第十七十八章 代谢总论与生物能学
代谢生物能
代谢生物能
代谢生物能是指生物体通过新陈代谢过程中合成代谢和分解代谢产生和储存的能量。
具体如下：
1. 合成代谢（Anabolism）：是生物体利用外界摄取的营养物质及分解代谢的部分产物来构建和更新自身组成成分的过程，同时将能量储存于生物分子的结构中。
例如，当摄入的食物丰富时，生物体会通过合成代谢将多余的能量储存为脂肪等物质。
2. 分解代谢（Catabolism）：指的是生物体分解自身的结构成分及体内储存的能源物质以释放能量的过程，这些能量用于支持机体进行各种功能活动和维持体温。
例如，在食物短缺或需要大量能量时，生物体会分解储存的脂肪以获得必要的能量。
3. ATP：在生物体系中，腺苷三磷酸（ATP）是自由能的通用货币，它负责细胞内的能量传递与储存。
当细胞内能量过剩时，ATP可以作为储存能量的物质在肌肉和神经组织中存储起来。
4. 代谢：代谢是生物体内全部有序化学变化的总称，也是生物分子存在的基础。
它是生命的基本特征之一，包括了合成代谢和分解代谢两个部分。
5. 生化过程：代谢实质上是一系列的化学反应过程，包括营养物质的转化、能量的转换、合成和降解过程、废物的排出以及生物体所有细胞内的动态变化。
综上所述，代谢生物能体现了生物体对能量的有效管理和使用，确保了生命活动的持续进行。
通过复杂的代谢途径，生物体能够在不同的环境条件下维持能量平衡，适应外界变化。
第一章 代谢总论与生物能学复习研究报告
5.1mol甘油彻底氧化能生成多少mol的ATP？
肌肉、神经组织（α-磷酸甘油穿梭NAD –FADH2） 肝脏、心肌组织（苹果酸-天冬氨酸穿梭NADH-NADH）
ATP 甘 油
复习
第一章 代谢总论与生物能学
• 代谢的研究方法 • 反应的标准自由能变化及其与平衡常数的
关系 • 高能键及高能化合物 • 磷酸肌酸与ATP的转换
第二章 生物氧化
• 生物氧化中物质氧化的方式 • 线粒体氧化体系（二条、呼吸链的组成及功能、
呼吸链抑制剂的作用位点） • 氧化磷酸化的作用机制（化学渗透学说 ） • 呼吸链的加强、抑制和解偶联 • 线粒体外NADH2的氧化
磷酸果糖激酶I
果糖-1，6-二磷酸 酶
磷酸烯醇式丙酮酸 与丙酮酸的互变
丙酮酸激酶 丙酮酸羧化酶、苹 果酸脱氢酶、磷酸 烯醇式丙酮酸羧激 酶
效应物对关键酶的反向调节，避免了体内无效循环的进行
2.在厌氧条件下，肌肉中进行糖酵解为什么必须将丙 酮酸还原为乳酸？该反应的NADH的来源是什么？
(1)糖酵解过程中产生的NADH必须再生为NAD+才能使酵 解不 断进行下去，而厌氧条件下，NADH不能进入呼吸 链再生，必须以其它有机物作为电子受体而氧化再生。
肝脏组织为什么不能利用酮体?
（1）肝脏中不存在β-酮脂酰CoA转移酶 （2）乙酰乙酸不能活化为乙酰乙酰CoA，所以不能
在肝脏中进一步代谢氧化， （3）β-羟丁酸经β-羟丁酸脱氢酶氧化为乙酰乙酸后
同样不能在肝脏中进一步氧化。所以肝脏中合 成的酮体不能在肝脏中代谢。
(完整word版)生物化学部分总结
第19章代谢总论1、分解代谢: 有机营养物, 不管是从环境获得的, 还是自身储存的, 通过一系列反应步骤变为较小的, 较简单的物质的过程称为分解代谢。
2、合成代谢: 又称生物合成, 是生物体利用小分子或大分子的结构原件建造成自身大分子的过程。
3、ATP储存自由能为生物体的一切生命活动提供能量。
满足以下四方面的需要: ①生物合成、②肌肉收缩、③营养物逆浓度梯度跨膜运送、④在DNA、RNA、蛋白质能生物合成中, 以特殊方式起递能作用。
4、能够直接提供自由能推动生物体多种化学反应的核苷酸类分子除ATP外, 还有GTP, UTP, CTP。
GTP对G蛋白的活化, 蛋白质的生物合成, 蛋白质的寻靶作用, 蛋白质的转运等等都作为推动力提供自由能。
5、FMN, 黄素腺嘌呤单核苷酸, FAD, 黄素腺嘌呤二核苷酸, 它们是另一类在传递电子和氢原子中起作用的载体。
FMN和FAD都能接受两个电子和两个氢原子, 它们在氧化还原反应中, 特别是在氧化呼吸链中起着传递电子和氢原子的作用。
6、辅酶A, 简写为CoA, 分子中含有腺嘌呤、D-核糖、磷酸、焦磷酸、泛酸和巯基乙胺。
