10新陈代谢导论s
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关于新陈代谢总论和生物氧化课件
1、能量代谢：指伴随着生物体内的物质代谢 而发生的一系列能量转变。
遵循热力学定律（第一和第二定律） G＝ H－T S [G：（实际）自由能变化； H总
热能变化； T S总体熵变化。]
当G<0时，体系的反应自发进行（放能）； 当G>0时，在补充自由能时可以进行（吸能） G＝0时，体系处于平衡状态。
18
c) 烯醇式磷酸化合物
COOH O CO PO CH2 O
磷酸烯醇式丙酮酸 14.8千卡/摩尔
19
② 氮磷键型
O
NH
PO
C NH O
N CH3
C H 2C O O H
O
NH
PO
C NH O
N CH3 NH2
C H2C H2C H2C HC O O H
磷酸肌酸
磷酸精氨酸
10.3千卡/摩尔
7.7千卡/摩尔
三、高能化合物与ATP作用
1、高能化合物：在生物化学反应中，随水解反应或 集团转移反应能够放出大量自由能的化学化合物 （高能磷酸化合物（～P）、硫酯型高能化合物、 甲硫型高能化合物）。
高能磷酸化合物：磷氧型+磷氮型 p205（表8-1）
Fig. 2. The two-dimensional stick model of the adenosine phosphate family of molecules, showing the atom and bond arrangement.
关于新陈代谢总论 和生物氧化
8.0 概论
1、新陈代谢（metabolism）的概念: 新陈代谢是生物与外界环境进行物质交换与能量交
换的全过程。它包括生物体内所发生的一切合成（同化 作用，耗能）和分解（异化作用，放能）作用。
遵循热力学定律（第一和第二定律） G＝ H－T S [G：（实际）自由能变化； H总
热能变化； T S总体熵变化。]
当G<0时，体系的反应自发进行（放能）； 当G>0时，在补充自由能时可以进行（吸能） G＝0时，体系处于平衡状态。
18
c) 烯醇式磷酸化合物
COOH O CO PO CH2 O
磷酸烯醇式丙酮酸 14.8千卡/摩尔
19
② 氮磷键型
O
NH
PO
C NH O
N CH3
C H 2C O O H
O
NH
PO
C NH O
N CH3 NH2
C H2C H2C H2C HC O O H
磷酸肌酸
磷酸精氨酸
10.3千卡/摩尔
7.7千卡/摩尔
三、高能化合物与ATP作用
1、高能化合物：在生物化学反应中，随水解反应或 集团转移反应能够放出大量自由能的化学化合物 （高能磷酸化合物（～P）、硫酯型高能化合物、 甲硫型高能化合物）。
高能磷酸化合物：磷氧型+磷氮型 p205（表8-1）
Fig. 2. The two-dimensional stick model of the adenosine phosphate family of molecules, showing the atom and bond arrangement.
关于新陈代谢总论 和生物氧化
8.0 概论
1、新陈代谢（metabolism）的概念: 新陈代谢是生物与外界环境进行物质交换与能量交
换的全过程。它包括生物体内所发生的一切合成（同化 作用，耗能）和分解（异化作用，放能）作用。
《人体的新陈代谢》课件
避免熬夜：熬夜 会影响新陈代谢， 导致身体疲劳
保证睡眠质量： 保持良好的睡眠 环境，避免噪音 和光线干扰
适当午睡：午睡 可以提高下午的 工作效率，有助 于新陈代谢
人体新陈代06谢的未来研
究展望
新陈代谢相关疾病的研究进展
糖尿病：新型药物和 治疗方法的研究
肥胖症：饮食、运动 和药物治疗方法的研 究
高血压：新型药物和 治疗方法的研究
新陈代谢与能量转换的关系
新陈代谢是生 物体维持生命 活动的基础， 包括物质代谢 和能量代谢
物质代谢是指 生物体对营养 物质的吸收、 转化和利用过 程
能量代谢是指 生物体对能量 的吸收、转化 和利用过程
新陈代谢与能 量转换是相互 关联的，物质 代谢为能量代 谢提供物质基 础，能量代谢 为物质代谢提 供能量支持
