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代謝途徑

指数 代謝途徑

代謝途徑(metabolic pathway)在生物化學中,是一連串在細胞內發生的化學反應,並由酶所催化,形成使用或儲存的代謝物,或引發另一個代謝途徑(稱為「流量控制反應」)。多種途徑都是精細的,並涉及原來物質逐步修飾成所需的化學結構的化合物。在分子生物学中常被称作代谢通路,通常是指某个或某几个基因表达所涉及的全部酶或信号分子。在某一特定时间点的细胞内所有表达的基因的集合称为基因表达谱通常用RNA-seq来测定。 細胞內不同代謝途徑組成了代謝網絡。底物是否進入代謝途徑,要視乎細胞的需要,即合成代謝物及分解代謝物濃度的獨特組合(流量控制反應的動力)。代謝途徑包括主要的代學反應(一般都是需要酶的)令生物保持牠的內環境穩態。.

32 关系: 基因表达谱卟啉尿素循环三磷酸腺苷三羧酸循环底物代謝工程學代谢化学反应化学合成分子生物学催化光合作用磷酸化磷酸戊糖途径稳态糖原糖异生糖酵解细胞细胞区室真核生物生物生物化学瀑布葡萄糖葡萄糖-6-磷酸脂類蛋白质氧化磷酸化淀粉

基因表达谱

基因表达谱是一种在分子生物学领域,借助cDNA、表达序列标签(EST)或寡核苷酸芯片来测定细胞基因表达情况(包括特定基因是否表达、表达丰度、不同组织、不同发育阶段以及不同生理状态下的表达差异)的方法。通过一次性测定大量基因构建起细胞功能的总体态势图,可以从图谱中区分出正在分裂的细胞,以及细胞对于特征性治疗的反应。基因表达谱还有助于了解疾病的发病机制、药物的生理反应和治疗效果。.

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卟啉

卟啉(Porphyrin)是一类由四个吡咯类亚基的α-碳原子通过次甲基桥(.

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尿素循环

尿素循环(Urea cycle),也称鸟氨酸循环(Ornithine cycle)是许多哺乳类动物的一个生物化学反应过程,由氨()生成尿素()。尿素循环将高毒性氨转化为尿素排泄。这是人们第一个发现的代谢循环(汉斯·克雷布斯(Hans Krebs)和Kurt Henseleit于1932年发现),比三羧酸循环的发现还早五年。 尿素循环学说是1932年,由汉斯·阿道夫·克雷布斯等人通过鼠肝切片体外试验结果提出的。後來为赖特纳等人的完善。 在哺乳动物中,尿素循环主要发生在肝脏中,而小範圍发生在肾脏中。但在鸟类和陆生蜥蜴中,转换得出的产物却是尿酸。鱼类并不需要转换氨,它们的身体直接与水接触,通过简单的扩散即可实现氨的清除。 尿素的生成场所是肝细胞(Hepatocyte)。循环一部分发生在线粒体內,另一部分发生在細胞質内,因此过程中需要转运。.

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三磷酸腺苷

三磷酸腺苷(adenosine triphosphate, ATP;也称作腺苷三磷酸、腺嘌呤核苷三磷酸)在生物化學中是一种核苷酸,作为細胞内能量传递的“分子通货”,储存和传递化学能。ATP在核酸合成中也具有重要作用。它也是RNA序列中的鳥嘌呤二核苷酸,在DNA進行轉錄或複製時可做為替補。.

