應(yīng)。 廣泛存在于各種細(xì)胞中，催化細(xì)胞生長、代謝等生命過程中幾乎所有的化學(xué)反應(yīng)。 酶促反應(yīng)的特點(diǎn) Life Science a、絕對(duì)特異性 (absolute specificity) 一種酶只作用于一種底物產(chǎn)生一定的反應(yīng)，稱為絕對(duì)專一性，如脲酶，只能催化尿素水解成 NH3和 CO2，而不能催化甲基尿素水解。如 α淀粉酶只能水解淀粉中 α1,4糖苷鍵，不能水解纖維素中的 β1， 4糖苷鍵； L乳酸脫氫酶的底物只能是 L型乳酸，而不能是 D型乳酸。 酶都是由蛋白質(zhì)形成的，多為球蛋白，活性部位是球蛋白表面少數(shù)幾個(gè)氨基酸組成的小凹或溝狀部分。 Life Science 酶活性中心與底物結(jié)合機(jī)理 （ 1）鑰匙和鎖模型 認(rèn)為底物和酶分子的關(guān)系，就像鑰匙和鎖相配一樣，一把鎖只能被一把鑰匙打開，或是被在構(gòu)象上相近的鑰匙打開。 Life Science Life Science 輔助因子 酶的分子組成： 單純酶是基本組成單位僅為蛋白質(zhì)的一類酶。即所謂酶的輔助因子 (cofactors) 全 酶 = 酶 蛋 白 + 輔助因子 (結(jié)合蛋白質(zhì) ) (蛋白質(zhì)部分 ) (非蛋白質(zhì)部分 ) 許多輔助因子只是簡單的離子，如 Cl,Mg,Fe,Cu等，有把底物和酶結(jié)合起來或者使酶分子的構(gòu)象穩(wěn)定，從而保持其活性的作用。 Life Science Cl Mg2+ Fe2+ Cu2+ 唾液淀粉酶 參與葡萄糖降解的一些酶 過氧化物酶等 細(xì)胞色素氧化酶等 煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（ NAD+, 輔酶 Ι） 煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷脂（ NADP+, 輔酶Π） 黃素單核苷酸（ FMN） 黃素腺嘌呤二核苷酸（ FAD） 輔酶 Q（ CoQ或 Q） 輔酶 A（ CoA） 生物素（ Biotin） H原子（電子） H原子（電子） H原子（電子） H原子（電子） H原子（電子） ?；? 羧基（ COOH） Life Science 酶活性的抑制 酶的抑制劑（ Enzyme inhibitors）： 抑制酶的活性，或使酶分子本身受到破壞，但不引起酶蛋白變性的物質(zhì)的化學(xué)物質(zhì)。 酶促反應(yīng)通過產(chǎn)物 — 底物連接起來的特征具有重要的生物學(xué)意義：它使細(xì)胞中物質(zhì)和能的代謝是高度嚴(yán)格有序的，它規(guī)定了細(xì)胞中的化學(xué)反應(yīng)總是沿著特定路線進(jìn)行。如 NAD+、 NADP+、 FMN和 FAD等 機(jī)體內(nèi)進(jìn)行的脫氫，加氧等氧化反應(yīng)總稱為生物氧化，按照生理意義不同可分為兩大類，一類主要是將代謝物或藥物和毒物等通過氧化反應(yīng)進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化，這類反應(yīng)不伴有 ATP的生成；另一類是糖、脂肪和蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)通過氧化反應(yīng)進(jìn)行分解，
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