第七章代谢概述 [兼容模式]

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第七章代谢总论

（4）利用药物造成异常动物实验（病变动物法）
用人工方法使动物发生某一过程的代谢障碍，然后给以一定量受试物质，研究其中间代谢过程。
3.代谢物标记追踪实验
将代谢底物分子适当“标记”，然后追踪 “标记”在细胞中的去向，就可以了解底物分子在中间代谢中经过什么中间产物，生成了什么终产物。这是探索代谢途径最有效的方法。标记方法有：化学标记法、同位素标记法。
5.核磁共振波谱法（nuclear magnetic resonance spectroscopy，简称NMR）
核磁共振谱可反映分子中各个原子所处的状态。由布洛赫和巴塞尔于1948年建立，因此获得 1952年诺贝尔奖。应用最多的有13C谱、19F谱、31P谱和15N谱。特点：样品不受破坏，且能最真实地反映机体内的化学反应情况。
（2）使用抗代谢物
抗代谢物，又叫代谢拮抗物，或代谢物结构类似物。其分子结构与代谢物的分子结构类似。
例子：丙二酸是琥珀酸的抗代谢物，能对琥珀酸脱氢酶发生很强的竞争性抑制作用，造成代谢中间产物“琥珀酸”积累，从而证明了TCA循环中有生成琥珀酸这一反应步骤。
（3）酶的专一性抑制剂
例子：碘乙酸是巯基酶的专一性抑制剂，可抑制酵母的酒精发酵，造成3-磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮积累。由此证明了酵解途径中1，6-二磷酸果糖是三三裂解生成了三碳糖。
氢的燃烧阶段
1.生物大分子的降解阶段
外源生物大分子通过消化作用降解，内源生物大分子通过胞内酶催化降解，分解为其单体分子。这些降解反应途径都很短，仅有几种酶催化，不产生可利用的能量。
2.单体分子初步分解阶段
细胞都具有特定的分解代谢途径，分别将单糖、氨基酸、脂肪酸等单体分子进行不完全分解。在不完全降解的过程中有能量的释放，可以为细胞提供少数的 ATP和还原性辅酶

代谢ppt课件

在发酵条件下有机化合物只是部分地被氧化，故 8
发酵（fermentation）在工业生产中常把好氧或兼性厌氧微生物在通气或厌气的条件下的产品生产过程统称为发酵。
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异养微生物的生物氧化
发酵过程的氧化是与有机物的还原偶联在一起；被还原的有机物来自于初始发酵的分解代谢，即不需要外界提供电子受体。
光合色素：光合生物所特有的色素，是将光能转化为化学能的关键物质。
无氧呼吸的最终电子受体不是氧，而是象NO3-, NO2-,SO42-,S2O32-,CO2等这类外源受体。
无氧呼吸也需要细胞色素等电子传递体，并在能量分级释放过程中伴随着磷酸化作用，也能产生较多的能量用于生命活动。但由于部分能量随电子转移传给最 13
无氧呼吸
无氧呼吸的氧化底物一般为有机物，如葡萄糖、乙酸和乳酸等。它们被氧化为CO2，有ATP生成。
无氧呼吸的特点是底物按常规途径脱氢后，经
部分呼吸链递氢，最终由氧化态的无机物（个
别是有机物延胡索酸）受氢。
无机盐呼吸无氧呼吸
硝酸盐呼吸
NO2-,N2O,NO,N2 NO3- SO32-,S3O62-,S2O32-,H2S
硫酸盐呼吸
硫呼吸
S2-
SO42-
S0 产乙酸细菌
CH3COOH
碳酸盐呼吸产甲烷菌
基质（底物）水平磷酸化：厌氧微生物和兼性厌氧微生物在此过程中，产生一种含高自由能的中间体，如含高能键的1,3-二磷酸甘油酸。这一中间体将高能键交给ADP，使 ADP磷酸化而生成ATP。
氧化磷酸化：好氧微生物在呼吸时，通过电子传递体系产生ATP的过程叫氧化磷酸化。
3
代谢概论
有机物
最初能源

