ch生物能学介绍PPT学习教案

1、会计学1ch生物能学介绍生物能学介绍Bioenergetics is the quantitative study of the energy transductions that occur in living cells and of the nature and function of the chemical processes underlying these transductions. 简单地说，生物能学是定量研究活细胞内的能简单地说，生物能学是定量研究活细胞内的能量传导和能量利用过程。量传导和能量利用过程。第1页/共46页第2页/共46页氧化氧化-还原反应的电子传递是细胞还原反

2、应的电子传递是细胞能量传递的基础。能量传递的基础。第3页/共46页Sunlight代谢的能量来源和转化代谢的能量来源和转化光合作光合作用用细胞呼细胞呼吸吸第4页/共46页第5页/共46页Energy coupling in mechanical processes第6页/共46页Energy coupling in chemical processes第7页/共46页第8页/共46页第9页/共46页第10页/共46页第11页/共46页第12页/共46页第13页/共46页第14页/共46页第15页/共46页第16页/共46页第17页/共46页The large free-energy chang

3、e associated with ATP hydrolysis.第18页/共46页ATP-Mg2+ complexes and ADP-Mg2+ complexes.第19页/共46页基团转移可提供磷酰基团、焦磷基团转移可提供磷酰基团、焦磷酰基团和腺苷酰基团。酰基团和腺苷酰基团。第20页/共46页第21页/共46页第22页/共46页ATP has an intermediate phosphoryl group transfer potential.第23页/共46页ATP provides energy usually through group transfer, thus activa

4、ting the substrate.第24页/共46页Three types of group transfer to a reactant of ATP第25页/共46页 Luciferase gene is a reporter gene in gene engineering. 第26页/共46页Adenylylation reaction in activation of a fatty acid.第27页/共46页萤火虫发光机制萤火虫发光机制虫荧光酰腺苷酸虫荧光酰腺苷酸荧光素酶荧光素酶荧光荧光素素第28页/共46页Luciferase detection products(Prom

5、ega company) 第29页/共46页2.4.3 ATP的生成的生成 ATP生成途径生成途径: 氧化磷酸化氧化磷酸化/ 光合磷酸化（主要）光合磷酸化（主要） 底物水平磷酸化底物水平磷酸化 腺苷酸激酶腺苷酸激酶(adenylate kinase)催化途径催化途径4.磷酸肌酸磷酸肌酸(PCr)转换转换第30页/共46页 氧化磷酸化氧化磷酸化/ 光合磷酸化光合磷酸化（主要）（主要） 跨膜质子梯度所储存的能量使跨膜质子梯度所储存的能量使ADP在在ATP合酶的催化下磷酸化生成合酶的催化下磷酸化生成ATP。（化学渗透学说）。（化学渗透学说）第31页/共46页 底物水平磷酸化底物水平磷酸化 通过底物（

6、高能磷酸化合物）的磷酰通过底物（高能磷酸化合物）的磷酰基团转移生成基团转移生成ATP。 eg. oxidation of glyceraldehyde-3-phoshphate ( GAP ) step6,step7 in glycolysis第32页/共46页第33页/共46页Substrate-level phosphorylation第34页/共46页 腺苷酸激酶腺苷酸激酶(adenylate kinase)催化的催化的ADP挽救途径挽救途径： ADP + ADP ATP + AMP第35页/共46页肌酸激酶肌酸激酶第36页/共46页2.4.3 ATP的生成的生成( (续续) ) 磷酸肌

7、酸转换途径是迅速产生磷酸肌酸转换途径是迅速产生ATP的方式。的方式。它揭示，磷酸肌酸是能量的贮存者，它揭示，磷酸肌酸是能量的贮存者，ATP是是能量的载体。能量的载体。 磷酸肌酸、磷酸精氨酸、聚偏磷酸统称为磷酸肌酸、磷酸精氨酸、聚偏磷酸统称为磷酸原磷酸原(phosphagens)。某些无脊椎动物以。某些无脊椎动物以磷酸精氨酸为储能物质，一些微生物以聚磷酸精氨酸为储能物质，一些微生物以聚偏磷酸为储能物质。偏磷酸为储能物质。第37页/共46页2.4.4 ATP系统的动态平衡系统的动态平衡 ATP的动态平衡的动态平衡细胞一方面调节细胞一方面调节ATP的生的生成以满足能量需求，另一方面又调节成以满足能量

8、需求，另一方面又调节ATP的的利用，从而使利用，从而使ATP维持在相对稳定的平衡状维持在相对稳定的平衡状态。态。 ATP的生成和利用是通过细胞的能量状态来的生成和利用是通过细胞的能量状态来调节的。能荷调节的。能荷(energy charge)和磷酸化势能和磷酸化势能(phosphorylation potential)是描述细胞能量是描述细胞能量状态的两个指标。状态的两个指标。第38页/共46页 ATP+1/2ADP能荷能荷(energy charge)= ATP+ADP+AMP 理论上，能荷数值为理论上，能荷数值为0(全部为全部为AMP)1(全部为全部为ATP)。实际上大多数细胞的能荷在之间

9、。实际上大多数细胞的能荷在之间。 ATP磷酸化势能磷酸化势能= ADPPi第39页/共46页The energy charge, like the pH of a cell, is buffered！第40页/共46页小小 结结 生物体所需的能量，间接或直接地，都来生物体所需的能量，间接或直接地，都来源于太阳能。自养生物吸收太阳能转化为源于太阳能。自养生物吸收太阳能转化为化学能，贮存于化合物中；异养生物通过化学能，贮存于化合物中；异养生物通过分解这些化合物获得化学能。分解这些化合物获得化学能。 细胞内吸能反应可通过与放能的化学或光细胞内吸能反应可通过与放能的化学或光化学过程偶联来推动。化学过程

10、偶联来推动。第41页/共46页小小 结结 ATP是生物体内重要的高能化合物是生物体内重要的高能化合物 。ATP/ADP Cycle是是ATP提供能量的方式提供能量的方式。 ATP通过基团转移活化底物的形式提供能量通过基团转移活化底物的形式提供能量，而不是简单的水解作用。，而不是简单的水解作用。 ATP是能量的载体，磷酸肌酸是能量的贮存是能量的载体，磷酸肌酸是能量的贮存者。者。 细胞中细胞中ATP处于动态平衡。处于动态平衡。 它的生成和利用它的生成和利用是通过细胞的能量状态来调节的。是通过细胞的能量状态来调节的。第42页/共46页复习复习:1. 生物圈中能量的来源和转化。生物圈中能量的来源和转化。2. 什么是高能化合物？有哪几类高能化合物？什么是高能化合物？有哪几类高能化合物？掌握一些主要的高能化合物。掌握一些主要的高能化合物。3. ATP提供能量的机理。提供能量的机理。4. ATP和磷酸肌酸在生物体内能量代谢中各起和磷酸肌酸在生物体内能量代谢中各起什么作用？什么作用？第43页/共46页 思考题思考题: 结合下图