蔗糖生化合成

能量的去處

3-3 能量的來源

細胞將能量使用在何處？

課程概念

能量的去處

生合成

能量

過程

例子

主動運輸

能量

過程

例子

能量

運動

過程

例子

課程概念 能量的去處 生合成

能量

過程

例子

主動運輸

能量

過程

例子

能量

運動

過程

例子

前言

一.能量的流轉 (一)能量來源：

細胞呼吸將有機物分解，可將釋出的 大部分能量轉移至 ATP 的高能鍵 (二)能量去處：

利用 ATP 高能鍵的斷裂釋出能量供利用 1.合成細胞的成分 2.主動運輸 3.細胞的運動 4.肌肉的收縮

ATP(三磷酸腺苷)

1.結構：由腺嘌呤、核糖和3個磷酸根組成

三磷酸腺苷 二磷酸腺苷 磷酸 能量 ATP ADP + Pi + 能 (7.8仟卡) ATP + H2O → ADP + Pi + 8千卡前言

二.能量的轉移 (一)一般情況：

ATP 高能鍵的斷裂可由酵素直接水解生成 ADP 與 Pi，並釋出能量 (二)實際情況：

1.ATP 最末端的磷酸基並非直接的移除 2.磷酸基先轉移至其他分子後再釋出，

此磷酸化過程可將 ATP 蘊藏的能量轉移 至被磷酸化的分子或改變分子的構形

課程概念

能量的去處

生合成

能量

過程

例子

主動運輸

能量

過程

例子

能量

運動

過程

例子

壹、生合成

一.生合成 (biosynthesis)

(一)定義：簡單的小分子合成大分子以供利用 (二)時間：正常情況下，細胞不斷進行生合成 (三)能量：生合成反應通常需消耗能量 (四)例子

1.細胞合成三酸甘油酯所需的甘油，需在酵 素催化下，利用 ATP 的磷酸基轉移形成磷 酸甘油後才能參與生合成 2.細胞合成澱粉的過程

生化合成

原理：

1.合成作用是小分子合成大分子的反

應，由於大分子所含能量較小分子高，因此需要能量供應才可促使反應發生。

2.化學反應過程中必須要有能量的供

應，用於”活化”(activation)分子 3.這種能量為”活化能”(energy of

activation; Ea)

常見的雙醣

麥芽糖＝葡萄糖＋葡萄糖－水 蔗 糖＝葡萄糖＋果 糖－水 乳 糖＝葡萄糖＋半乳糖－水

葡萄糖

果糖

蔗糖

生化合成

例【單糖經脫水作用合成雙糖】

1. 葡萄糖、果糖分別先與ATP結合，以進

行磷酸化反應。

2. 在此過程中，ATP分子的末端磷酸基便

連同所含的能量，轉移到葡萄糖和果糖上。

(1)葡萄糖＋ATP→葡萄糖磷酸＋ADP 果糖＋ATP→果糖磷酸＋ADP (2)葡萄糖磷酸＋果糖磷酸→ 蔗糖＋2磷酸+1水分子

常見的雙醣

麥芽糖＝葡萄糖＋葡萄糖－水 蔗 糖＝葡萄糖＋果 糖－水 乳 糖＝葡萄糖＋半乳糖－水

葡萄糖

果糖

蔗糖

課程概念

能量的去處

生合成

能量

過程

例子

主動運輸

能量

過程

例子

能量

運動

過程

例子

貳、主動運輸

一.物質運輸

大部分物質經由膜上的運輸蛋白進出細胞 (一)被動運輸：不需消耗能量 將物質由高濃度處往低濃度處輸送 (二)主動運輸：需要消耗能量 將物質由低濃度處往高濃度處輸送 →對抗物質的濃度梯度

貳、主動運輸

二.主動運輸

(一)能量：所需的能量通常來自 ATP 的水解 (二)過程：

1.運輸蛋白與運送的物質結合

2.ATP 水解，最末端的磷酸基先轉移至運輸 蛋白

3.使運輸蛋白磷酸化並產生構形變化

4.構形改變利於輸送物質的釋放，並對抗其 濃度梯度

5.當運輸蛋白去磷酸化後即恢復原構形， 可再進行另一次的輸送

◎動物細胞膜上鈉鉀離子幫浦的運送過程

1.幫浦與細胞內的 Na+ 接合後， ATP 水解使幫浦 磷酸化，而釋出的能量改變幫浦的構形

+2.此構形(構形 2)有利於將 Na往外釋放，同時與細胞

外的 K+ 結合

◎動物細胞膜上鈉鉀離子幫浦的運送過程

3.當幫浦去磷酸化後，恢復原構形，此構形(構形 1) 有利於將 K+ 往內釋放

4.鈉鉀離子幫浦維持Na+ 與 K+ 的濃度梯度

物質運輸

原理：

1.主動運輸是細胞藉載體蛋白質

(carrier protein)輸出或輸入物質，以對抗濃度梯度。

2.在此運輸過程中，載體蛋白質需

要改構構形，而構形的改變需要消耗能量。

3.所以主動運輸的載體蛋白質亦稱

為”幫浦”(pump)

課程概念

能量的去處

生合成

能量

過程

例子

主動運輸

能量

過程

例子

能量

運動

過程

例子

參、運動

三.運動：生物的特徵之一

(一)能量：所需的能量主要是由 ATP 提供 (二)過程

1.通常ATP 水解所釋出的能量可用以改變 運動蛋白 (motor protein)的構形

2.構形改變的運動蛋白與特殊構造接合 3.運動蛋白恢復原構形時則與此構造分離

參、運動

4.每次 ATP 的水解過程，運動蛋白與特殊構造 間可重覆產生接合與分離，呈現移動的現象 5.例子

(1)動物的肌肉收縮 (2)細胞內胞器的移動

(一)肌肉的收縮

(三)肌肉的收縮 1.動物的骨骼肌由

肌纖維 (muscle fiber) 組成

2.每條肌纖維含有許多 肌原纖維

(一)肌肉的收縮

3.肌原纖維由粗、細兩種肌絲 (myofilament) 交錯重疊排列，在電子顯微鏡下呈現明帶 與暗帶

(一)肌肉的收縮 4. 粗肌絲由肌凝蛋白(myosin)(運動蛋白)構成 細肌絲由肌動蛋白(actin)構成 肌小節

(一)肌肉的收縮

4.肌肉收縮時

(1)ATP 水解釋出能量，改變肌凝蛋白的構形 ，此構形(構形 1)可與細肌絲接合形成架橋 (2)當ADP 與 Pi 自肌凝蛋白脫離時，蛋白質 的構形又發生改變(構形 2)，造成粗肌絲 沿著細肌絲產生滑動

(3)當新的ATP 再與肌凝蛋白結合時，肌凝蛋 白的構形再次發生改變(構形 3)，使粗、 細肌絲分開

(一)肌肉的收縮

5.每次的 ATP 水解 過程，肌凝蛋白可 重複與細肌絲上的 不同部位形成架橋 ，產生粗、細肌絲 的相互滑動，造成 肌肉收縮的現象

(二)胞器的移動

(四)胞器的移動

細胞內胞器的移動也是利用特殊的運動蛋白 ，在每次的 ATP 水解過程，運動蛋白在不同

的構形循環變化，可重複與微管的不同部位 產生接合，帶動胞器沿著微管快速滑行

◎胞器的移動

運動蛋白在 ATP水解過程中發生構形變化，而帶動胞器沿著微管移動。

再 想 一 想 ！ 還 有 問 題 嗎 ？