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
运动：定期运动可以促进新陈 代谢，提高身体代谢率
压力：长期压力过大会影响新 陈代谢，导致内分泌失调
疾病对新陈代谢的影响
疾病可能导致新陈代谢减 慢，如慢性疾病、营养不 良等
疾病可能导致新陈代谢紊 乱，如糖尿病、甲状腺功 能亢进等
疾病可能导致新陈代谢加 速，如感染、发热等
THANK YOU
汇报人：
排泄系统的功能与作用
排泄系统的功能：排出体 内代谢废物和多余的水分
排泄系统的组成：包括肾 脏、输尿管、膀胱和尿道
排泄系统的作用：维持体 内环境的稳定，保持身体
健康
排泄系统的调节：通过肾 小球滤过、肾小管重吸收
和分泌等过程实现排泄
内分泌系统的功能与作用
内分泌系统通过分泌激素 来调节新陈代谢
内分泌系统包括甲状腺、 肾上腺、胰腺等器官
南开大学 第八章 新陈代谢引论
第八章新陈代谢引论一．新陈代谢的一般概念1．什么是新陈代谢：新陈代谢是活细胞中所有化学变化的总称，新陈代谢包括物质代谢和能量代谢(1).分解代谢:生物大分子分解为生物小分子，同时伴随能量的释放(2).合成代谢：生物小分子合成生物大分子，同时伴随能量的需求新陈代谢的功能概括为5个方面(1) 从周围环境中获得营养物质。
（2）将外界引入的营养物质转变为自身需要的结构元件，大分子的组成前体。
（3）将结构元件装配成自身的大分子，如：蛋白质、核酸、脂类以及其它组分。
（4）形成或分解为生物体特殊功能所需的生物分子。
（5）提供生命活动所需的一切能量。
2．代谢过程的表示方法：代谢途径(pathway)和多酶体系3. 代谢途径的调节控制：细胞中所有化学变化的控制规律（1）代谢途径的单向性限速反应、限速酶、调节酶（2）限速反应与调节(A).限速反应不是固定不变的，是随着环境状态和营养状况的变化而改变。
例如底物浓度的变化、激素的有无、效应分子的有无等。
(B) 一条途径一般只有一个限速反应，限速反应一般位于途径的第一步或分支点，控制整个途径的速度和流量。
同时限速反应位于第一步，不会造成物质和能量的浪费。
(C)限速反应的逆反应速率很小，甚至等于零，从而保证途径的单向性。
(D) 限速反应是整个途径的控制点，它的速度就是途径的速度。
∇A →B →C →D →E →F → P↓∇G →H→L4. 中间代谢：消化吸收的营养物质和体内原有的物质在一切组织和细胞中进行的各种化学变化称为中间代谢二. 细胞代谢中的主要反应类型 1. 氧化还原反应2. C-C键的形成和断裂3. 分子重排、异构化4. 基团转移三. 新陈代谢的调控1.分子水平—酶水平2.细胞水平3.整体水平四. 新陈代谢的研究方法1. 同位素示踪法(同位素标记)（1）什么是同位素：在元素周期表中处于同一位置，原子序数相同，化学性质相同，但质量不同的元素。
它们是质子数相同而中字数目不同的原子。
新陈代谢引
D(-)-赤鲜糖
(erythrose)
D(+)-甘油醛
(allose)
D(-)-苏糖
(threose)
D(-)-核糖
(ribose)
D(-)-阿拉伯糖
(arabinose)
D(+)-木糖
(xylose)
D(-)-米苏糖
(lysose)
D(+)-阿洛糖 D(+)-阿桌糖 D(+)-葡萄糖 D(+)-甘露糖 D(+)-古洛糖 D(-)-艾杜糖 D(+)-半乳糖 D(+)-塔罗糖
-D-吡喃半乳糖
- L -吡喃半乳糖
-D-吡喃甘露糖
-D-呋喃果糖
-L-吡喃山梨糖
重要的单糖—庚糖和辛糖
D-景天庚酮糖 D-甘露庚酮糖
甘露糖 部分
甘油 部分
L -甘油- D-甘露庚糖
单糖磷酸酯
D-甘油醛-3-磷酸
-D-葡萄糖-1-磷酸
-D-葡萄糖-6-磷酸
-D-果糖-6-磷酸
3、代谢途径的调节控制 （1）、代谢途径的单向性
（2）、限速反应与调节
4、中间代谢
新陈代谢的研究方法 1、同位素示踪法 （1） 什么是同位素 （2） 放射性同位素的应用 （3）常用的放射性同位素
2、酶抑制剂、拮抗剂和中间代谢物的应用
糖类化学
一、糖的定义、分类与功能