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三羧酸循环

三羧酸循環(tricarboxylic acid cycle) ,亦作檸檬酸循環(citric cycle),是有氧呼吸的第二階段。該循環以循環中一個重要中間體檸檬酸命名,又因爲檸檬酸是一種,該反應又稱爲三羧酸循環。該循環亦因由德國生物化學家克雷布斯(Krebs)發現而稱爲克雷布斯循環(Krebs cycle),克雷布斯亦因此項貢獻獲1953年諾貝爾生理學或醫學獎。丙酮酸在經過丙酮酸脫氫酶系氧化,生成乙酰輔酶A(acetyl-CoA)後,與四碳二元羧酸草酰乙酸化合,生成檸檬酸,進入檸檬酸循環。隨後,經過一系列反應,兩個碳原子轉化爲二氧化碳(CO2)分子,檸檬酸中蘊藏的化學能轉化至還原的輔酶中。檸檬酸循環的終產物仍然是草酰乙酸,這使得該循環能源源不斷地氧化輸入循環的乙酰輔酶A。 一般情況下,檸檬酸循環產生的還原輔酶會連同糖酵解過程產生的還原輔酶一同,在氧化磷酸化過程中氧化,生成大量的ATP。一分子的乙酰輔酶A在被檸檬酸循環代謝後,可產生兩分子的CO2分子、三分子NADH、一分子FADH2,以及一分子GTP。 檸檬酸循環可以代謝糖類、脂質,以及大部分氨基酸,因爲這三類物質都能轉換爲乙酰輔酶A或檸檬酸循環的中間體,從而進入檸檬酸循環之中。另外,檸檬酸循環的許多中間體可供生物體利用。當中間產物不足時,可通過添補反應對中間產物進行補充。生物體最重要的填補反應是在丙酮酸羧化酶催化下,以一分子丙酮酸和一分子二氧化碳分子爲原料,合成一分子草酰乙酸的反應。 檸檬酸循環發生於線粒體基質中,但也會部分地在線粒體內膜或嵴膜上發生。.

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底物

#重定向 酶底物 (生物学).

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代謝工程學

代謝工程學是指利用基因工程或是分子生物學技術,將生體內之代謝途径改變,通常改變生體內化學反應之酶。它來自於发酵学。代謝工程技術目前以微生物利用為主,改變工業微生物之代謝路徑,生產所需要的化學物質,如抗生素。 代谢工程(Metabolic engineering)又称途径工程,一般定义为通过某些特定生化反应的修饰来定向改善细胞的特性,或是利用重组DNA技术来创造新的化合物。 这一概念由美国学者Bailey J E于1991年首先提出。其将代谢工程定义为:用重组DNA技术来操纵细胞的酶运输和调节功能从而改进细胞的活性。Stephanopouls等认为,代谢工程是一种提高菌体生物量或代谢物产量的理性化方法。Cameron等的定义则精炼一些,即用重组DNA技术有目的地改造中间代谢。.

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代谢

代谢是生物体维持生命的化学反应总称。这些反应使得生物体能够生长和繁殖、保持它们的结构以及对环境作出反应。代谢通常被分为两类:分解代谢可以对大的分子进行分解以获得能量(如细胞呼吸);合成代谢则可以利用能量来合成细胞中的各个组分,如蛋白质和核酸等。代谢是生物体不断进行物质和能量的交换过程,一旦物质和能量交换停止,生物体的生命就會結束。 代谢中的化学反应可以归纳为代謝途徑,通过一系列酶的作用将一种化学物质转化为另一种化学物质。酶对于代谢反應来说是非常重要的,因为酶可以通过一個熱力學上易於發生的反應來驅動另一個難以進行的反應,使之變得可行;例如,利用ATP的水解所产生的能量来驱动其他化学反应。一个生物体的代谢机制决定了哪些物质对于此生物体是有营养的,而哪些是有毒的。例如,一些原核生物利用硫化氢作为营养物质,但这种气体对于动物来说却是致命的。代谢速度,或者说代谢率,也影响了一个生物体对于食物的需求量。 代谢有一個特点:無論是任何大小的物种,基本代谢途径也是相似的。例如,羧酸,作为柠檬酸循环(又称为“三羧酸循环”)中的最为人们所知的中间产物,存在于所有的生物体,无论是微小的单细胞的细菌还是巨大的多细胞生物如大象。代谢中所存在的这样的相似性很可能是由于相关代谢途径的高效率以及这些途径在进化史早期就出现而形成的结果。.

