纤维的化学能包括什么(化学能如何被身体利用)
一、化学能如何被身体利用
其实所有的生物过程都可以被认为是化学和物理过程。有很多东西非常巧妙,所谓的提供能量,其实是提供给化学反应了,而化学反应的结果又往往伴随物理变化。
体内通行的能量货币是高能磷酸类化合物,其中主要的是三磷酸腺苷,俗称ATP。它拥有三个高能磷酸键(A是腺苷的缩写,P是磷酸的缩写,T代表三个),之所以成为高能磷酸键是因为其键能含量非常大,在生化反应中,ATP直接断裂一个高能磷酸键,脱去一个磷酸,形成一个二磷酸腺苷(ADP,D代表两个),而释放的能量直接被反应物吸收,生成新的化合物。类似就是ATP+反应物==ADP+生成物。能量并不一定直接释放,而是直接又变成了化学能。但是其中包含着各种复杂的物理化学变化,比如电的变化等等,我下面我举一个例子,简单讲讲,就比如光合磷酸化合成ATP(如下图)。
水的光解:
首先在一个半透膜(其实就是叶绿体里面的基粒上,物质不能随意跨越)中,分布着各种蛋白和色素等等,比如图中的PS就是光系统的简称,主要是一些叶绿素和酶,包括两个途径,以PS II为例子,通过吸收光的能量分解水,俗称水的光解(其实过程很复杂,这个研究获得了诺贝尔奖,想知道可以去找大学的生物化学有关资料看,其实可以深究到光子活化色素上的基团,通过电的作用,形成非常活泼的光电子e-,然后强行把水分解)。光解产生了H+离子和氧气,氧气被排出。而ATP合成的能量来源在于H+离子。
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H+离子的富集:
H+离子通过如下两种方式在膜的一侧(图中的下方)富集:
一是水的光解产生H+,上文已经提到;
二是通过图中的PQ→PQH2途径;即你可以看到,那个Cytb6f中,有两个反应
靠近膜上侧: PQ+ 2H++ 2e-=== PQH2
靠近膜下册: PQH2=== PC+ 2H++e-
从而,通过这两个途径,途中膜的下方一侧会不断地积累H+离子。
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关于ATP的合成:
图中细胞膜上的CF6就是ATP合成酶,你可以看到它的特殊结构,由两部分组成,一个是圆柱形,另一个是有六个叶片状,这六个叶片其实是它的辅助基团,分别有不同的功能,相当于是一个车间的六个流水线工人,分别在其上面发生不同的化学反应(催化),共同组装ADP和P(磷酸),形成ATP。
要值得注意的是,这整个CF6是中空的,而且允许H+离子通过!
于是,H+离子由于浓度差的原因,会源源不断地从膜的一侧通过CF6进入膜的另一侧,由于H+本身带电,于是就和e-的运动形成了一个完整的回路,即所谓的生物电流。正是由于这个H+离子流,推动了CF6上六个辅助基团,为其提供能量并使其不断地转动,源源不断地合成ATP,就类似水流推动涡轮发电机!