《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

07第七章糖代谢

2．β-淀粉酶为淀粉外切酶，水解α-1，4苷键，作用有严格的顺序性，只能从淀粉的非还原端开始，依次水解下一个麦芽糖单位。 β-淀粉酶不能越过分枝点水解淀粉内部的α-1,4糖苷键。在进行水解时，由于该酶能使基团发生转位反应，将α-型转变为β-型，故水解下的为β-麦芽糖。直链淀粉被水解后生成定量的β-麦芽糖，而枝链淀粉除生成麦芽糖外，还生成带有许多分枝的不再被β-淀粉酶水解的β-极限糊精。
二、糖的酶促水解
（一）淀粉的酶促水解
直链淀粉的分子结构较为简单，水解较容易，枝链淀粉分子结构则较为复杂，需要比水解直链淀粉更多的酶参与，才能彻底水解为葡萄糖。参与淀粉水解的酶有 α-淀粉酶、β-淀粉酶、脱枝酶和麦芽糖酶。
α -淀粉酶
唾液淀粉酶胰淀粉酶
动物消化道
植物a-淀粉酶微生物a-淀粉酶
③生物体对内外环境条件有高度的适应性和灵敏的自动调节能力.
新陈代谢实质上就是错综复杂的化学反应相互配合，彼此协调，对周围环境高度适应而成的一个有规律的总过程。
新陈代谢过程包括营养物质的消化吸收、中间代谢以及代谢产物的排泄等阶段。中间代谢一般仅指物质在细胞中的合成和分解过程，不涉及营养物质的消化吸收与代谢产物的排泄等。本课程着重讨论中间代谢。
已知纤维素酶是复合酶，至少包括以下成分；①内切β-1， 4葡聚糖酶，能随机切断β-1，4苷键，捉供许多可供反应的末端， ②外切β-1，4葡聚糖酶，该酶又可分为从非还原性末端开始切下一个β-葡萄糖和切下一个β-葡聚二糖(纤维二糖)的两种，③ 纤维二糖酶，能将纤维二糖水解成β食草动物依靠胃肠中能分泌纤维素酶的细菌的作用，可将食入的纤维素降解为葡萄糖加以利用。此外，自然界中也存在能分解纤维的许多细菌，如青霉菌、枯草杆菌等，以及某些真菌(如多孔菌)。它们能合成和分泌纤维素酶，分解和利用草类和木材中的纤维素作为碳源，如木耳、香菇等食用菌的裁培即是如此。但在植物体中却很少有纤维素酶，只在少数发芽的种子和幼苗(如大麦、玉米、菠菜等)中有所发现。

生物化学第7章、代谢总论

二,能量代谢在新陈代谢中的重要地位
1.机体内捕获和贮存自由能的分子主要是ATP. 2.自由能:能够用于做功的能量.
ATP 太阳能化学能 ADP+Pi 生物合成细胞运动膜运输
3.机体在分解代谢中产生自由能的过程可以大致分为三个阶段: Ⅰ,由营养物的大分子分解为较小的分子; Ⅱ,小分子进一步转变为少数几种共同物质(如乙酰-CoA); Ⅲ,由柠檬酸循环和氧化磷酸化两个共同代谢途径组成,是形成ATP的主要阶段.
4. ATP不断地处于动态平衡的周转之中. 它是一种传递能量的分子. 5.能够提供能量的核苷酸类分子除ATP外,还有GTP,CTP,UTP等. GTP:蛋白质的生物合成 CTP:磷脂酰胆碱,磷脂酰乙醇胺的合成 UTP:糖原合成
能量转换与利用
三,辅酶Ⅰ和辅酶Ⅱ的递能作用
脱氢酶将脱下的氢原子和电子传递给辅酶Ⅰ和辅酶Ⅱ,还原型的辅酶Ⅰ(NADH)和辅酶Ⅱ (NADPH)再将自由能转移给生物合成中需要能量/还原力的反应.
第七章,代谢总论
相关概念:
1,新陈代谢(metabolism):简称代谢, 生物体内一切化学变化的总称. 2,代谢中间产物:代谢过程中连续转变着的酶促产物. 3,中间代谢:代谢过程中的个别步骤, 个别环节. 4,主要代谢途径:新陈代谢途径包括的生物界中具有普遍性的共同规律.
பைடு நூலகம்
一,分解代谢和合成代谢
3.分子水平
酶的调节是最基本的代谢调节,包括酶的数量的调节和酶活性的调节. ①酶的数量的调节:受到合成与降解速率的控制. ②酶活性的调节:变构效应,共价修饰等.
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四,FMN和FAD的递能作用
FMN和FAD也都能接受两个氢原子,在氧化还原反应中,特别在氧化呼吸链中起着重要的传递电子或氢原子的作用.