在水解时释放出大量的自由能。
第20章遗传缺欠症缺乏尿黑酸氧化酶, 导致酪氨酸的代谢中间物尿黑酸不能氧化而随尿排出体外, 在空气中使尿变成黑色。
苯丙酮尿症, 是苯丙氨酸发生异常代谢的结果, 这是尿中出现苯丙氨酸。
但酪氨酸的代谢仍然正常。
通过以上两种不正常的代谢现象, 是苯丙氨酸的代谢途径得到了阐明。
第21章生物能学1、高能磷酸化合物的类型.碳氧键..氮磷键型-如胍基磷酸化合物。
1.磷酸肌酸。
2.磷酸精氨酸..硫酯键型-活性硫酸基.1.3’-腺苷磷酸5’-磷酰硫酸.2.酰基辅酶A..甲硫键型-活性甲硫氨.2、ATP水解释放的自由能收到许多因素的影响。
当ph升高时ATP释放的自由能明显升高。
还受到Mg2+等其他一些2价阳离子的复杂的影响。
3、ATP在磷酸基团转移中作为中间递体而起作用。
《代谢总论》课件
汇报人：
CONTENTS
PART ONE
PART TWO
代谢总论是研 究生物体新陈
代谢的科学
包括生物体对 营养物质的吸 收、转化、利 用和排泄等过
程
代谢总论的研 究有助于了解 生物体的生长、 发育、繁殖和 衰老等生命活
动
代谢总论的研 究对于医学、 农业、食品工 业等领域具有
重要意义
代谢的定义和分类 代谢的生理功能和调节机制 代谢的调控和信号传导
氧化磷酸化：在细胞内进行，将葡萄糖等有机物氧化分解，产生能量和 ATP
PART FOUR
催化作用：酶可以加速化学反应的 速度，提高代谢效率
信号作用：酶可以传递信号，调控 细胞活动
添加标题
添加标题
添加标题
பைடு நூலகம்
添加标题
调节作用：酶可以调节代谢过程， 维持体内平衡
修复作用：酶可以修复受损的代谢 途径，维持正常功能
PART THREE
蛋白质： 由氨基酸 组成，是 生命的基 础物质
核酸：由 核苷酸组 成，是遗 传信息的 载体
糖类：由 单糖组成， 是生命的 主要能源 物质
脂质：由 脂肪酸和 甘油组成， 是生命的 重要组成 成分
维生素： 由有机化 合物组成， 是维持生 命活动所 必需的微 量有机化 合物
水：是生 命的重要 组成成分， 参与各种 生命活动
代谢组学技术的发展：更高效、更准确的代谢组学技术将推动代谢研究的发展
代谢与疾病的关系：更深入地研究代谢与疾病的关系，为疾病的预防和治疗提供新的思路和方 法
代谢与健康的关系：研究代谢与健康的关系，为健康生活方式和健康管理提供科学依据
代谢与环境的关系：研究代谢与环境的关系，为环境保护和可持续发展提供科学依据
代谢生物能
代谢生物能一、概述代谢是生物体内所有化学反应的总和，是维持生命活动所必需的物质与能量的转换过程。
代谢是生物体与外界环境的物质与能量交互的基础，也是维持生命的基本能动过程。
代谢可以分为两大类型：合成代谢和分解代谢。
合成代谢主要是将小分子合成成大分子，比如碳水化合物、脂类、蛋白质和核酸；分解代谢是将大分子分解成小分子，产生能量和废物。
代谢的主要功能包括能量转化、物质转化和维持生命。
二、代谢过程代谢过程通常是由酶参与的化学反应构成的。
酶是一类特殊的蛋白质，能够促进生物体内的化学反应，而不参与化学反应本身的过程。
代谢过程主要包括两大类反应：合成反应和分解反应。
合成反应是利用已有的物质合成新的物质，如葡萄糖和氧气合成二氧化碳和水，这是糖的分解过程；分解反应是将复杂的有机物分解成较简单的有机物，释放出能量，如糖和氧气分解生成二氧化碳和水，这是燃烧过程。
代谢过程是通过酶的作用来调节的，而酶的活性受到许多因素的影响，如温度、pH值、底物和产物浓度等。
代谢过程是一个高度有序的系统，各种代谢反应之间相互协调，形成一个相互联系、相互依赖的网络。
三、代谢途径代谢途径是生物体内代谢过程的路径，根据物质的转换方式和途中产物的差别，代谢途径可以分为有氧代谢和无氧代谢。
有氧代谢是在氧气存在的情况下进行的代谢过程，主要包括三大途径：糖酵解、三羧酸循环和氧化磷酸化。
糖酵解是将葡萄糖分解成丙酮酸，产生ATP（三磷酸腺苷）和NADH（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸），这是细胞内能量的主要来源；三羧酸循环是将有机物氧化成二氧化碳和水，产生ATP和NADH；氧化磷酸化是通过线粒体内的氧化酶将NADH和FADH2（还原型辅酶II）转化成ATP，产生水和二氧化碳。