• 定义：多羟基的醛或酮及其缩聚物和衍生物。已经 不不符符合合于这传一统 通对式糖，的而定符义合这C一n(通H2式O的)m不，是有糖些。糖并
细胞膜表面的糖链
蛋白聚糖
糖蛋白
细胞膜
糖脂
新陈代谢引论
一、新陈代谢的一般概念
(erythrose)
D(+)-甘油醛
(allose)
D(-)-苏糖
(threose)
D(-)-核糖
(ribose)
D(-)-阿拉伯糖
(arabinose)
D(+)-木糖
(xylose)
D(-)-米苏糖
(lysose)
D(+)-阿洛糖 D(+)-阿桌糖 D(+)-葡萄糖 D(+)-甘露糖 D(+)-古洛糖 D(-)-艾杜糖 D(+)-半乳糖 D(+)-塔罗糖
-D-吡喃半乳糖
- L -吡喃半乳糖
-D-吡喃甘露糖
-D-呋喃果糖
-L-吡喃山梨糖
重要的单糖—庚糖和辛糖
D-景天庚酮糖 D-甘露庚酮糖
甘露糖 部分
甘油 部分
L -甘油- D-甘露庚糖
单糖磷酸酯
D-甘油醛-3-磷酸
-D-葡萄糖-1-磷酸
-D-葡萄糖-6-磷酸
-D-果糖-6-磷酸
3、代谢途径的调节控制 （1）、代谢途径的单向性
（2）、限速反应与调节
4、中间代谢
新陈代谢的研究方法 1、同位素示踪法 （1） 什么是同位素 （2） 放射性同位素的应用 （3）常用的放射性同位素
2、酶抑制剂、拮抗剂和中间代谢物的应用
糖类化学
一、糖的定义、分类与功能
• 定义：多羟基的醛或酮及其缩聚物和衍生物。已经 不不符符合合于这传一统 通对式糖，的而定符义合这C一n(通H2式O的)m不，是有糖些。糖并
细胞膜表面的糖链
蛋白聚糖
糖蛋白
细胞膜
糖脂
新陈代谢引论
一、新陈代谢的一般概念
新陈代谢概论
二、研究新陈代谢的方法：
1、活体内与活体外实验： 活体内与活体外实验： 在活体内（ vivo）： 1）在活体内（in vivo）： 生物体内:动物实验、组织细胞培养等。 生物体内:动物实验、组织细胞培养等。
例如1904年 德国生物学家Knoop根据体内实验提出 例如1904年，德国生物学家Knoop根据体内实验提出脂肪酸 β --氧化学说。 根据体内实验提出脂肪酸 --氧化学说 氧化学说。 一CH2CH2一CH2CH2一CH2COOH ---→ ---→ 2CH3COOH + 一CH2COOH 2CH3COOH + 一COOH
3、代谢途径阻断等方法 用抗代谢物或酶抑制剂阻抑中间代 谢的某一环节，使中间物积累， 谢的某一环节，使中间物积累，便 于分析和推测代谢情况。 于分析和推测代谢情况。
பைடு நூலகம்
一CH2一CH2CH2一CH2COOH
---→ ---→
2）在活体外（in vitro)： ）在活体外（in vitro)
在试管内进行:细胞切片、匀浆液、 在试管内进行:细胞切片、匀浆液、提取 液等。 液等。
2、同位素示踪法：
同位素标记某种代谢物， 同位素标记某种代谢物，然后追踪同位元 素在体内的变化途径， 素在体内的变化途径，就能获得有关代谢 途径的丰富知识。 途径的丰富知识。
3、代谢特点：
1）严格的细胞内定位 2）特异的酶促反应 3）共通的代谢间关联 4）严谨的反应顺序 5）高效率的调控机构
中间代谢-----物质在细胞内的分解和合成过程 中间代谢-----物质在细胞内的分解和合成过程
人体细胞外的消化分为四个过程： 人体细胞外的消化分为四个过程： 1)口腔内的消化 1)口腔内的消化 2)胃的消化 2)胃的消化 3)小肠消化 3)小肠消化 4)大肠消化 4)大肠消化
10-代谢导论
Ared＋Box＝＝ ox＋Bred ＝＝A
在脱氢酶催化的反应中， 在脱氢酶催化的反应中 ， 生物氧化反应释放的电子常常是被转移给 NAD＋或 NADP＋生成还原型辅酶 生成还原型辅酶NADH和NADPH 。 和 还原型辅酶NADH和NADPH结构上很相似，但功能上差别很大，在 和 结构上很相似， 还原型辅酶 结构上很相似 但功能上差别很大， 氧化磷酸化中，NADH转化为 氧化磷酸化中 ， NADH 转化为 NAD ＋ ， 同时有 ATP的生成。 NADPH 为脂 转化为NAD 同时有ATP 的生成 NADPH为脂 的生成。 肪酸、氨基酸和核苷酸合成的还原反应提供氢离子。 肪酸、氨基酸和核苷酸合成的还原反应提供氢离子。这两种辅酶的作用可 以说是提供还原力，这种还原力可用还原电位定量表示。 以说是提供还原力，这种还原力可用还原电位定量表示。