生物化学第七篇代谢及代谢途径

第七篇代谢及代谢途径（第十九～三十一章小结）第十九章代谢总论代谢是指生物体内发生的所有化学反应的总称，包括物质代谢和能量代谢。

代谢组也叫做小分子清单，是指反映细胞状态的各种小分子的样式，包括所有代谢过程的总和以及相关的细胞过程。

新陈代谢可分为分解代谢和合成代谢两类。

分解代谢是有机营养物质，通过一系列反应转变为较小、较简单的物质的过程伴随着能量的逐步释放。

合成代谢是生物体利用小分子或大分子的结构元件建造自身大分子的过程，这种过程需要提供能量。

代谢途径指一系列合成或分解化合物的反应，可分为合成代谢途径、分解代谢途径和无定向代谢途径。

按照代谢进行的方向，代谢途径可以分为：线状、环状和分支状。

代谢途径有如下特点：代谢途径是不可逆的；反应条件温和；在物种间高度保守，十分相似；代谢途径都有限速步骤，受到高度调节；在真核细胞中，代谢途径高度分室化的；为了利于机体的调控，同一化合物的合成代谢和分解代谢途径至少有一步是不同的。

细胞内同一代谢途径中酶的组织形式有分散存在、形成多酶复合体、与膜结合的多酶复合物以及多功能酶。

新陈代谢有多种研究方法，如同位素示踪法、使用酶的抑制剂、利用遗传缺陷症等，其中同位素示踪法是最常用的方法。

第二十章生物大分子的消化和吸收食物中摄入的生物大分子在进入细胞进行分解代谢之前有一个消化和吸收的过程。

在各种水解酶的作用下，蛋白质、脂质、多糖和核酸被降解成各自的组成单位，再通过吸收或运输进入细胞被进一步分解。

绝大多数动物消化道缺乏水解β-1，4糖苷键的酶，因此纤维素就无法被水解利用。

而带有α-1，4糖苷键的淀粉和糖原则可以在消化道分泌的各种α-糖苷酶催化下被最终水解成葡萄糖单位。

单糖进入细胞被吸收的过程是运输蛋白介导的，至少有Na+-单糖共运输蛋白系统和不依赖于Na+的易化扩散运输系统参与催化单糖从肠腔进入小肠上皮细胞的过程。

脂在消化过程中需要由胆囊分泌的胆汁酸（盐）进行增溶。

在胆汁酸（盐）的帮助下，大脂滴被分散成小的脂滴，此过程被称为乳化，这大大提高了脂水解效率。

微生物的代谢

4）反应中有C3-C7各种糖，使微生物可利用的碳源范围广；
5）能产生多种重要的中间代谢产物（如核苷酸、多种氨基酸、辅酶和乳酸等）。
精品课件
3. ED途径 (2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸途
径)
2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸
C6H12O6
精品课件
2丙酮酸 1ATP
NADH2 NADPH2
特点
精品课件
（二）递氢 — 电子传递链
电子传递链
是指位于膜（原核生物在细胞质内膜，真核微生物在线粒体内膜）上，由一系列氧化还原势呈梯度差的，链状排列的电子传递体组成；
一个化合物的氧化还原势是其对电子亲和力的量度；
原核生物和真核生物的电子传递链组成不同，但二者的功能相似；
电子传递链的主要组分及传递顺序： NAD(P)→FP→Fe•S→COQ→Cyt.b→Cyt.c→Cyt.a→Cyt.a3
2. HMP途径 (己糖一磷酸途径、戊糖磷酸途径)
6C6H12O6
精品课件
5葡糖-6-磷酸
35ATP
6CO2
特点
1）是一条葡萄糖不经EMP途径和TCA循环而彻底氧化产能、产还原力[H]和许多中间代谢产物的途径；
2）进行一次周转需要六分子的葡萄糖同时参与，但实际只消耗一分子的葡萄糖；
3）能产生大量的还原力[H] （12个NADPH2）；是合成脂肪酸、固醇等物质所需；也可通过呼吸链产生大量能量；
提供生物合成所用碳架的重要来源；与微生物大量发酵产物的生产密切相关（如柠檬酸、苹果酸、谷氨酸等）；
精品课件
TCA循环在微生物分解代精品谢课件和合成代谢中的枢纽地位
四种脱氢途径的比较
EMP途径：许多微生物都利用该途径对糖类进行分解代谢。1分子葡萄糖经10步反应产生2分子丙酮酸、2分子[H]和2个ATP；该途径定位在微生物细胞质中，有氧和无氧都能进行；