无氧代谢是在缺氧条件下进行的代谢过程，主要包括乳酸发酵和酒精发酵两大途径。
乳酸发酵是将葡萄糖分解成乳酸，产生ATP；酒精发酵是将葡萄糖分解成乙醇和二氧化碳，也产生ATP。
无氧代谢与有氧代谢相比，能产生的ATP数量较少，同时还产生大量的废物，对生物体的有害物质堆积会产生危害。
新陈代谢总论
复合体Ⅱ：琥珀酸- CoQ还原酶
功能：将电子从琥珀酸传递给CoQ
辅基：FAD、Fe-S、Cytb560
琥珀酸
FAD
CoQH2
Fe-S
延胡索酸 FADH2
CoQ
(2).反应步骤繁多，但具有严格的顺序性； (3).反应条件温和； (4).严格调节； (5).特定区域。
高能化合物
高能化合物的概念及其类型 1.概念：将水解时释放25kJ/mol或30kJ/mol以上
自由能的化合物称为高能化合物。 2.类型：机体内高能化合物的种类是很多的，根
新陈代谢总论
新陈代谢总论
新陈代谢： 代谢：活细胞中所有化学变化的总称。泛指生物与周围环境 进行物质与能量交换的过程，是生物体物质代谢与能量代谢 的有机统一，代谢是动态的。
一. 新陈代谢
二.合成代谢与分解代谢
合成代谢：一般是指将简单的小分子物质转变成 复杂的大分子物质的过程。太阳能是生物体能量的 最终来源，合成代谢消耗能量。
生物氧化的特点
1、有机物在生物体内完全氧化与在体外燃烧而 被彻底氧化,在本质上是相同的,最终的产物都 是CO2和H2O,同时所释放能量的总值也相等；
2、生物氧化在常温、常压、接近中性的pH和多 水环境中进行；是在一系列酶、辅酶和中间传 递体的作用下逐步进行的；
生物氧化的特点
3、氧化反应分阶段进行,能量逐步释放,既避免 了能量骤然释放对机体的损害,又使得生物体能 充分、有效地利用释放的能量；
葡萄糖、 其它单糖
氨基酸
乙酰CoA
磷酸化
生物化学考研大纲食品学院
《生物化学》考研大纲（食品学院）总体要求：要求主要掌握基础性和系统性的生物化学知识。
重点掌握(1）氨基酸和蛋白质(酶)、核苷酸和核酸、糖类、脂类等生物分子的种类、结构、物理和化学性质以及生物功能等内容；（２）生物分子的新陈代谢途径、调控、生物学意义及其相互关系;（３）分子生物学的基本内容,如复制和修复,生物合成和加工，蛋白质的生物合成等,了解细胞代谢与基因表达调控、基因工程及蛋白质工程。
第1章生物分子导论了解：生命物质的化学组成,生物分子的三维结构，生物结构中的非共价力第2章蛋白质的构件——氨基酸了解：基本氨基酸的结构、分类、蛋白质的水解掌握:α-氨基酸的一般结构、常见的蛋白质氨基酸、氨基酸的等电点、氨基酸的光谱性质、氨基酸的解离和氨基酸的重要化学性质第3章蛋白质的通性、纯化和表征了解：蛋白质的酸碱性质、沉淀原理、分离纯化的基本原则掌握:相对分子质量的测定方法和蛋白质的分离纯化方法第4章蛋白质的共价结构了解：蛋白质分类、化学组成、形状、功能掌握：蛋白质一级结构的测定、肽的物理和化学性质、肽和肽键的结构、蛋白质的氨基酸序列和生物学功能第5章蛋白质的三维结构了解:蛋白质的三维结构概念、特点掌握：维持蛋白质的三维结构的作用力类型、超二级结构和结构域第6章蛋白质的功能与进化了解：XX类蛋白结构与功能的关系第7章糖类和糖生物学了解:糖类的种类、结构、性质与功能掌握：糖类的生物学作用、命名与分类、糖肽连键的类型第8章脂质与生物膜了解：脂类种类、基本结构、性质与功能;生物膜的组成掌握:脂肪酸的种类、天然脂肪酸的结构特点、甘油磷脂的结构、胆固醇、脂蛋白；生物膜的流动镶嵌模型；生物膜物质运输的基本类型、运输方式的特点第９章酶引论了解:酶催化作用的特点、酶的命名和分类、酶分子工程掌握：酶的化学本质、酶的专一性、酶的活力测定, 核酶第10章酶动力学了解:化学动力学基础掌握：影响酶促反应速度的因素及其特征第１1章酶作用机制和酶活性调节了解：影响酶促化效率的有关因素、同工酶的概念掌握：酶的活性部位、酶催化反应机制第12章维生素与辅酶了解：维生素的分类、维生素参与XX的XX种辅因子、作为辅酶的金属离子掌握:常见XX种辅因子的作用机制第13章核酸通论了解：核酸的种类、分布和功能掌握:核酸的生物学功能第14章核酸的结构了解：核苷酸的结构掌握：核酸的共价结构、高级结构基本特点第1５章核酸的物理化学性质和研究方法了解：核酸的水解,核酸的凝胶电泳与蛋白质电泳的区别、核酸的核苷酸序列测定和化学合成，核酸微阵技术掌握：核酸的酸碱性质、核酸的紫外吸收、核酸的变性、复性和杂交；核酸的分离、提纯和定量测定的基本方法第16章激素不要求第17章新陈代谢总论了解:新陈代谢的基本轮廓。