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化学反应

化學反應是一個或一個以上的物質(又稱作反應物)經由化學變化转化為不同於反應物的产物的過程。 化學變化定義為當一個接觸另一個分子合成大分子;或者分子經斷裂分開形成兩個以上的小分子;又或者是分子內部的原子重組。為了形成變化,化學反應通常和化學鍵的形成與斷裂有關。特別注意化學反應不會以任何方式改變原子核,而仅限於在原子外的電子雲交互作用。雖然核變形後可能會引發化學反應,但是核反應與化學反應無關。 化學性質是物質只能在化學變化中表現出來的性質,例如有酸鹼性、氧化还原性质、熱穩定性、反应性等等。.

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化学合成

在化学中,化学合成是以得到一种或多种产物为目的而进行的一系列化学反应。合成通常表现为通过物理或化学方法操纵的一步或多部反应。在现代的实验室应用中,合成通常暗示整个过程可靠、可被重复且可于多个实验室中应用。 一个化学合成步骤由选择试剂开始。一个产物或中间产物往往需要多种试剂合成。在合成中,产物的数量为产率,往往以克为单位,或以实验产物质量与理论产物质量之比来衡量。副反应通常为降低所需产物产率的化学反应。 在英语中,Synthesis的现代含义由阿道夫·威廉·赫尔曼·科尔贝首次使用。.

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分子生物学

分子生物学(Molecular biology)是对生物在分子層次上的研究。这是一门生物学和化学之间跨学科的研究,其研究领域涵盖了遗传学、生物化学和生物物理学等学科。分子生物学主要致力于对细胞中不同系统之间相互作用的理解,包括DNA,RNA和蛋白质生物合成之间的关系以及了解它们之间的相互作用是如何被调控的。.

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催化

催化是利用催化剂改变化学反应速度的一种工艺。许多化学工业要利用催化作用来获得需要的反应速度。催化也是一种化工单元过程,催化剂本身在反应中不会被消耗,但催化剂会改变反应速度,一催化劑亦可能參與複數的催化反應。正催化劑可加速反應;負催化劑或抑制劑則會與反應物反應進而降低化學反應。可提高催化劑活性的物質稱為促進劑;降低催化劑活性者則稱為催化毒。 相較於未催化的反應,同溫度的催化反應擁有較低的活化能。催化劑可以藉由結合反應物達到極化的效果,如酸催化劑之於羰基化合物的合成;催化劑也可產生非自然的反應中間物,如以四氧化鋨催化烯烴的雙羥基化中產生的鋨酸鹽酯;催化劑亦可造成反應物的裂解,如製氫時產生的單原子氫。 很多物质都可以做催化剂,在无机物反应中,通常利用酸、碱、金属或金属化合物作为催化剂,在有机物反应中多用有性的蛋白质分子——酶作为催化剂,生物体内许多化学反应都依赖酶來进行的。 催化反应可以发生在单相和多相中,也可以发生在复相中:.

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光合作用

光合作用是植物、藻類等生產者和某些細菌,利用光能把二氧化碳、水或硫化氢變成碳水化合物。可分为產氧光合作用和不產氧光合作用。 植物之所以称为食物链的生产者,是因为它们能够透过光合作用利用无机物生产有机物并且贮存能量,其能量轉換效率約為6%。通过食用,食物链的消费者可以吸收到植物所贮存的能量,效率为10%左右。對大多數生物來説,這個過程是賴以生存的關鍵。而地球上的碳氧循环,光合作用是其中最重要的一环。.

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磷酸化

磷酸化(英語:Phosphorylation)或稱磷酸化作用,是指在蛋白質或其他類型分子上,加入一個磷酸(PO32-)基團,也可定義成「將一個磷酸基團導入一個有機分子」。此作用在生物化學中佔有重要地位。 蛋白質磷酸化可發生在許多種類的氨基酸(蛋白質的主要單位)上,其中以絲氨酸為多,接著是蘇氨酸。而酪氨酸則相對較少磷酸化的發生,不過由於經過磷酸化之後的酪氨酸較容易利用抗體來純化,因此酪氨酸的磷酸化作用位置也較廣為了解。 除了蛋白質以外,部分核苷酸,如三磷酸腺苷(ATP)或三磷酸鳥苷(GTP)的形成,也是經由二磷酸腺苷和二磷酸鳥苷的磷酸化而來,此過程稱為氧化磷酸化。另外在許多醣類的生化反應中(如糖解作用),也有一些步驟存在氧化磷酸化作用。.