生物化学课件第七章代谢总论

酸酐键
ATP
UTP、CTP、 GTP
ATP水解时，一个高能磷酸键断裂的同时释放出能量
ATP + H2O ——> ADP+Pi G = -30.5 KJ/mol ATP + H2O ——> AMP+PiPi G = -32.2 KJ/mol
ATP在能量代谢中作用 (能量货币，蓄电池)
光能
ATP
第七章新陈代谢总论
Metabolism introduction
自养生物：利用CO2作为碳源，伴随太阳能
向化学能的转变
异养生物：利用有机物作碳源
太阳能是生物体能量的最终来源
光合自养生物
异养生物
分解代谢释放能量；合成代谢消耗能量
新陈代谢的特点
新陈代谢由一系列的酶促反应所组成反应步骤繁多，具有严格的顺序性，还能自动调节分解代谢和合成代谢采取不同的途径，而且位于细胞的不同部位物质代谢过程中伴随着能量的代谢
对于一个溶液中的化学反应 aA + bB → cC + dD
△G＜0,可； =0,可逆；＞0,否
当反应达到平衡时，△G = 0
K′是化学反应的平衡常数，故△ G′Θ也是一个常数。
根据自由能变化可以判断中间物质代谢方向
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。
某些代谢途径为合成代谢和分解代谢所共有，但是合成代谢不是分解代谢的逆过程
三、代谢过程中的能量变化
❖化学反应中的自由能 ❖标准自由能变化及其与平衡常数的关系 ❖自由能变化的可加和性 ❖高能化合物
化学反应中的自由能
能量的传递形式

代谢总论

• 根据生物体内高能化合物键的特性可以把他们分成以下几种类型： ① 磷氧键型 a) 酰基磷酸化合物
O C O CH2 O P O
-
O CH OH O O O-
O CH3 C O
O P O O
-
P O
3-磷酸甘油酸磷酸
乙酰磷酸
11.8千卡/摩尔
10.1千卡/摩尔
O R C O
O H3N
+
O P O
四.生物能及其存在形式 ① 生物能和ATP
• • • ATP是生物能存在的主要形式 ATP是能够被生物细胞直接利用的能量形式。生物化学反应与普通的化学反应一样,也服从热力学的规律。
② 高能化合物
生物体通过生物氧化所产生的能量，除一部分用以维持体温外，大部分可以通过磷酸化作用转移至高能磷酸化合物ATP中。
代谢总论代谢总论
一、新陈代谢的概念
新陈代谢（metabolism）：
指生物体内一切化学反应的总称。
合成代谢（同化作用）指生物体从外界摄取物质，并
把它们转变成自身物质的过程。
新陈代谢
通常是将生物小分子合成为生物大分子。需要能量。分解代谢（异化作用）指生物体内原有的物质经一系列变化最终变成排泄物排出体外的过程
一般方法同位素法
（一）一般方法
1. in vivo（体内）（1）利用异常代谢物的研究方法
狗 1904年 Knoop Ф (CH2)nCOOH
ФCOOH ，ФCH2COOH
提出了β-氧化假说
（2）利用患代谢障碍病的病人或动物进行代谢研究
停止
A
B
C
排出体外
D
E

第七章代谢概述-1

• 往往催化单向反应或非平衡反应，其活性决定整个途径的进行方向；
• 酶活性受多种代谢物或效应物的调节。
第二节代谢途径的区域化调节
一，代谢途径的区域化分隔二，膜结构对代谢的调控三，代谢途径相互联系形成网络
☆代谢途径的区域化
真核细胞呈高度的区域化：
糖酵解，脂肪酸合成，磷酸戊糖途径在细胞质中； DNA合成在细胞核中；电子传递链和氧化磷酸化在线粒体内膜上；脂肪酸ß-氧化，TCA循环和氨基酸氧化作用在线粒体基质中
二，代谢途径
三个最关键的中间代谢产物
☆6-磷酸葡萄糖 ☆丙酮酸 ☆乙酰-CoA
草酰乙酸
丙酮酸
乳酸
三，代谢的方向Biblioteka • 生理条件下，很多代谢途径是以单一方向进行的
• 平衡反应的正反应和逆反应由同一种酶催化，而不可逆反应和它相应的逆反应由两种不同的酶催化
限速酶/关键酶催化的反应：
• 反应速度最慢，其活性决定整个途径的总速度；
第七章代谢概述
第一节代谢简介
一，新陈代谢
• 新陈代谢 • 代谢途径 • 代谢中间产物（代谢物）
大分子化合物单体中间代谢物
代谢的三个阶段
无机化合物
产生生命活动所需的绝大部分能量
根据合成代谢所利用的起始原料的不同
• 自养生物 • 异养生物
生物体利用的能量形式
• ATP是能量的通用载体 • NAD(P)H保存了氧化还原反应的能量（还原
原核生物细胞的代谢途径也呈现区域化的特征：
周质空间与细胞内的酶分开
二，膜结构对代谢的调控
• 区域化避免不同代谢过程相互干扰 • 膜对不同代谢物的选择性通透影响和调节
反应的方向和速度
三，代谢途径相互联系形成网络