新陈代谢与生物能学
ATP的特点 的特点 环境中， 在pH=7环境中，ATP分子中的三个磷酸基 环境中 分子中的三个磷酸基 团完全解离成带4个负电荷的离子形式 个负电荷的离子形式（ 团完全解离成带 个负电荷的离子形式（ATP4），具有较大势能 加之水解产物稳定， 具有较大势能， ），具有较大势能，加之水解产物稳定，因而水 解自由能很大（∆G°′=-30.5千焦 摩尔）。 解自由能很大（ ° 千焦/摩尔）。 千焦 摩尔
(四) 高能化合物与ATP
• 生化反应中，在水解时或基团转移反应中可 生化反应中， 释放出大量自由能（ 千焦/摩尔 释放出大量自由能（>21千焦 摩尔）的化合 千焦 摩尔） 物称为高能化合物。 物称为高能化合物。 • 高能化合物的类型 • ATP的特点及其特殊作用 的特点及其特殊作用
高能化合物的类型
自由能（free energy）
• G=H-TS • ∆Ｇ=∆H-T∆S Ｇ • 自由能的变化能预示某一过程能否自发 进行， 进行，即： • ∆G<0，反应能自发进行 ， • ∆G>0，反应不能自发进行 ， • ∆G=0，反应处于平衡状态。 ，反应处于平衡状态。
化学反应自由能的变化和平衡常数的关系 假设有一个化学反应式： 假设有一个化学反应式：aA + bB = cC + dD 恒温恒压下： 恒温恒压下：∆G′=∆G°′+ RTlnQc ° 式中：∆G°′= - RTlnK 式中： °
分解代谢与合成代谢
生物小分子合成大分子 • •
合成代谢
需要能量
物 质 代 谢
•
代谢
• • •
能量代谢
能量
分解代谢
生物大分子分解成小分子
（二）新陈代谢的研究方法
1.研究材料：
代谢总论
氧化磷酸化
电子传递过程释放的能量以ATP的形式得以贮 存，即ATP的形成与电子传递相偶联。
氧化磷酸化的偶联机制： 化学偶联学说 结构偶联学说
化学渗透学说
ATP合酶
F1:(3β3 δε亚基) F0:(a1b2c9～12亚基) ATP合酶结构模式图
☻一对e- 从 FADH2传递到O2 产生1.5分子ATP；
温和反应； 逐步进行； 受到调控； 中间代谢：新陈代谢中的个别环节、 个别步骤称为中间代谢。
生物氧化
生物能学； 呼吸链电子传递； 氧化磷酸化；
生物能学
ATP是细胞内化学能的共同载体，含有高的磷酸基 团转移势能。 高能化合物：水解可以释放5千卡以上自由能的化合 物。 ATP水解释放一个磷酸基团，可以释放7.3千卡自由 能。 ATP是生物体内最主要的高能化合物。 ATP不是能量贮存者。
代谢总论
代谢总论
代谢的概念 广义：生物体与外界进行物质交换的过程。 狭义：活细胞内所有化学变化的总称。 物质代谢：构成生物体组成成分的糖、脂、 蛋白质、核酸等的合成与分解代谢。 能量代谢：伴随物质代谢产生的机械能、化学能、 热能以及光能、电能的相互转化。
P 325
物质代谢与能量代谢的关系
新陈代#43; NAD+
FMN FMNH2
还原型Fe-S 氧化型Fe-S
Q QH2
复合体Ⅰ的功能
呼吸链中各种氧化还原对的标准氧化还原电位 氧化还原对 NAD+/NADH+H+ FMN/ FMNH2 FAD/ FADH2 Cyt b Fe3+/Fe2+ Q10/Q10H2 Cyt c1 Fe3+/ Fe2+ Cyt c Fe3+/Fe2+ Cyt a Fe3+ / Fe2+ Cyt a3 Fe3+ / Fe2+ 1/2 O2/ H2O Eº (V) ' -0.32 -0.30 -0.06 0.04（或0.10） 0.07 0.22 0.25 0.29 0.55 0.82
吉林大学食品生物化学 7代谢总论与生物能学
The Laws of Energy Transformation
• Thermodynamics
