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代謝作用 - Coggle Diagram
代謝作用
酵素
別構調控
除了調節轉錄和轉譯以外調節酵素活性的方式
別構位
活性位以外的特定結合位
多為兩個以上次單元組成的酵素所擁有
次單元有各自的活性位
次單元的位置改變會傳遞給其他次單元
僅需一個調節物即可調控所有活性位
蛋白質受某部位功能受另一部為調節分子的結合影響
活性物
抑制物
協同性
受質的結合會促使其他次單元活性位形狀的有利改變
擴大對受質的回應
紅血球
回饋抑制
代謝路徑的產物會抑制路徑中酵素的活性
蘇胺酸合成異白胺酸
ATP的合成
催化受質的方式
生物體內大分子多富含自由能
酵素降低活化能障礙使反應發生
每秒上千個受質轉變
使受質靠攏
擠壓受質降低打斷鍵結的難度
微幅改變環境
酸鹼性
直接參與化學反應
活性
酸鹼性
溫度
最適條件
最有利於酵素維持最活躍形狀的條件
輔因子
有機物
輔酶
無機物
某些金屬離子
緊密永久結合或暫時鬆散結合
抑制物
競爭性抑制物
形狀類似受質
阻擋受質進入活性位
可提高受質濃度以克服
非競爭性抑制物
造成酵素形狀改變
無法和受質結合
降低催化效率
共價鍵結合多永久不可逆；弱作用力結合可逆
毒物（poison）、毒素（toxin）
多為不可逆的酵素抑制物
沙林
和乙醯膽鹼脂酶的絲胺酸結合
巴拉松
DDT
抗生素抑制細菌酵素
活化能
活化自由能
使反應物處於過度狀態的能量
通常為熱能，使鍵結容易斷裂
生物題無法加溫，會使蛋白質變性
即使是釋能反應也具有活化能
活性位
與受質結合的窄小區域
具有辨識上的專一性
形狀的互補性配合
誘導式配合
酵素與受質結合後變得更緊
靠弱作用力結合
受質
與酵素作用的反應物
結合形成酵素－受體複合體
反應速率
受質濃度
直到酵素已飽和
酵素數量
局部化（localization）
酵素存在細胞中固定位置
特定膜的結構
特定膜胞器內部
多酵素複合體
多步驟代謝路徑的酵素組合成符合反應順序的複合體
可充任催化劑的大分子
強化活性位構型的框架
能量
自由能
一個系統內的吉布斯自由能
自由能變化量＝焓變化量－絕對溫度＊熵變化量（G=H-TS）
當自由能為負時，反應才能自然發生
反應必消耗能量或增加熵
可視為系統的安定程度，系統傾向變得安定
當反應達到平衡時，自由能達到系統內可能的最低值
當自由能升高時，反應再次不平衡，且變得有可能自然發生
系統不會自發性朝遠離平衡的方向移動
細胞不能達到平衡，否則整體自由能為0而無法做功
釋能反應
具有自發性
需能反應
其自由能為正值，即推動反應所需的最小能量
動能
與物體相對運動有關
熱能
與原子或分子隨機運動有關的動能
熱
從物體轉移至另一物體的熱能
光
位能
物質因其位置或結構所具備的能量
化學能
經化學反應能釋放的能量
較複雜分子擁有較多化學能
能量轉換的定律
熱力學
研究物質間的能量轉換
系統
指研究中的物質
開放系統
物質和能量可在系統和環境間轉移
生物體
封閉系統
環境
系統外的一切
熱力學第一定律
能量守恆原理
能量可以被轉移和轉換，但不生不滅
熱力學第二定律
能量的轉移或轉換必使熵增加
宇宙趨於凌亂
即使可能使系統內（生物體內）的熵降低，環境的熵仍增加
熵(entropy)
描述「亂度（randomness）」或「失序(disorder)」
能量轉換時一部份變成無法做功的能量
熱能僅在有溫度差異時才能做功
自發性程序
能夠在不消耗能量的情況下進行
使熵增加
非自發程序
能量被供應時才能發生
使環境的熵增加
造成改變的能量
細胞做功
化學功
推動需能反應
磷酸化
ATP 將磷酸基轉移至其他分子
已磷酸化中間物
以共價鍵接收磷酸基的分子
較不安定
運輸功
主動運輸
使蛋白質形狀改變
可能涉及磷酸化
利用能量偶聯
利用釋能程序驅動另一需能程序
ATP調節大部分的能量偶聯
ATP
透過水解形成腺苷二磷酸和無機磷酸，並釋出能量
分子磷酸尾部互相排斥的負電使其以類似彈簧的方式儲存能量
ATP 循環串連需能和釋能反應
平均不到一分鐘即消耗並再生所有 ATP
機械功
鞭毛、肌肉、染色體等等的移動
代謝路徑
異化代謝路徑
分解路徑
同化代謝路徑
合成路徑
從特定分子經一系列步驟最後得到某個產物