生命的物质变化和能量转换 新陈代谢一、新陈代谢的基本概念一、新陈代谢的基本概念活细胞中全部有序的化学变化的总称活细胞中全部有序的化学变化的总称，它包括，它包括物质代谢物质代谢和和能量代谢能量代谢两个方面。两个方面。物质代谢物质代谢是指生物体与外界环境之间物是指生物体与外界环境之间物质的交换和生物体内物质的转变过程质的交换和生物体内物质的转变过程。能量代谢能量代谢是指生物体与外界环境之间能是指生物体与外界环境之间能量的交换和生物体内能量的转变过程量的交换和生物体内能量的转变过程。在在新陈代谢过程中，既有新陈代谢过程中，既有同化作用同化作用，又有，又有异化作用异化作用。同化作用同化作用是指生物体把从外界环境中获取的营是指生物体把从外界环境中获取的营养物质转变成自身的组成物质，并且储存能量养物质转变成自身的组成物质，并且储存能量的变化过程。的变化过程。异化作用异化作用是指生物体能够把自身的一部分物质是指生物体能够把自身的一部分物质加以分解，释放出其中的能量，并且把分解的加以分解，释放出其中的能量，并且把分解的终产物排出体外的变化过程。终产物排出体外的变化过程。新陈代谢中的新陈代谢中的同化作用和 异化作用、物质代谢和能量代谢之间的关系，可以用下面的表解来可以用下面的表解来概括：概括：新陈代谢同化作用异化作用把从生物体把从外界环境中获取的营养物质转变成自身的组成物质储存能量分解自身的一部分组成物质，把分解的最终产物排出体外释放能量物质代谢能量代谢二、新陈代谢的基本类型二、新陈代谢的基本类型按照自然界中生物体同化作用和异化作用方式的按照自然界中生物体同化作用和异化作用方式的不同，新陈代谢的基本类型可以分为以下几种：不同，新陈代谢的基本类型可以分为以下几种：同化作用同化作用的两种类型的两种类型自养型自养型异养型异养型异化作用异化作用的两种类型的两种类型需氧型需氧型厌氧型厌氧型自养型自养型绿色植物直接从外界环境摄取无机物，通过绿色植物直接从外界环境摄取无机物，通过光合作用光合作用，将无机物制造成复杂的有机物，将无机物制造成复杂的有机物，并且储存能量，来维持自身生命活动的进行，并且储存能量，来维持自身生命活动的进行，这样的新陈代谢类型属于自养型。这样的新陈代谢类型属于自养型。少数种类的细菌，不能够进行光合作用，少数种类的细菌，不能够进行光合作用，而能够利用体外环境中的某些无机物氧化而能够利用体外环境中的某些无机物氧化时释放出的能量来制造有机物，这种合成时释放出的能量来制造有机物，这种合成作用叫化能合成作用。作用叫化能合成作用。异养型异养型人和动物人和动物不能像绿色植物那样进行光合作用，也不能像绿色植物那样进行光合作用，也不能像硝化细菌那样进行化能合成作用，它们只不能像硝化细菌那样进行化能合成作用，它们只能依靠外界环境中现成的有机物来维持自身的生能依靠外界环境中现成的有机物来维持自身的生命活动，这样的新陈代谢类型叫异养型。命活动，这样的新陈代谢类型叫异养型。营营腐生或寄生生活的真菌、大多数种类腐生或寄生生活的真菌、大多数种类的细菌，也属于异养型。的细菌，也属于异养型。需氧型需氧型绝大多数的动物和植物绝大多数的动物和植物在异化作用的过程中，在异化作用的过程中，必须不断地从外界环境中摄取氧来氧化分解必须不断地从外界环境中摄取氧来氧化分解体内的有机物，释放出其中的能量，这种新体内的有机物，释放出其中的能量，这种新陈代谢类型叫需氧型。陈代谢类型叫需氧型。厌氧型厌氧型乳酸菌和寄生在动物体内的寄生虫等少数动乳酸菌和寄生在动物体内的寄生虫等少数动物物，在无氧的条件下，仍能够将体内的有机，在无氧的条件下，仍能够将体内的有机物氧化，从中获得维持自身生命活动所需的物氧化，从中获得维持自身生命活动所需的能量，称这种新陈代谢类型为厌氧型。能量，称这种新陈代谢类型为厌氧型。另外，还有一种兼性厌氧型生物酵母菌酵母菌在酵母菌在有氧有氧的条件下，将糖类物的条件下，将糖类物质分解成质分解成二氧化碳二氧化碳和和水水；在在无氧无氧的条件下，将糖类物质分解的条件下，将糖类物质分解成成二氧化碳二氧化碳和和酒精酒精。一、合成反应和分解反应一、合成反应和分解反应合成反应：由小分子形成大分子的化学反应合成反应：由小分子形成大分子的化学反应一般耗能一般耗能分解反应：将大分子物质分解成小分子物质的反应分解反应：将大分子物质分解成小分子物质的反应水解反应：需要酶参与，而且要消耗水分子水解反应：需要酶参与，而且要消耗水分子氧化分解反应：也需酶的催化，脱氢或加氧氧化分解反应：也需酶的催化，脱氢或加氧一般放能一般放能如：多肽链的水解ATP的水解等 C6H12O6 2 CH3COCOOH + 4H +能量酶 酶是酶是 产生的一类具有产生的一类具有_作用的作用的 。其中，胃蛋白酶、唾液淀。其中，胃蛋白酶、唾液淀粉酶等绝大多数的酶是粉酶等绝大多数的酶是 ，少数的酶，少数的酶是是 。 （一）、酶的概念（一）、酶的概念活细胞活细胞催化作用催化作用有机物有机物蛋白质蛋白质RNA酶酶（二）、酶（二）、酶的的特性特性n1、高效性：、高效性：实验实验n2、专一性：实验、机理、专一性：实验、机理H2O2溶液溶液肝脏研磨液肝脏研磨液氯化铁溶液氯化铁溶液点点燃燃的的卫卫生生香香不同底物相同酶不同底物相同酶相同底物不同酶相同底物不同酶3、多样性、多样性（三）、影响酶促反应的因素（三）、影响酶促反应的因素1、温度、温度 低低温温不不破破坏坏蛋蛋白白质质的的分分子子结结构构，高高温温会会导导致致蛋蛋白白质质分分子子发发生生热热变变性性，而而蛋蛋白白质质的的变变性性是是不不可可逆逆的的，所所以以在在最最适适温温度度两侧的曲线是不对称的两侧的曲线是不对称的 一般来说影响蛋白质活性一般来说影响蛋白质活性的因素都能影响酶的活性。的因素都能影响酶的活性。 2、PH值值在最适在最适pHpH值两侧的曲线基本是对值两侧的曲线基本是对称的（称的（4848页）页） 3 3、底物的浓度：在酶量一定的条、底物的浓度：在酶量一定的条件下，在一定范围内会随着底物浓度件下，在一定范围内会随着底物浓度的增加，反应速度也增加，但底物达的增加，反应速度也增加，但底物达到到定浓度后也就不再增加了，原因定浓度后也就不再增加了，原因是酶饱和了。是酶饱和了。 4 4、时间时间： 即使在最适温度和即使在最适温度和pH值的条件下，值的条件下，酶的催化能力也不是一成不变的，酶酶的催化能力也不是一成不变的，酶在在“工作工作”了一段时间后会发生钝化现了一段时间后会发生钝化现象，即催化能力开始下降，最后失去象，即催化能力开始下降，最后失去催化能力，因为任何蛋白质分子都有催化能力，因为任何蛋白质分子都有一定的寿命。一定的寿命。 这些严重钝化或失去催化能力的酶这些严重钝化或失去催化能力的酶在细胞中水解酶的作用下会被分解成在细胞中水解酶的作用下会被分解成氨基酸，氨基酸可以再度合成蛋白质。氨基酸，氨基酸可以再度合成蛋白质。例题n能够使脂肪酶水解的酶是（ ）n脂肪酶n蛋白酶n淀粉酶n麦芽糖酶（四）酶有关的其他知识？（四）酶有关的其他知识？1、酶的命名：根据酶的来源及所催化的底物、酶的命名：根据酶的来源及所催化的底物如：唾液淀粉酶、胃蛋白酶等如：唾液淀粉酶、胃蛋白酶等2辅助因子：3、酶的抑制剂、酶的抑制剂竞争性和非竞争性。竞争性和非竞争性。金属离子金属离子辅酶：有机小分子物质辅酶：有机小分子物质1. 相互传递求偶信号，以便交尾、繁衍后代。2.萤火虫腹部后端细胞内的荧光素，是其 特有的发光物质。3.萤火虫腹部细胞内一些有机物中 储存的化学能，只有在转变成光能时， 萤火虫才能发光。萤火虫1、为什么发光？、为什么发光？2、通过什么发光？、通过什么发光？3、怎样发光？、怎样发光？细胞的主要能源物质是细胞的主要能源物质是: :生物体内储存能量的主要物质是生物体内储存能量的主要物质是: :最根本的能量来源是最根本的能量来源是: :太阳能太阳能糖类糖类脂肪脂肪生物的生命活动ATP氧化分解氧化分解能量释放能量释放并转移并转移 释放能量、利用有机物能量细胞代谢所需能量的直接来源ATP的结构式 PPPHNH C NN C CHC C H O O OH N N O H C O P O P O P OH C H H C OH OH OH H C C H OH OH P P P APPP 腺嘌呤高能磷酸键核糖腺苷(A)ATPATP分子结构 简 式三个磷酸基团三磷酸腺苷 30.54KJ/mol30.54KJ/mol+A-P P PATPADP Pi 能量+酶A-P P P (磷酸)酶ATP 热能电能光能机械能渗透能化学能葡萄糖+果糖酶蔗糖+ATPADP Pi 能量+酶（其他形式的能量）含量很少有机物有机物ATPATP生命活动ATPATP光能有机物有机物ATPATP生命活动（呼吸作用）（呼吸作用）（呼吸作用）（呼吸作用）（光合作用）（光合作用）动物和人等：动物和人等： 呼吸作用呼吸作用绿色植物：绿色植物：呼吸作用呼吸作用+光合作用光合作用+ATPADPPi 能量+酶动物和人等呼吸作用 绿色植物用作吸呼用作合光+ATPADPPi 能量+酶（其他形式的能量）+ATPADP Pi 能量+酶酶+ATPADP Pi 能量+酶物质是可逆的，能量是不可逆的。 对细胞的正常生活来说，ATP与ADP的这种转化，是时刻不停地发生并且处于动态平衡之中的。酶思考？思考？1.为什么说ATP是细胞的能量“通货”？2.ATP与ADP是怎样相互转化的？这有什么意义？ 3.细胞中的哪些生命活动需要ATP提供能量？练习1、关于动物细胞中ATP的正确叙述 （ ）A、ATP在动物体细胞中普遍存在，但含量不多B、当它过分减少时，可由ADP在不依赖其他 物质条件下直接形成C、它含有三个高能磷酸键D、ATP转变为ADP的反应是可逆的 A2ATP转化为 ADP 可表示如下：式中X代表（ ）A、H2O B、H C、P D、PiD