– Is the study of energy transformations
The First Law of Thermodynamics
• According to the first law of thermodynamics
生物能学
Thermodynamics and Metabolism
一、有关热力学的一些基本概念
二、化学反应中自由能的变化和意义
三、高能磷酸化合物
能量代谢
任何物质的变化都伴随着能量的变化，生物
体内能量的变化过程称为能量代谢。能量代谢
与物质代谢同时存在，不存在无物质代谢的能 量代谢，也不存在无能量代谢的物质代谢。
Enzyme 1 A Reaction 1 B Reaction 2 Enzyme 2 C Reaction 3 Product Enzyme 3 D
Starting molecule
• One reason for multiple steps is the limitied reaction specificity of enzymes. • Another reason for multiple steps in metabolic pathways is to control energy input and output. • Finally, multiple steps provide opportunities to establish control points.
– Energy can be transferred and transformed – Energy cannot be created or destroyed
9、10代谢总论与生物能学
1、物质代谢
指营养物质的吸收-------中间代谢 ------代谢分泌、排 除。 （1）、广义上 泛指生物与外界环境不断地进行物质和能量交换的 过程。 包括合成代谢和分解代谢。 合成代谢：从生物体外吸取养料，通过一系列生化反应转 变成自己的物质，此过程消耗能量。又叫同化作用。 分解代谢：将体内原有组分经一系列生化反应分解成不能 利用的物质而排出体外，此过程产生能量。又叫异化作 用。
举例说明如何用K/求出△G o / 和△G （P32）
３、 自由能变化的可加和性
在偶联的几个化学反应中，自由能的总变化等于每一 步反应自由能变化的总和。 例如：Glc+ATP→G—6—P+ADP（总反应） 第一步，Glc+Pi→G—6—P+H2O,此反应不能自发进行。 第二步，ATP+H2O→ADP+Pi 总反应：Glc+ATP→G—6—P+ADP.
代
谢
总
论
物质与能量代谢、合成与分解代谢的关系
一、代谢（metabolism）
活细胞中所有化学变化的总称。 每一个化学变化都 是由酶催化进行的。 新陈代谢：包括物质代谢和能量代谢。 物质代谢：营养物质的吸收-------中 间代谢 -----代谢分泌、排除 包括合成代谢（需要能量）和分解代谢（产生能 量） 能量代谢：能量合成和能量消耗
2、能量代谢
（1）能量代谢：
生物体的代谢反应 酶催化 来实现的，且受到内外环境因素 的影响和调节。并常伴有能量的 转变，合成则吸收能量，分解则 释放能量，这就是能量代谢。
2、能量代谢
（2）能量代谢在新陈代谢中的重要作用
能量来源：A、太阳能 ； B、异养生物分解营养物，释放出 的能量； C、生物利用其生物氧化过程中释 放出的能 量，捕 获、储存而得。 能量形式：A、ATP：储存、传递 B、NAD+、NADP+：递能
代谢总论
二.物质代谢和能量代谢
生物机体通过分解代谢将营养物质分解为小 分子物质，通过合成代谢将小分子物质合成 自身的大分子以及自身所需的其他生物分子。 这两种代谢途径所包括的物质转化，都属于 物质代谢。 物质代谢为基础，与物质代谢过程相伴随发 生的，是蕴藏在化学物质中的能量转化，统 称为能量代谢(energetic metabolism)
要求掌握内容
一.名词解释 新陈代谢 物质代谢与能量代谢 分解代 谢与合成代谢 二.问答题 1.新陈代谢的特点 2.代谢具体研究对象（能举几个例子） 3.代谢研究方法（要求举例说明）
三 物质-能量转换 辅酶辅酶Ⅰ,Ⅱ的递能作用