分 解 反 应
个阶段，乙酰CoA 第 个阶段，乙酰 酸 ，分子中的乙 化成CO2和H2O。 酰基 化成 。 分解代谢只生成 种 要的 物： 物：CO2、H2O和NH3。 和
伴随着物质分解代谢的同时也产生了大量的化学能， 伴随着物质分解代谢的同时也产生了大量的化学能，这些 能量一般都是以核苷三磷酸（例如 ）（图 ） 能量一般都是以核苷三磷酸（例如ATP或GTP）（图a）和还 或 ）（ 原型辅酶（例如 的形式保存的（ 原型辅酶（例如NADH或FADH2）的形式保存的（图b）。 或 ）。
13. 13.9 生物氧化的自由能可以以还原型辅酶的形式贮存起来
在分解代谢反应中，糖、脂和氨基酸被氧化，一个分子的氧化必须与 在分解代谢反应中， 脂和氨基酸被氧化， 另一个分子的还原相耦联，接受电子而被还原的分子是一种氧化剂， 另一个分子的还原相耦联，接受电子而被还原的分子是一种氧化剂，而失 去电子而被氧化的分子是一种还原剂。所以净的氧化还原反应是： 去电子而被氧化的分子是一种还原剂。所以净的氧化还原反应是：
人体的新陈代谢科普书籍
人体的新陈代谢科普书籍
以下是一些关于人体新陈代谢的科普书籍：
1. 《人体新陈代谢导论》（作者: 德国）Herbert L. Fertl
本书以科普的方式介绍了人体新陈代谢的基本原理和机制，从食物的摄入、消化、吸收到能量的产生和利用等方面进行了解析。
2. 《新陈代谢魔法书》（作者: 张晓航）
这本书通俗易懂地介绍了人体新陈代谢的知识，包括代谢的定义、类型、影响因素等，并给出了一些促进新陈代谢的方法和建议。
3. 《人体新陈代谢实践手册》（作者: 姚永春）
本书主要从养生角度出发，介绍了如何通过调整饮食、锻炼和生活习惯等方面来促进人体的新陈代谢，以达到健康和抗衰老的目的。
4. 《加快新陈代谢，燃烧脂肪》（作者: 邢昭民）
这本书以减肥为背景，介绍了如何通过适当的饮食和运动，调整人体的新陈代谢，达到减肥的效果，并详细解释了脂肪燃烧过程的原理和方法。
5. 《科普：新陈代谢与健康习惯》（作者: 吴思）
本书较全面地介绍了人体新陈代谢的知识，包括基本概念、影响因素、调节机制等，并结合实际案例探讨了新陈代谢与健康习惯的关系。
这些书籍都是以一种通俗易懂的方式介绍了人体新陈代谢的基本原理和应用，可以帮助读者更好地了解和应用新陈代谢的知识。
新陈代谢总论
•
△GO—这一反应在标准状态（pH=0, 25℃，
1atm）的自由能变化（可查表或计算，参见《物 理化学》）
•
K=[B]/[A] 或[B1][B2]…[Bn]/ [A1][A2]…[An]
• 生物代谢略有不同， △GO改为△GO` （pH=7)
• △G=
O｀ △G
+ RTlnK
△G＜0,可； =0,可逆；＞0,否
第八章 新陈代谢总论
新陈代谢 • 生物能学 • 高能化合物
• •
第一节
• 新的来，旧的去
新陈代谢
• 提问：什么是新陈代谢？
• 花开花落、四季轮回、“长江后浪推前浪，一
代新人换旧人”
• 生化定义——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。
1.1 物质代谢与能量代谢的统一
2.4 ATP “能量中间体”
化合物 磷酸基团转移势能 △ Go` △ Go` （千卡/摩尔） （千焦/摩尔） 14．8 11．8 10．3 10．1 7．7 7．3 7．3 3．4 5．0 3．8 3．3 2．2 61．9 49．3 43．1 42．3 32．3 30．5 30．5 14．2 20．9 15．9 13．8 9．2
磷酸烯醇式丙酮酸 3-磷酸甘油酸磷酸 磷酸肌酸 乙酰磷酸 磷酸精氨酸 ATP（→ADP+Pi） ADP（→AMP+Pi） AMP（→腺苷+Pi） 葡萄糖-1-磷酸 果糖-6-磷酸 葡萄糖-6-磷酸 甘油-1-磷酸
作用：能量传递