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磷酸戊糖途径

磷酸戊糖途径(Pentose phosphate pathway)也称为戊糖磷酸途径、五碳糖磷酸途径、磷酸戊糖旁路(对应于双磷酸己糖降解途径,即Embden-Meyerhof途径)。是一种葡萄糖代谢途径。这是一系列的酶促反应,可以因应不同的需求而产生多种产物,显示了该途径的灵活性。 葡萄糖会先生成强氧化性的5-磷酸核糖(Ribose-5-phosphate),后者经转换后可以参与糖酵解或者是核酸的生物合成。部分糖酵解和糖异生的酶会参与这一过程。反应场所是胞质溶胶(Cytosol)。所有的中间产物均为磷酸酯。过程的调控是通过底物和产物浓度的变化实现的。.

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稳态

內平衡(homeostatic,又稱恆定狀態或恆定性)是指在一定外部环境范围内,生物體或生态系统內環境有賴整體的器官的協調聯繫,得以維持体系內環境相对不变的狀態,保持动态平衡的這種特性。 器官與器官之間必須經由調整和監管機制保持平衡,才能使整個基體的正常運作。在人類,體內平衡包括以下的內容:.

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糖原

糖原(,又称--、动物淀粉)是人类等动物和真菌储存糖类的主要形式;是多糖的一種,由葡萄糖失水(脫水)缩合作用而成。主要生物学功能是作为动物和真菌的能量储存物质。 在人体中,糖原主要由肝脏和肌肉的细胞产生与储存,并且作为长期储存的次级能量(还有作为储存的主要能量是在脂肪组织积累的油脂)。肝糖原可以由肝脏细胞和肌肉细胞合成。由肝糖原转化的葡萄糖會給全身各处使用,包括中枢神经系统。 在肝脏细胞(肝细胞),糖原可以在饭后不久构成高达其鲜重(成年人100-120克)的8%。只有储存在肝脏的糖原可以由其他器官使用。在肌肉,糖原的浓度較低(約肌肉质量的1-2%)。人体的糖原主要储存在肝脏、肌肉和红血球。.

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糖异生

糖异生(Gluconeogenesis)又稱糖質新生作用、糖原異生作用,指的是非碳水化合物(乳酸、丙酮酸、甘油、生糖氨基酸等)转变为葡萄糖的过程。糖异生保证了机体的血糖水平处于正常水平。糖异生的主要器官是肝。肾在正常情况下糖异生能力只有肝的十分之一,但长期饥饿时肾糖异生能力可大为增强。.

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糖酵解

糖酵解(glycolysis--是把葡萄糖(C6H12O6)转化成丙酮酸(CH3COCOO− + H+)的代谢途径。在这个过程中所释放的自由能被用于形成高能量化合物ATP和NADH。 糖解作用是所有生物细胞糖代谢過程的第一步。糖解作用是一个有10个步骤酶促反应的确定序列。在该过程中,一分子葡萄糖会经过十步酶促反应转变成两分子丙酮酸(严格来说,应该是丙酮酸盐,即是丙酮酸的阴离子形式)。 糖解作用及其各种变化形式发生在几乎所有的生物中,无论是有氧和厌氧。糖酵解的广泛发生显示它是最古老的已知的代谢途径之一。事实上,糖解作用及其并行途径戊糖磷酸途径,构成了反应,这些反应发生在还在不存在酶的条件下进行金属催化的太古宙海洋。糖解作用可能因此源于生命出现之前世界的化学约束。 糖解作用发生在大多数生物体中的细胞的胞质溶胶。最常见的和研究最彻底的糖解作用形式是双磷酸己糖降解途径(Embden-Meyerhof-Parnas途径,简称:EMP途径),这是被Gustav Embden,奥托·迈尔霍夫,和Jakub Karol Parnas所发现的。糖解作用也指的其他途径,例如,脱氧酮糖酸途径()各种异型的和同型的发酵途径,糖解作用一词可以用来概括所有这些途径。但是,在此处的讨论却是局限于双磷酸己糖降解途径(EMP途径)。 整个糖解作用途径可以分成两个阶段:.