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而ATP再进一步通过“ATP+底物==== ADP+产物”等方式去合成各类糖,脂肪,蛋白质,核酸等物质,进而再去构筑一个完整的生命体。其中的很多过程还有不清楚的地方。
而你所说的有力量,其实是肌肉的收缩,肌肉的收缩也是通过化学→生物电→机械运动的过程。包括神经传导也是,神经信号(专业词叫神经冲动)也是一种电信号,是通过化学反应释放出某种带电的物质,然后形成电流,被神经传导,被神经中枢接受。这也是为什么人被电击以后会浑身抽搐,痉挛,其实就是外来电流直接**了神经和肌肉,使之响应。
化学反应速率慢是相对的,其实生物体内多是路易斯酸碱中和,这个反应是非常快的,神经传导其实就是信号物质和受体的结合。而肌肉发力其实是之前就储存好的,就像水库蓄水,然后接到信号就放水,产生电,使肌肉收缩。
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因为你从上面就大概有体会了吧?生物体太复杂,太奇妙,太伟大,已经超越了人类历史上任何一个被成为奇思妙想的发明物,如果真的存在造物主的话,那是一个何等智慧的存在。你也应该明白为什么有这么多科学家孜孜不倦。
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在回答你的问题之余,我也不禁又一次由衷地感谢各位前辈们,诺贝尔奖已经就光合作用,ATP合成等,我上面讲的内容主要是1988年和1997年诺贝尔化学奖的成果的一部分。
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为了让你更好地理解问题,我再放一张图,这两张图都是本科生化课课件里的。
在这个图里,你可以更具体地看到,水裂解酶的活性中心其实是一个锰离子。而H在这里我补充一下,NADP+和NADPH也是生物体内一个非常重要的东西,它本身那个P可以断裂提供能量,但是更重要的是储存、运输和提供H+离子。特别是植物的光合作用系统I里,就是图中的photosystem,即上文的PS。
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我是北京某高校化学专业的毕业生,答案绝对原创手打,希望能给后人解惑,理解不够到位或有偏差的地方,希望后来人帮忙改正。后,希望我的回答对你有帮助,也在此感谢我本科的生化老师。
二、什么叫生物化学研究对象包括哪些主要内容
生物化学(**ochemistry)是一门研究生物体的化学组成及其变化规律,从分子水平上揭示生命现象本质的一门生命科学,又称生命的化学。
生物化学的研究对象:蛋白质、核酸、酶。
生物化学的主要内容:
1、**的物质组成;
2、生物分子的结构与功能;
3、物质代谢及调控;
4、基因信息传递与表达及调控;
5、器官生化。
扩展资料
生物化学若以不同的生物为对象,可分为动物生化、植物生化、微生物生化、昆虫生化等。若以生物体的不同组织或过程为研究对象,则可分为肌肉生化、神经生化、免疫生化、生物力能学等。因研究的物质不同,又可分为蛋白质化学、核酸化学、酶学等分支。
生物化学对其他各门生物学科的深刻影响首先反映在与其关系比较密切的细胞学、微生物学、遗传学、生理学等领域。
通过对生物高分子结构与功能进行的深入研究,揭示了生物体物质代谢、能量转换、遗传信息传递、光合作用、神经传导、肌肉收缩、激素作用、免疫和细胞间通讯等许多奥秘,使人们对生命本质的认识跃进到一个崭新的阶段。
参考资料来源:百度百科-生物化学
三、食物能量包括什么
1、蛋白质
蛋白质的蛋白质食物来源可分为植物性蛋白质和动物性蛋白质两大类。植物蛋白质中,谷类含蛋白质10%左右,蛋白质含量不算高,但由于是人们的主食,所以仍然是膳食蛋白质的主要来源。
2、碳水化合物
糖类化合物是一切生物体维持生命活动所需能量的主要来源。它不仅是营养物质,而且有些还具有特殊的生理活性。它是为**提供热能的三种主要的营养素中廉价的营养素。
食物中的碳水化合物分成两类:人可以吸收利用的有效碳水化合物如单糖、双糖、多糖和人不能消化的无效碳水化合物,如纤维素,是**必须的物质。
3、脂肪
脂肪的主要来源是烹调用油脂和食物本身所含的油脂。除食用油脂含约100%的脂肪外,含脂肪丰富的食品为动物性食物和坚果类。动物性食物以畜肉类含脂肪丰富,且多为饱和脂肪酸。
4、维生素
维生素是维持身体健康所必需的一类有机化合物。这类物质在体内既不是构成身体组织的原料,也不是能量的来源,而是一类调节物质,在物质代谢中起重要作用。这类物质由于体内不能合成或合成量不足,所以虽然需要量很少,但必须经常由食物供给。
5、矿物质
物质和维生素一样,是**必必需的元素,矿物质是无法自身产生、合成的,每天矿物质的摄取量也是基本确定的,但随年龄、性别、身体状况、环境、工作状况等因素有所不同。
参考资料来源:
百度百科-蛋白质
百度百科-碳水化合物
百度百科-脂肪
百度百科-矿物质
百度百科-维生素