磷酸烯醇式丙酮酸
转 化
磷酸肌酸 传 暂时储能物质
递
葡萄糖6-磷酸
传递
葡萄糖1-磷酸
第五章新陈代谢总论与生物氧化-PPT精品文档
还原型
Cyt递电子体 b, c1, c, aa3
½ O2
O2H2O
递氢体H2
2e
氧化型
2H+
六、氧化酶类
1.电子转移酶 如：细胞色素类，
这是一类催化氧化还原反应的酶， 其辅基是血红素，作用部位是血红
S1
Fe
3+
P2
P1
Fe
2+
S2
素中的铁离子，接受电子和释放电
子催化反应
OH OH
2+
2. 氧化酶： （ 1）一般氧化酶：单独使底物脱 氢，并把氢交给氧的酶类，如一酶 体系中的多酚氧化酶。
热能
……
CO2+H2O
有机物
ATP
Hale Waihona Puke 烯醇磷酸化合物 磷氧型 酰基磷酸化合物
磷酸化合物
磷氮型
焦磷酸化合物
高能化合物
硫酯键化合物
非磷酸化合物
甲硫键化合物
六、、能量代谢与物质代谢的关系
异氧生物分解有机营养物质并产生ATP的三个阶段：
多糖 单糖 脂肪 甘油 脂肪酸 氨基酸
第二阶段
蛋白质
第一阶段
乙酰辅酶 乙酰辅酶A A
AH2 酶 A
1/2O2
H2O
一酶体系
AH2 1/2O2
酶1
酶2
酶3
……
酶n
A
H2O
多酶体系
H2O的生成 代谢物脱下的氢经生物氧化作用和吸入的氧结合生成水。 生物体主要以脱氢酶、传递体及氧化酶组成生物氧化体系， 以促进水的生成。 脱氢酶 氧化酶
MH 2
M
递氢体
NAD+、NADP+、 FMN、FAD、COQ
生物化学课件：11 代谢导论
N CH3 NH2 CH2CH2CH2CHCOOH
磷酸肌酸 10.3千卡/摩尔
磷酸精氨酸 7.7千卡/摩尔
这两种高能化合物在生物体内起储存能量的作用。
磷酸胍基
磷酸肌酸 + ADP
肌酸 + ATP
二者为动物肌肉中的贮能物质， 是ATP的缓冲器。
磷酸肌酸和磷酸精氨酸统称为 磷酸原。
磷酸肌酸、 磷酸精氨 酸的贮能 作用
同位素示踪：经常使用的同位素有放射性同 位素和稳定同位素两类，前者包括14C、32P、 35S和3H等，后者有18O和15N等。
代谢抑制剂的使用 代谢遗传缺陷型突变体的使用 基因操作和生物信息学
代谢研究的主要内容
确定参与每一个代谢反应的酶与辅酶的结 构与功能，这需要对有关的酶进行分离、 纯化和定性的研究。
生物化学
第10章 代谢导论
细胞内的代谢途径和代谢网络
新陈代谢的概念及内涵
小分子 大分子
合成代谢（同化作用）
需要能量
新
能
物
陈
量
质
代
代
代
谢
谢
谢
释放能量
分解代谢（异化作用）
大分子 小分子
新陈代谢是动态的：生物体不断地进行同化、异化作用进 行自我更新。
大分子降解成 基本结构单位
分 解 代 谢
小分子分解成 共同的中间产 物（丙酮酸、 乙酰CoA等）
代谢的基本特征 ① 反应条件温和 ② 高度调控 ③ 每一个代谢途径都是不可逆的，至少存在1个
限速步骤 ④ 一条代谢途径上的酶以特定的方式组织在一起 ⑤ 各种生物在基本的代谢途径上是高度保守的 ⑥ 代谢途径在细胞内特别在真核细胞是高度分室
化的 ⑦ 不同的生物使用不同的途径获取能量和碳源
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eg. Krebs以琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂丙二 酸证实了TCA途径的环状概念 (cf. p307)
17
G18.12
抑制剂法推断代谢途径中的反应顺序
(观察扰乱因素如何影响代谢途径的运行)
正常条件下，各中间代谢物 的稳态浓度将取决于各对应 酶的相对活性
加入抑制剂后，阻断点上游 的中间代谢物将发生堆积而 下游的则相应减少
能源
3
Ⅱ-1
所有生物能量 最终均来自于 太阳能的转化
Cycling of carbon dioxide, oxygen and water between autotrophic (photosynthetic) and heterotrophic domains in the biosphere.
