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化学中的能量载体是怎么产生的?

时间:2023-05-12 理论教育 版权反馈
【摘要】:人体从食物中获取能量的过程,实际上是一个能量转移的过程。物质世界能量转移多依赖于热的形式。细胞内暂时存储和转移能量的几类分子称作能量载体。最常使用的能量载体是ATP。ATP通过转移它的一个磷酸基到其他分子而将贮存的能量转移给那个分子,活跃那个分子,使它能够改变形式或者以化学方式与其他分子发生反应。叶绿体和线粒体都能生产能量载体为细胞提供能量。

一、能量载体——细胞所有活动的驱动力量

人体从食物中获取能量的过程,实际上是一个能量转移的过程。物质世界能量转移多依赖于热的形式。例如,当炉上的一壶水煮沸时,火焰的能量以热的形式转移到金属的壶,然后传到水分子。但是,生物体内一般不能用这种猛烈的方式转移能量,而是依赖几类专门的分子将能量暂时储存在化学键中转移化学能量。

细胞内暂时存储和转移能量的几类分子称作能量载体。最常使用的能量载体是ATP(图3-1-5)。在ATP分子中,磷酸基之间的共价键中贮存能量,一个有机分子连接上一个磷酸基被称作磷酸化,例如一个磷酸基连接在ADP上形成ATP。ATP通过转移它的一个磷酸基到其他分子而将贮存的能量转移给那个分子,活跃那个分子,使它能够改变形式或者以化学方式与其他分子发生反应。

化学能不仅只是通过ATP能量载体分子的形式转移,其他重要的载体如烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP)和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)能够获得高能电子,并提供给氧化还原反应。每一个这种载体都能通过一个氢原子(H)获得两个高能电子,分别形成NADH、NADPH化合物形式。这些化合物的能力是将这些电子依次传给其他分子,其意义在于NADH、NADPH能够还原其他分子,它们通过失去电子被氧化了,而其他化合物接收电子被还原了。

叶绿体和线粒体都能生产能量载体为细胞提供能量。叶绿体从日光捕获能量,并利用它合成糖,线粒体从糖捕获能量,并用能量合成能量载体(图3-2-1)。

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图3-2-1 叶绿体与线粒体之间分子交换产生能量载体

(本图来源:Michael LC.Discover Biology.2000)

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