1.分解 2.还原型辅酶产生 3.ATP产生 辅酶Ⅰ,Ⅱ,FMN,FAD的递能作用 （作业）
p2 发酵
四
代谢动态与调节
代谢的调节可为三个不同水平：分子水平、 细胞水平和整体水平。
分子水平的调节包括反应物和产物的调节(主 要是浓度的调节和酶的调节)。酶的调节是最 基本的代谢调节； 细胞的特殊结构与酶结合在一起，使酶的作 用具有严格的定位条理性，从而使代谢途径 得到分隔控制。 多细胞生物还受到在整体水平上的调节。这 主要包括激素的调节和神经的调节。
红色面包霉
大肠杆菌
（野生型，营养缺陷型突变体）
6 整体、组织切片、组织匀浆和提取液 三羧酸循环 氧化磷酸化 生物氧化 脂肪酸氧化
七
代谢研究的意义
1.代谢研究在病理和医药研究中的意义 (糖尿病，脂肪肝） 2.代谢研究在基因工程研究的地位 （转基因牛，转基因羊，转基因蕃 茄，转基因水稻，转基因烟草）
代谢的控制论
决定代谢方向的是代谢过程中一些不可逆的步 骤，它们不仅决定着物质流动速率，而且还决 定着流动方向 酶量的调节：酶合成与降解(反馈抑制）
代谢与生物能
第Ⅲ篇代谢与生物能第二十二章糖代谢内容代谢的概念 313糖代谢 3139．1 糖的酶水解（消化） 3139．2 糖的中间代谢 3149．2．1 糖的合成代谢 3149．2．1．1 光合作用 3149．2．1．2 糖原的生物合成 3259．2．1．3 淀粉的生物合成 3269．2．1．4 蔗糖的生物合成 3269．2．1．5 乳糖的生物合成 3269．2．1．6 葡萄糖的生物合成 3269．2．2 糖的分解代谢 3279．2．2．1 糖原的分解 3279．2．2．2 葡萄糖的分解 330一、糖酵解作用 330二、丙酮酸的有氧氧化——三羧酸循环 335三、丙酮酸的其他代谢途径 344四、乙醛酸循环 346五、戊糖磷酸途径（己糖磷酸支路，HMS） 347六、其他单糖的分解代谢 3509．3 糖代谢的调节 3539．3．1 糖原合成代谢的调节 3539．3．2 糖酵解的调节 3559．3．3 三羧酸循环的调节 3559．4 人类及高等动物的糖反常代谢——糖尿 356总结性思考题 357提要和学习指导本章主要内容是代谢概念，自然界糖类的合成和分解途径。
对糖代谢的调节和控制以及糖代谢与生物，特别是与人类和动物的关系，也作了必要的阐述。
学习本章时应注意：1．首先明确代谢的正确涵义和对生命的重要性。
2．在学习糖的合成和分解具体途径前，应首先对糖类的复杂代谢途径作概括性的了解，使自己对糖类在生物体中的主要代谢途径有一个比较清楚的概念。
3．在学习糖的合成代谢时，首先要认识到自然界糖类的起源是靠绿色植物的光合作用。
弄清楚糖原和淀粉的合成途径及酶类在糖类生物合成反应中的重要性。
学习糖类分解代谢时要把糖的酵解和三羧酸循环途径弄清楚，注意各反应过程中能量的产生和消耗。
在学了糖酵解和三羧酸循环的正常途径后要联系由糖酵解产生的丙酮酸与工业上的发酵产品（如乙醇、乙酸、丙酮、乳酸等）的关系。
4．要注意各种糖代谢的调节机制和人同高等动物糖代谢反常时的主要病患。
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除了ATP与乙酰CoA外，体 除了ATP与乙酰CoA外 ATP与乙酰CoA 内还有哪些高能物质呢？ 内还有哪些高能物质呢？
3、高能化合物 、
磷酸酯类化合物在生物体的能量转换过 程中起者重要作用。 程中起者重要作用。许多磷酸酯类化合物 在水解过程中都能够释放出自由能。 在水解过程中都能够释放出自由能。底物 水平磷酸化 一般将水解时能够释放21 /mol（ 一般将水解时能够释放21 kJ /mol（5 千卡/mol)以上自由能（ /mol)以上自由能 千卡/mol)以上自由能（∆G°< -21 kJ / mol）的化合物称为高能化合物。 mol）的化合物称为高能化合物。 ATP是生物细胞中最重要的高能磷酸酯 ATP是生物细胞中最重要的高能磷酸酯 类化合物。 类化合物。
2、ATP的递能作用 ATP的递能作用
蛋白质分子的磷酸化： 蛋白质分子的磷酸化：蛋白质分子 ATP获得磷酸基后即获得能量 获得磷酸基后即获得能量， 从ATP获得磷酸基后即获得能量，其 构象发生变化（活化） 构象发生变化（活化） ATP 能量+ADP 能量+ADP