乙酰-CoA
合成代谢并非 分解代谢的 简单逆行
Acetate, a key intermediate, is the breakdown product of a variety of fuels, serves as the precursor for an array of products, and is consumed in the catabolic pathway known as 9 the citric acid cycle.
LW-2
related deduction…
- 重要生物大分子的合成及降解途径不可能完全 由同一套酶系所组成，其中至少有一步反应需 要用不同的酶来催化其逆向反应的进行，是为 双向途径的关键调节点：一种酶被激活的同时 另一种酶即被抑制
- 逆向途径中至少应当有一步反应是热力学上 极为有利的，以确保分解或合成途径在生理 条件下均不可逆转 - 逆向途径通常被隔离在不同的细胞区室中而 有利于分别调节
Organism can be classified according to their source of energy (sunlight or oxidizable chemical compounds) and their source of carbon for the synthesis of cellular material.
1
LW-1
新陈代谢
Metabolism, the sum of all the chemical transformations taking place in a cell or organism, is a highly coordinated cellular activity in which many multienzyme systems (metabolic pathways) cooperate to…
柠 檬 酸 循 环
16
LW-6
突变研究
后代可容忍的突变通常有助于鉴别出特定代谢 途径中的酶和中间代谢物：酶的缺失将导致相 应产物的缺失和该酶作用底物的堆积，或底物 经由其它支路途径生成的产物出现
eg. 尿黑酸症和苯丙酮酸尿症 (cf. 460~)
代谢抑制剂研究
关键反应酶被抑制常导致其作用底物的堆积， 因而有助于判断代谢途径的某一特定反应
6
异化/分解 代谢 同化/合成 代谢
三大营养素分解代谢总观
(cf. Fig. 9-3)
7
W8.2
metabolism pathway
一系列相关而有序进行的酶促反应
regenerable substrate
8
Ⅱ-4
Three types of nonlinear metabolic pathways
- 通过捕获光能或降解环境中的富能营养物 而获取化学能 - 将营养物分子转化成细胞自身组分构件， 包括各种生物大分子的前体
- 将各种单体前体聚合成生物大分子如多糖、 蛋白质和核酸等
- 合成及降解某些为特定细胞功能所必需的 生物大分子如膜脂质、细胞内信使和色素等
2
1-5
自养生物 与异养生物
能源
碳源
Fates of the carbon atoms from oxaloacetate and acetyl CoA during one turn of the citric acid cycle.
The plane of symmetry of succinate means that the 2 halves of the molecule are chemically equivalent; thus, carbon atoms from acetyl CoA are uniformly distributed in the 4-C intermediates leading to oxaloacetate. Carbon atoms from acetyl CoA that enter in one turn of the cycle are thus lost as CO2 only in the 2nd and subsequent turns.
10
14-16
绕行 3
绕行 2
Glucose 糖 酵 解 Pyruvate 糖 异 生
绕行 1
11
G18.16
代谢途径的区室化
compartmentalization
(cf. Tab. 9-1)
将不同代谢途径分隔 在特定区域内进行， 以避免相互干扰及便 于分别调控
The more typical case is FA’s -oxidation (mitochondria) and synthesis (cytoplasm).