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细胞

细胞(Cell)是生物体结构和功能的基本单位。它是除了病毒之外所有具有完整生命力的生物的最小单位,也经常被称为生命的积木(病毒仅由DNA/RNA组成,并由蛋白质和脂肪包裹其外)。 in Chapter 21 of fourth edition, edited by Bruce Alberts (2002) published by Garland Science.

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细胞区室

細胞區室(cellular compartment,亦称为细胞腔隙)是細胞生物學中使用的名詞,包括所有真核細胞的細胞質中封閉的部分,它們多被單層或雙層的磷脂所包圍。絕大多數的細胞器均被視為是細胞區室,例如:線粒體、葉綠體(光合生物)、過氧化物酶體、溶酶體、內質網、細胞核及高尔基体。更小的元素,如囊泡,和有時甚至是微管等也計算在內。 一般認為細胞區室化並不存在於原核生物的細胞內,但隨著諸如羧酶体(carboxysome)及對細菌的微區室(bacterial microcompartment)的研究顯示原核生物也有能力去對細胞器進行區室化。.

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真核生物

真核生物(学名:Eukaryota)是其细胞具有细胞核的单细胞生物和多细胞生物的总称,它包括所有动物、植物、真菌和其他具有由膜包裹着的复杂亚细胞结构的生物。 真核生物与原核生物的根本性区别是前者的细胞内含有细胞核,因此以真核来命名这一类细胞。许多真核细胞中还含有其它细胞器,如粒線體、叶绿体、高尔基体等。 由于具有细胞核,因此真核细胞的细胞分裂过程与没有细胞核的原核生物也大不相同。 真核生物在进化上是单源性的,都属于三域系统中的真核生物域,另外两个域为同属于原核生物的细菌和古菌。但由于真核生物与古菌在一些生化性质和基因相关性上具有一定相似性,因此有时也将这两者共同归于新壁總域演化支。 科學家相信,從基因證據來看,真核生物是細菌與古菌的基因融合體,它是某種古菌與細菌共生,異種結合的產物。.

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生物

生物(拉丁语,德语: Organismus, ,又称有機體)是指稱類生命的个体。在生物学和生态学中, 地球上约有870萬種物種(±130萬),其中650萬種物種在陆地上,220万种生活在水中。 生物最重要和基本的特徵在生物會進行新陳代謝及遺傳兩點,前者說明所有生物一定會具備合成代谢以及分解代谢(兩個是完全相反的兩個生理反應過程),並且可以將遺傳物質複製,透過自我分裂生殖(無性生殖)或有性生殖,交由下一代繁殖下去以避免滅絕,这是類生命现象的基础。 生命的起源和生命各个分支之间的关系一直存在争议,古早的生命分類已經過時,近代古典生物學的分類又受到分子生物學的挑戰。一般而言,我們將生物分為兩大類:原核生物和真核生物。原核生物分为兩大域:细菌(Bacteria)和古菌(Archaea),这两个域相互之间的关系并不比他们和真核生物的关系更为接近。在演化史的研究上,原核生物和真核生物之间一直缺乏联系。類似麻煩的還有病毒與內共生細菌等的分類,隨著現代生物化學的研究逐漸深入,出現了有如物理學中存在量子現象一般,在特定微觀世界下許多傳統認知出現錯誤,導致以往常理被顛覆的情況。 真核生物的特徵是有細胞核以及其他膜狀細胞器(例如動物和植物體內的粒線體粒線體也可以說是植物動物體的發電廠因為他可以製造很多的能量,以及植物及藻類中的葉綠素),一種假說是叶绿体和线粒体是由内共生细菌(endosymbiotic bacteria)演化而来T.Cavalier-Smith (1987) The origin of eukaryote and archaebacterial cells, Annals of the New York Academy of Sciences 503, 17–54 。多细胞生物(又稱至於生物實在30班一年且出來則指包含多于一个细胞的生物,在地質學上直到五億年前才出現大爆發。.