去磷酸化： 去磷酸化：获得能量的蛋白质分子 进行生物学做功，脱去磷酸基， 进行生物学做功，脱去磷酸基，恢复 原来的构象 ADP+能量 ADP+能量 ATP
第十七章
新陈代谢总论
静态生物化学 动态生物化学 机能生物化学
生 物 化 学
由于代谢所形成的一个复杂而又可以调节 的酶反应网络，称为生命——Donald Voet 的酶反应网络，称为生命
活性
活性
胰岛素
+
新陈代谢总论
内容： 内容： 1.代谢概观 1.代谢概观——合成与分解 代谢概观 合成与分解 2.生物化学反应与代谢调节 2.生物化学反应与代谢调节 3.代谢研究方法 3.代谢研究方法
新陈代谢的研究方法
1.活体内(in vivo)与活体外实验(in vitro) 1.活体内(in vivo)与活体外实验(in 活体内 与活体外实验 2.同位素示踪 2.同位素示踪 3.代谢途径阻断 抑制剂法 3.代谢途径阻断—抑制剂法 代谢途径阻断 4.遗传缺陷症法 4.遗传缺陷症法 遗传缺陷往往缺乏一种酶， 遗传缺陷往往缺乏一种酶，使得前 体物积累在血或尿中
细胞水平 整体水平
4.新陈代谢的主要途径在千差万别的生物 4.新陈代谢的主要途径在千差万别的生物 中有普遍性
3.合成代谢与分解代谢并不是简单的可逆 3.合成代谢与分解代谢并不是简单的可逆 合成代谢与分解代谢
1.通过不同的中间反应或不同的酶实现 1.通过不同的中间反应或不同的酶实现 巨石从山上垂直掉到山下——分解，放能 分解， 如：巨石从山上垂直掉到山下 分解 若从山下到山上——需能，合成 若从山下到山上 需能， 需能 且需要使用外力与工具， 且需要使用外力与工具，不能直线向上 2.不同的途径或细胞的不同部位 2.不同的途径或细胞的不同部位 ATP的合成在线粒体进行 的合成在线粒体进行； 如：ATP的合成在线粒体进行；放能在细胞溶胶 脂肪酸的合成在胞质中； 脂肪酸的合成在胞质中；分解在线粒体中 3.但是合成代谢或分解代谢有某些共同的途径 3.但是合成代谢或分解代谢有某些共同的途径 草酰乙酸既是蛋白质的分解产物， 如：草酰乙酸既是蛋白质的分解产物，又是合成底物
不管是自养还是异养它们以： 不管是自养还是异养它们以： ATP是生物体能量流通的货币 ATP是生物体能量流通的货币 是生物体能量流通的
一个代谢反应释出 的能量贮入 一个代谢反应 释出的能量贮入 释出 ATP， ATP所贮能量供另一个代谢反 ATP ， ATP 所贮能量供另一个代谢反 消耗能量时使用 能量时使用。 应消耗能量时使用。
2、氧化还原反应与电子得失 、
NADH最终将电子传给氧 NADH最终将电子传给氧
3、消除反应
在碱的作用下醛糖与酮糖的异构
碳链断裂与分子重排
4、碳链的延长 、
4、碳链的裂解 、
新陈代谢总论 内容： 内容： 1.代谢概观——合成与分解 1.代谢概观——合成与分解 代谢概观 2.生物化学反应与代谢调节 2.生物化学反应与代谢调节 3.代谢研究方法 3.代谢研究方法
2、生物化学反应的类型主要有 、
基团转移反应 氧化还原反应 消除、 消除、异构与重排 碳-碳键的形成与断裂
均 裂
异 裂
居多
异裂所导致的亲核体
亲核基团的反应
1、基团转移反应 、
酰基从一个亲核体转移到另一个亲核体
磷酰基从一个亲核体转移到另一个亲核体
几糖 激酶 催化 的葡 萄糖 的磷 酸化
葡糖基的转移
合成代谢 同化作用） （同化作用） 新陈代谢 释放能量 分解代谢 异化作用） （异化作用） 生物大分子分解为 生物小分子 生物小分子合成为 生物大分子
需要能量
能量 代谢
物质代谢
n 氨基酸 + 能量 2 丙酮酸 + 能量
蛋白质 葡萄糖
从小分子合成大分子需要 消耗能量 消耗能量
葡萄糖
2 丙酮酸 + 能量
ΔG = ΔH - TΔS ΔG = ΔG°+ RT lnK
>0，反应不能进行， 若ΔG >0，反应不能进行，需要提供能量 <0， 若ΔG <0，反应可以进行 =0，反应达到平衡， 若ΔG =0，反应达到平衡，正逆反应均可进行
标准自由能的变化Δ 等于： 标准自由能的变化ΔG°等于： 产物的标准生成自由能总和—反应物 产物的标准生成自由能总和 反应物 标准生成自由能总和 每一种物质的标准生成自由能是固定 的，可查表得知