G18.1
新陈代谢导论
An introduction for metabolism
A Metabolic Map, including over 500 different metabolites and the related enzymes.
(D.E. Nicholson, 1997, Univ. Leeds)
生物圈中的N循环
- 所有生物都必须有氮源 以合成氨基酸和核苷酸等
物质循环伴有能量流
- 能量在生物圈中的流动 仅为单向性：自由能被 最终转化成不能再利用 的热和熵 Free Energy
Heat & Entropy
(cf. Fig. 9-2)
5
Ⅱ-3
Energy relationships between catabolic & anabolic pathways
生命系统趋于保持稳态而不是达到平衡
前体 红细胞
血红蛋白的合成及降解使其浓度在体内基本保持恒定
血糖的动态稳定
14
LW-5
代谢途径可以采用不同的方法研究
重点为反应顺序、反应机制和途径调节
代谢物示踪法
用标记底物追踪反应中生成的中间代谢物和 终产物，可以逐步推断出某一特定代谢途径 的完整流程图，以及相关酶的作用特性等
18
复习题与作业
cf.《09生物能量学原理》
19
- Catabolic pathways deliver chemical energy in the form of ATP, NAD(P)H and FADH2; these energy carriers are used in anabolic pathways to convert small precursor molecules into cell’s macromolecules. - 中间代谢 一般指低分子 量前体(Mr<1,000)、代谢 中间物和产物相互转化的 所有代谢途径谢途径的调节具有不同层次
(intra- & out cells)
- [S]的调节最为直接：生理 条件下通常接近或低于Km - 代谢中间物及辅助因子对 酶分子活性的别构或共价 修饰调节：即刻性(< 1 ms) - 通过细胞外信号改变细胞内 酶浓度：相对迟缓(mins/hs)
13
1-5
(cf. Fig. 9-1)
H2O
The flow of mass through this cycle is enormous: about 4×1011 metric tons of carbon are turned over in the biosphere annually.
4
Ⅱ-2
Gaseous nitrogen makes up 80% of the earth’s atmosphere.
- 化学标记 eg. 苯环化合物示踪法发现
FA-氧化途径 (cf. Tab. 15-2)
- 同位素标记 (不改变化学性质且易于鉴定)
eg. 13C/14C标记乙酰基追踪TCA循环法证实， 每轮循环中以CO2形式释出的并不是刚刚以 乙酰-CoA形式进入的那两个C (cf. p315)
15
H12.5
17
G18.12
抑制剂法推断代谢途径中的反应顺序
(观察扰乱因素如何影响代谢途径的运行)
正常条件下，各中间代谢物 的稳态浓度将取决于各对应 酶的相对活性
加入抑制剂后，阻断点上游 的中间代谢物将发生堆积而 下游的则相应减少
能源
3
Ⅱ-1
所有生物能量 最终均来自于 太阳能的转化
Cycling of carbon dioxide, oxygen and water between autotrophic (photosynthetic) and heterotrophic domains in the biosphere.
乙酰-CoA
合成代谢并非 分解代谢的 简单逆行
Acetate, a key intermediate, is the breakdown product of a variety of fuels, serves as the precursor for an array of products, and is consumed in the catabolic pathway known as 9 the citric acid cycle.
LW-2
related deduction…
- 重要生物大分子的合成及降解途径不可能完全 由同一套酶系所组成，其中至少有一步反应需 要用不同的酶来催化其逆向反应的进行，是为 双向途径的关键调节点：一种酶被激活的同时 另一种酶即被抑制
- 逆向途径中至少应当有一步反应是热力学上 极为有利的，以确保分解或合成途径在生理 条件下均不可逆转 - 逆向途径通常被隔离在不同的细胞区室中而 有利于分别调节
Organism can be classified according to their source of energy (sunlight or oxidizable chemical compounds) and their source of carbon for the synthesis of cellular material.