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生物化学

生物化学(biochemistry,也作 biological chemistry),顾名思义是研究生物体中的化学进程的一门学科,常常被简称为生化。它主要用于研究细胞内各组分,如蛋白质、糖类、脂类、核酸等生物大分子的结构和功能。而对于化学生物学来说,则着重于利用化学合成中的方法来解答生物化学所发现的相关问题。 虽然存在着大量不同的生物分子,但实际上有很多大的复合物分子(称为“聚合物”)是由相似的亚基(称为“单体”)结合在一起形成的。每一类生物聚合物分子都有自己的一套亚基类型。例如,蛋白质是由20种氨基酸所组成,而脱氧核糖核酸(DNA)由4种核苷酸构成。生物化学研究集中于重要生物分子的化学性质,特别着重于酶促反应的化学机理。 在生物化学研究中,对细胞代谢和内分泌系统的研究进行得相当深入。生物化学的其他研究领域包括遗传密码(DNA和RNA)、 蛋白质生物合成、跨膜运输(membrane transport)以及细胞信号转导。.

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瀑布

瀑布(waterfall),指河流或溪水经过河床纵断面的显着陡坡或悬崖处时,成垂直或近乎垂直地倾泻而下的水流景象。 在地质学上,瀑布則被称作「跌水」。其成因是受到断层或凹陷等地质构造运动和火山喷发等地表变化所造成河流突然中断,又或者因流水对岩石的侵蚀和溶蚀所造成河床有地势差,這些都能使河流產生瀑布。 世界大型瀑布多已開發為觀光景點,並在附近形成市鎮,且有機場等設施。例如維多利亞瀑布、伊瓜蘇瀑布、尼亞加拉瀑布等世界三大瀑布。.

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葡萄糖

葡萄糖(法语、德语、英語:glucose;又称血糖、玉米葡糖、玉蜀黍糖)是自然界分布最广、且最为重要的一種单糖。 因為擁有6個碳原子,被歸為己糖或六碳糖。葡萄糖是一种多羟基醛,分子式為C6H12O6。其水溶液旋光向右,故亦称“右旋糖”。葡萄糖在生物学领域具有重要地位,是活細胞的能量來源和新陳代謝的中间产物。植物可通过行光合作用產生葡萄糖。.

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葡萄糖-6-磷酸

葡萄糖-6-磷酸(英語:Glucose 6-phosphate),也称6-磷酸葡萄糖,是葡萄糖經過磷酸化(在第6号碳)之後生成的分子。它也是生物細胞中的常見分子,參與磷酸戊糖途径與糖酵解等生化途徑。 在糖酵解中,這個分子是由第一個步驟形成,進行催化的酶是己糖激酶或其他類似的酶。葡萄糖-6-磷酸在糖酵解中,會經由磷酸葡萄糖異構酶的催化,而形成果糖-6-磷酸,以繼續接下來的步驟。 Category:磷酸酯 Category:单糖衍生物.