能 量 流 通 的 货 币
循环 利用
ATP ATP ATP ATP 作 为
生物体把能量用在生命活动的各个方面
生物体把能量用在生命活动的各个方面
提供自由能做工的除了ATP外还 提供自由能做工的除了ATP外还 ATP 有其他的核苷三磷酸 在体内能量代谢中的作用：
ATP——能量“货币” 能量“货币” ATP 能量 UTP——？ ？ UTP CTP——？ ？ CTP GTP——？ ？ GTP 第二信使——cAMP cAMP 第二信使
<0，反应可以自发进行， 若ΔG <0，反应可以自发进行，但与反应 速度无关， 速度无关，如还要催化剂降低活化能等
大多数的生物化学反应 接近0 ΔG°接近0 反应方向通过浓度调节 谁浓度高就作为反应物，如： 谁浓度高就作为反应物，
肌酸激酶
磷酸肌酸 + ADP
肌酸 + ATP
对于远离平衡状态的化学反应： 对于远离平衡状态的化学反应： 一般位于代谢反应的前期 <<0,改变浓度不会改变方向 ΔG°<<0,改变浓度不会改变方向 使整个代谢途径不可逆，成为约束步骤 使整个代谢途径不可逆， 限速酶像大坝： 限速酶像大坝： 控制水不倒流 别构（反馈） 别构（反馈）控制水流速
从大分子分解为小分 子会释放能量 子会释放能量
2.新陈代谢的共同特点： 新陈代谢的共同特点： 新陈代谢的共同特点
分子水平
1.由酶催化，反应条件温和。 1.由酶催化，反应条件温和。可调节 由酶催化 2.诸多反应有严格的顺序，彼此协调。 2.诸多反应有严格的顺序，彼此协调。 诸多反应有严格的顺序 3.对周围环境高度适应。 3.对周围环境高度适应。 对周围环境高度适应
ATP分子一旦形成， ATP分子一旦形成，在不到一分 分子一旦形成 钟马上用完 Why？ Why？ ATP不是能量储存形式，而是能量 ATP不是能量储存形式， 不是能量储存形式 的传递形式， 的传递形式，能够被生物直接利用 成人每天需用40Kg的 成人每天需用40Kg的ATP 40Kg 是否有非ATP的传递形式呢？ 是否有非ATP的传递形式呢？ ATP的传递形式呢
生物化学反应与代谢调节 生物化学反应的特点 生物化学反应的类型 生物化学反应的方向 生物化学反应的速度与调节
1.化学反应与生物化学反应的差异： 化学反应与生物化学反应的差异： 化学反应与生物化学反应的差异
1.固定位置，各行其是， 1.固定位置，各行其是，位置效应 固定位置 2.以氧化还原为主 2.以氧化还原为主 3.浓度梯度驱动 3.浓度梯度驱动 4.酶的催化 4.酶的催化 5.自动调控 5.自动调控 6.底物与受体蛋白的相互选择 6.底物与受体蛋白的相互选择
Co A Co A-SH
接受或提供乙酰基
乙酰辅酶A 乙酰辅酶A是许多代谢的中间产物 如糖、脂等） （如糖、脂等） 简写：乙酰A或 CO简写：乙酰-Co A或CH3-CO-S CoA 是乙酰基的活化形式 是乙酰基的活化形式 活化 乙酰-CoA的硫酯键与ATP的高能磷酸 乙酰-CoA的硫酯键与ATP的高能磷酸 的硫酯键与ATP 键相似， 键相似，水解放出大量的自由能
一、新陈代谢（Metabolism）概观 新陈代谢（ ） 营养物质在体内所经过的一切化学变化的总称 物质代谢与能量代谢 合成代谢与分解代谢 代谢是可以调节的——酶催化的化学反应 酶催化的化学反应 代谢是可以调节的 代谢是一个错综复杂的网络 但是在千差万别的生物界中也具有的概念与分类 1.新陈代谢的概念与分类
缺乏尿黑酸 氧化酶， 氧化酶，导 致尿黑酸的 积累
苯 丙 酮 尿 症
尿 黑 酸 苯 病 丙 酮 尿 症 白 化 病 苯丙氨酸代谢途径关系到三种遗传病
第十八章
生物能学
以物质代谢为基础， 以物质代谢为基础，与物质代谢伴随 发生的蕴藏在化学物质中的能量转化 Metabolism） 叫~（Energetic Metabolism） （ 生物体的一切生命活动都需要能量 太阳能是最根本的能量来源 自养
NAD+ + 2H+ + 2e——NADH + H+ 200多种脱氢酶 FAD++1H++1e——FADH（半醌） （ FADH+1H++1e——FADH2