第三章 物质能量与代谢.ppt

第三章物质代谢与能量转换 生活中的几个问题 饮食：民以食为天 代谢性疾病与药物：是药三分毒 能源：煤是工业的粮食，石油是工业的血液 手机电池 基本问题：生物分子的合成与分解，细胞工厂 物质代谢、能量转换和信号转导构成了细胞最基本的活动形式，也是生命的基本特征之一。在温和的条件下细胞无时无刻地发生着数以千计的生物化学反应，而这些反应无不需要酶的参与。 一）酶与酶促反应动力学 酶是生物体内一类有催化作用的蛋白质（生物大分子）。 在酶的作用下，生物才会有消化、呼吸、运动、生长、发育、繁殖等生命活动，才会产生新陈代谢等化学变化。因此，可以说：“没有酶就没有生命”。 定义： 酶是由活细胞产生的，在生物体内和体外能起同样催化作用的一类具有活性中心和特殊构象的生物大分子。酶是生物催化剂。 1、酶是生物催化剂 酶作为生物催化剂的特点 1.酶易失活 2.酶具有很高的催化性 3.酶具有高度专一性 4.酶活性受到调节和控制 5.酶的化学本质 2. 酶促反应动力学 研究酶催化反应过程与速率及各种影响酶催化速率的因素的关系. 酶促反应速度：单位时间内反应物的消耗或产物的增加。取其初速度。 底物浓度的影响 米氏方程式的推导 （假设K4为0） k1 k3 k2 k4 对于ES的形成速度： d[ES] / dt =k1([E] — [ES]) * [S] 对于ES的分解速度： - d[ES] / dt = k2[ES] + k3[ES] 当酶体系处于动态平衡时，ES的形成速度和分解速度相等 k1([E] — [ES]) * [S] = k2[ES] + k3[ES] 移项 ([E] — [ES]) * [S] / [ES] =(k2+k3) / k1 令：Km = (k2+k3) / k1 [ES]= [E]*[S] Km+[S] （1） 因为当底物浓度很高时，酶反应速率（v）与[ES]成正比，即 V = k3[ES] ,代入（1）式得： V = k3[E][S] / (Km+[S]) （2） 当底物浓度很高时所有的酶都被底物饱和而转变为ES复合物，即[E]=[ES]，酶促反应达到最大速度Vmax，所以 Vmax = k3[ES] = k3[E] （3） V = Vmax *[S] Km +[S] 米氏方程，Km米氏常数 Km值是酶的特征常数 ①Km值对应于酶所催化底物的浓度，远低于Km的底物浓度将使反应速度产生较大的变化，表现为一级反应，即反应速度与底物浓度成正比，但速度仍比Vmax低得多；远高于Km的底物浓度对反应速度增幅有限，表现为零级反应，即底物浓度增加到一定程度后，再增加底物浓度，反应速度上升不明显，趋向一个极限。 ②因为Km值对于特定的酶而言是常数，使得通过简单的比较Km值可以分析来自不同组织或者生物体的同类酶（或者改变/突变的）的效率。 ③对于有多种底物的酶，通过比较每一种底物的Km值，可以比较酶对不同底物的相对催化效率，较小的Km值对应于较大的酶特异性，也意味着酶更倾向于催化该底物。(其中Km值最小的称该酶的最适底物。) ④测量不同化合物对酶Km值的影响，可以确定这些化合物在反应中的作用是激活剂还是抑制剂 影响酶促反应速度的因素 pH对酶反应速度的影响 酶的活力受其环境pH的影响，在一定pH下，酶反应具有最大速度，高于或低于此值，反应速度下降，通常称此pH为酶反应的最适pH 温度对酶反应速度的影响 温度对酶反应速度也有很大的影响，有一个最适温度。是钟形曲线。 酶浓度对酶反应速度的影响 底物浓度足够大，足以使酶饱和，则反应速度与酶浓度成正比 激活剂 凡是能提高酶活性的物质，都称为激活剂 ，其中大部分是无机离子或简单的有机化合物。作为激活剂的金属离子有：K+、Na+、Ca2+、Mg2+、 Zn2+、 及Fe2+等离子，无机阴离子如：Cl-、 Br－、 I－、CN－、PO43－等都可作为激活剂 二）生物体内能量的产生-细胞呼吸 1.生命和能 自然界存在多种形式的能量，有机体也可产生电能、机械能和热能等。但有机体能量储存是化学能。 The first law of thermodynamics states: Energy cannot be created of destroyed The secon