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脂類

脂類(英語:Lipid),又稱脂質,这是一类不溶于水而易溶于脂肪溶剂(醇、醚、氯仿、苯)等非极性有机溶剂,由脂肪酸与醇作用脱水缩合生成的酯及其衍生物统称为脂类,其中包括脂肪、蠟、类固醇、脂溶性維生素(如維生素A,D,E和K)、、、磷脂等。它的主要生理功能包括儲存能量、構成細胞膜以及膜的訊息傳導等。如今,脂类已经被用于美容和食品工业,以及纳米技术。 脂質可以廣義定義為疏水性或雙親性小分子;某些脂質因為其雙親性的特質(兼具親水性與疏水性),能在水溶液環境中形成囊泡、脂質體或膜等構造。生物體內的脂質完全或部分源自兩種截然不同的生物次單元:酮酸基與異戊二烯。由此,脂質可以概分為八類:脂肪酸、甘油酯、甘油磷脂、鞘脂(神經脂質)、、聚酮类(由酮乙基次單元聚合而成)、固醇脂类,以及孕烯醇酮脂类(由異戊二烯次單元縮合聚合而成)。 脂類常被視為是脂肪的同義詞,但脂肪只是一種稱為三酸甘油脂的脂類。脂類也包括脂肪酸及其衍生物,包括單酸甘油酯、二酸甘油酯、磷脂等,也包括其他含有固醇的代謝產物,像是膽固醇。雖然人類和其他動物有許多不同的代謝方式,可以切斷脂肪鏈及合成脂質,不過仍有一些必需脂質無法自行合成,需要在食物中攝取。 有生物以前脂質的化學反應,以及原始生命體的形成,現已認為是生命起源模型中的關鍵。.

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酶(Enzyme( ))是一类大分子生物催化劑。酶能加快化學反應的速度(即具有催化作用)。由酶催化的反應中,反應物稱爲底物,生成的物質稱爲產物。幾乎所有細胞內的代謝過程都離不開酶。酶能大大加快這些過程中各化學反應進行的速率,使代謝產生的物質和能量能滿足生物體的需求。細胞中酶的類型對可在該細胞中發生的代謝途徑的類型起決定作用。對酶進行研究的學科稱爲「酶學」(enzymology)。 目前已知酶可以催化超過5000種生化反應。大部分酶是蛋白質,有少部分酶是具有催化活性的RNA分子,这些酶被称为核酶。酶的特異性是由其獨特的三級結構決定的。 和所有的催化劑一樣,酶通過降低反應活化能加快化學反應的速率。一些酶可以將底物轉化爲產物的速率提高數百萬倍。一個比較極端的例子是。該酶可以使在無催化劑條件下需要進行數百萬年的化學反應在幾毫秒內完成。從化學原理上講,酶和其它所有催化劑一樣,反應不會使其物質量發生變化。酶亦不能改變化學平衡,這一點和其它催化劑也是一樣的。酶和其它催化劑的不同之處在於,它們的專一性要強得多。一些分子可以影響酶的活性。如酶抑制劑能降低酶的活性,酶激活劑能提高酶的活性。許多藥物及毒物是酶的抑制劑。當超出適宜的溫度和pH值後,酶的活性會顯著下降。 酶在工业和人们的日常生活中的应用也非常广泛。例如,药厂用特定的合成酶来合成抗生素;洗衣粉中添加酶能加速附着在衣物上的蛋白质、淀粉或脂肪漬的分解;嫩肉粉中加入木瓜蛋白酶能將蛋白質分解爲稍小的分子,使肉的口感更嫩滑。.

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蛋白质

蛋白质(protein,旧称“朊”)是大型生物分子,或高分子,它由一个或多个由氨基酸残基组成的长链条组成。氨基酸分子呈线性排列,相邻氨基酸残基的羧基和氨基通过肽键连接在一起。蛋白质的氨基酸序列是由对应基因所编码。除了遗传密码所编码的20种“标准”氨基酸,在蛋白质中,某些氨基酸残基还可以被改變原子的排序而发生化学结构的变化,从而对蛋白质进行激活或调控。多个蛋白质可以一起,往往是通过结合在一起形成稳定的蛋白质复合物,发挥某一特定功能。 与其他生物大分子(如多糖和核酸)一样,蛋白质是地球上生物体中的必要组成成分,参与了细胞生命活动的每一个进程。酶是最常见的一类蛋白质,它们催化生物化学反应,尤其对于生物体的代谢至关重要。除了酶之外,还有许多结构性或机械性蛋白质,如肌肉中的肌动蛋白和肌球蛋白,以及细胞骨架中的微管蛋白(参与形成细胞内的支撑网络以维持细胞外形)。另外一些蛋白质则参与细胞信号传导、免疫反应、细胞黏附和细胞周期调控等。同时,蛋白质也是动物饮食中必需的营养物质,这是因为动物自身无法合成所有氨基酸,动物需要和必须从食物中获取必需氨基酸。通过消化过程将蛋白质降解为自由氨基酸,动物就可以将它们用于自身的代谢。.