1
LW-1
新陈代谢
Metabolism, the sum of all the chemical transformations taking place in a cell or organism, is a highly coordinated cellular activity in which many multienzyme systems (metabolic pathways) cooperate to…
柠 檬 酸 循 环
16
LW-6
突变研究
后代可容忍的突变通常有助于鉴别出特定代谢 途径中的酶和中间代谢物：酶的缺失将导致相 应产物的缺失和该酶作用底物的堆积，或底物 经由其它支路途径生成的产物出现
eg. 尿黑酸症和苯丙酮酸尿症 (cf. 460~)
代谢抑制剂研究
关键反应酶被抑制常导致其作用底物的堆积， 因而有助于判断代谢途径的某一特定反应
6
异化/分解 代谢 同化/合成 代谢
三大营养素分解代谢总观
(cf. Fig. 9-3)
7
W8.2
metabolism pathway
一系列相关而有序进行的酶促反应
regenerable substrate
8
Ⅱ-4
Three types of nonlinear metabolic pathways
- 通过捕获光能或降解环境中的富能营养物 而获取化学能 - 将营养物分子转化成细胞自身组分构件， 包括各种生物大分子的前体
- 将各种单体前体聚合成生物大分子如多糖、 蛋白质和核酸等
- 合成及降解某些为特定细胞功能所必需的 生物大分子如膜脂质、细胞内信使和色素等
2
1-5
自养生物 与异养生物
能源
碳源
Fates of the carbon atoms from oxaloacetate and acetyl CoA during one turn of the citric acid cycle.
The plane of symmetry of succinate means that the 2 halves of the molecule are chemically equivalent; thus, carbon atoms from acetyl CoA are uniformly distributed in the 4-C intermediates leading to oxaloacetate. Carbon atoms from acetyl CoA that enter in one turn of the cycle are thus lost as CO2 only in the 2nd and subsequent turns.
10
14-16
绕行 3
绕行 2
Glucose 糖 酵 解 Pyruvate 糖 异 生
绕行 1
11
G18.16
代谢途径的区室化
compartmentalization
(cf. Tab. 9-1)
将不同代谢途径分隔 在特定区域内进行， 以避免相互干扰及便 于分别调控
The more typical case is FA’s -oxidation (mitochondria) and synthesis (cytoplasm).
G18.1
新陈代谢导论
An introduction for metabolism
A Metabolic Map, including over 500 different metabolites and the related enzymes.
(D.E. Nicholson, 1997, Univ. Leeds)
生物圈中的N循环
- 所有生物都必须有氮源 以合成氨基酸和核苷酸等
物质循环伴有能量流
- 能量在生物圈中的流动 仅为单向性：自由能被 最终转化成不能再利用 的热和熵 Free Energy
Heat & Entropy
(cf. Fig. 9-2)
5
Ⅱ-3
Energy relationships between catabolic & anabolic pathways
生命系统趋于保持稳态而不是达到平衡
前体 红细胞
血红蛋白的合成及降解使其浓度在体内基本保持恒定
血糖的动态稳定
14
LW-5
代谢途径可以采用不同的方法研究
重点为反应顺序、反应机制和途径调节
代谢物示踪法
用标记底物追踪反应中生成的中间代谢物和 终产物，可以逐步推断出某一特定代谢途径 的完整流程图，以及相关酶的作用特性等
18
复习题与作业
cf.《09生物能量学原理》
19
- Catabolic pathways deliver chemical energy in the form of ATP, NAD(P)H and FADH2; these energy carriers are used in anabolic pathways to convert small precursor molecules into cell’s macromolecules. - 中间代谢 一般指低分子 量前体(Mr<1,000)、代谢 中间物和产物相互转化的 所有代谢途径谢途径的调节具有不同层次
(intra- & out cells)
- [S]的调节最为直接：生理 条件下通常接近或低于Km - 代谢中间物及辅助因子对 酶分子活性的别构或共价 修饰调节：即刻性(< 1 ms) - 通过细胞外信号改变细胞内 酶浓度：相对迟缓(mins/hs)
13
1-5
(cf. Fig. 9-1)
H2O
The flow of mass through this cycle is enormous: about 4×1011 metric tons of carbon are turned over in the biosphere annually.
4
Ⅱ-2
Gaseous nitrogen makes up 80% of the earth’s atmosphere.
- 化学标记 eg. 苯环化合物示踪法发现
FA-氧化途径 (cf. Tab. 15-2)
- 同位素标记 (不改变化学性质且易于鉴定)
eg. 13C/14C标记乙酰基追踪TCA循环法证实， 每轮循环中以CO2形式释出的并不是刚刚以 乙酰-CoA形式进入的那两个C (cf. p315)
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H12.5