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氧化磷酸化

氧化磷酸化(oxidative phosphorylation,縮寫作 OXPHOS)是细胞的一种代谢途径,该过程在真核生物的线粒体内膜或原核生物的细胞膜上发生,使用其中的酶及氧化各类营养素所释放的能量来合成三磷酸腺苷(ATP)。虽然地球上的生物消耗的能源物质范围极广,为合成代谢直接提供能量的分子却几乎都是ATP。几乎所有的好氧性生物都以三羧酸循环-氧化磷酸化作为制造ATP的主要过程。该途径如此普遍的原因可能是:与其他的代谢途径,特别是糖酵解之类的无氧发酵途径相比,它能更高效地释放能量。 氧化磷酸化期间,电子在氧化还原反应中从电子供体转移到电子受体,例如氧。氧化还原反应所释放的能量用于合成ATP。在真核生物中,这些氧化还原反应在一系列线粒体内膜上的蛋白质复合体的参与下完成,而在原核生物中,这些蛋白质存在于细胞膜间隙中。这一串蛋白质称为电子传递链。真核生物包含五种主要的蛋白质复合体,而原核生物中存在许多不同的酶,以便利用各种电子供体和受体。 在“电子传递”过程中,质子被电子流过电子传递链所释放的能量泵出线粒体内膜。这会以pH梯度和跨膜电势差的形式产生势能。储存的能量通过让质子顺梯度跨膜内流,由称为ATP合酶的大型酶所使用;这个过程称为化学渗透。这种酶在磷酸化反应过程中就像一台机械马达,酶的一部分在质子流的驱动下不停旋转,将二磷酸腺苷(ADP)合成为三磷酸腺苷。 虽然氧化磷酸化是新陈代谢的重要组成部分,它却会产生活性氧如超氧化物和过氧化氢,使自由基扩散开来,破坏细胞及造成病变,还有可能导致老化。该代谢途径中的酶也是许多药物和毒物所抑制的目标。.

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淀粉

淀粉(starch, amylum)是由通過糖苷鍵連接的大量葡萄糖單元組成的聚合碳水化合物,属于一种多醣。制造淀粉是绿色植物贮存能量的一种方式。淀粉也是人类饮食中最常见的碳水化合物,广泛存在于马铃薯,小麦,玉米,大米,木薯等主食中。 纯淀粉是一种白色,无味,无臭的粉末,不溶于冷水或酒精,分子式为(C6H10O5)n。淀粉因分子内氢键卷曲成螺旋结构的不同,可分为直链淀粉(糖淀粉)和支链淀粉(胶淀粉)。前者为无分支的螺旋结构;后者以24~30个葡萄糖残基以α-1,4-糖苷键首尾相连而成,在支链处为α-1,6-糖苷键。直链淀粉遇碘呈蓝色,支链淀粉遇碘呈紫红色。这是由于淀粉螺旋中央空穴恰能容下碘分子,由于范德华力,两者形成一种蓝黑色錯合物。实验证明,单独的碘分子不能使淀粉变蓝,实际上使淀粉变蓝的是三碘阴离子(I3-)。 淀粉在食品工业中被加工以产生多种糖。淀粉在温水中溶解产生糊精,这可以用作增稠剂,硬化則作為粘接剂。淀粉在非食品工业最广泛的用途是在造纸过程中作为粘合剂。.

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