1 代谢总论
合集下载
代谢总论专题知识讲座
， CO2作为异养生物碳代谢末端产物返回大气 ，被光能自养生物重新利用；
• 生物圈中能量流动在碳循环中运转，推进循环
原动力是光能；
代谢总论专题知识讲座
8第8页
代谢总论专题知识讲座
碳素循环
9
第9页
（二）氮循环
• 氮对生物来说是关键元素，是蛋白质和核酸组分；在
无生命环境中，氮以N2形式出现在大气中，以硝酸根 离子NO3-形式出现在土壤和海洋中。
28第28页
生物氧化反应中电子载体
NAD+ NADH NADP+ NADPH FAD FADH2 FMN FMNH2
辅酶Ⅰ（氧化型）（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸） 辅酶Ⅰ（还原型） 辅酶Ⅱ（氧化型） 辅酶Ⅱ（还原型） 黄素腺嘌呤二核苷酸（氧化型） 黄素腺嘌呤二核苷酸（还原型） 黄素单核苷酸（氧化型） 黄素单核苷酸（还原型）
代谢总论专题知识讲座
14第14页
新陈代谢，指生物与周围环境进行物质交换和能量 交换过程。
生物体新 陈代谢
合成代谢（同化作用） 生物小分子合成为生物大分子 需要能量（来自分解代谢及光、热等）
物 质
代
生物大分子分解为生物小分子
谢
分解代谢（异化作用） 释放能量（用于合成代谢和生理及运
动需能）
代谢总论专题知识讲座
12第12页
一、分解代谢（异化）
★
有机营养物经过一系列反应步骤转变为较小、较简
单物质过程称为分解代谢（catabolism）。
有机营养物质经过分解代谢过程可大致划分为三个 阶段。
第一个阶段由营养物大分子分解为较小分子；
第二阶段是由各种小分子深入转变为少数几个共同 物质；
第三个阶段由柠檬酸循环和氧化磷酸化两个共同代 谢路径组成。这个阶段是形成ATP主要阶段。
• 生物圈中能量流动在碳循环中运转，推进循环
原动力是光能；
代谢总论专题知识讲座
8第8页
代谢总论专题知识讲座
碳素循环
9
第9页
（二）氮循环
• 氮对生物来说是关键元素，是蛋白质和核酸组分；在
无生命环境中，氮以N2形式出现在大气中，以硝酸根 离子NO3-形式出现在土壤和海洋中。
28第28页
生物氧化反应中电子载体
NAD+ NADH NADP+ NADPH FAD FADH2 FMN FMNH2
辅酶Ⅰ（氧化型）（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸） 辅酶Ⅰ（还原型） 辅酶Ⅱ（氧化型） 辅酶Ⅱ（还原型） 黄素腺嘌呤二核苷酸（氧化型） 黄素腺嘌呤二核苷酸（还原型） 黄素单核苷酸（氧化型） 黄素单核苷酸（还原型）
代谢总论专题知识讲座
14第14页
新陈代谢，指生物与周围环境进行物质交换和能量 交换过程。
生物体新 陈代谢
合成代谢（同化作用） 生物小分子合成为生物大分子 需要能量（来自分解代谢及光、热等）
物 质
代
生物大分子分解为生物小分子
谢
分解代谢（异化作用） 释放能量（用于合成代谢和生理及运
动需能）
代谢总论专题知识讲座
12第12页
一、分解代谢（异化）
★
有机营养物经过一系列反应步骤转变为较小、较简
单物质过程称为分解代谢（catabolism）。
有机营养物质经过分解代谢过程可大致划分为三个 阶段。
第一个阶段由营养物大分子分解为较小分子；
第二阶段是由各种小分子深入转变为少数几个共同 物质；
第三个阶段由柠檬酸循环和氧化磷酸化两个共同代 谢路径组成。这个阶段是形成ATP主要阶段。
第1章代谢总论(1)PPT课件
• 代谢是可调控的，主要从分子水平、细胞水平和 整体水平进行调控,另外还有基因表达水平的调控
• 代谢中常见的有机反应机制是: 基团转移反应，氧 化-还原反应 ，消除、异构化和重排反应，碳-碳键 的形成或断裂反应
• 新陈代谢的主要研究方法：同位素示踪法 ，使用 各种酶抑制剂和拮抗物法，遗传缺陷分析法，核 磁共振法，苯环示踪法， 量气法等
-
2
• 参考文献： • 1 沈同, 王镜岩. 生物化学(第三版).北京:高等教育出版社, 2002 • 2 郑集, 陈钧辉. 普通生物化学(第三版). 北京:高等教育出版社, 1998 • 3 周秀贞, 何立望, 黄如彬. 生物化学.贵阳:贵州科技出版社，1993
• 4 Albert L. Lehninger, David L. Nelson, Michael M. Cox. Principles of Biochemistry(Edition II). New York: Worth Publishers, 1993
• 5 Robert K. Murray, Daryl K. Granner, Peter A. Mayes, et al. Harper’s Biochemistry(Twentyfifth Edition). McGraw-Hill Companies,Inc., 2000
• 6 Trudy McKee, James R. Mckee. BIOCHEMISTRY: AN INTRODUCTION (Second Edition). McGraw-Hill Companies,Inc., 2001
热力学原理是代谢研究的基础 ，代谢中每一步反 应都涉及到物质和能量。
6. 同一种物质的分解代谢和合成代谢途径一般是不 同的，但各代谢途径之间存在许多重复出现的基 元(通用活化载体)
• 代谢中常见的有机反应机制是: 基团转移反应，氧 化-还原反应 ，消除、异构化和重排反应，碳-碳键 的形成或断裂反应
• 新陈代谢的主要研究方法：同位素示踪法 ，使用 各种酶抑制剂和拮抗物法，遗传缺陷分析法，核 磁共振法，苯环示踪法， 量气法等
-
2
• 参考文献： • 1 沈同, 王镜岩. 生物化学(第三版).北京:高等教育出版社, 2002 • 2 郑集, 陈钧辉. 普通生物化学(第三版). 北京:高等教育出版社, 1998 • 3 周秀贞, 何立望, 黄如彬. 生物化学.贵阳:贵州科技出版社，1993
• 4 Albert L. Lehninger, David L. Nelson, Michael M. Cox. Principles of Biochemistry(Edition II). New York: Worth Publishers, 1993
• 5 Robert K. Murray, Daryl K. Granner, Peter A. Mayes, et al. Harper’s Biochemistry(Twentyfifth Edition). McGraw-Hill Companies,Inc., 2000
• 6 Trudy McKee, James R. Mckee. BIOCHEMISTRY: AN INTRODUCTION (Second Edition). McGraw-Hill Companies,Inc., 2001
热力学原理是代谢研究的基础 ，代谢中每一步反 应都涉及到物质和能量。
6. 同一种物质的分解代谢和合成代谢途径一般是不 同的，但各代谢途径之间存在许多重复出现的基 元(通用活化载体)
第89章代谢总论1
O-
NN OCH2 O
HH
H
H
OH OH
ATP（三磷酸腺苷）
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
2, 氮磷键型
O
NH
PO
O
NH
PO
C NH O
C NH O
N CH3 C H 2C O O H
N CH3 NH2 C H2C H2C H2C HC O O H
3）辅酶A在能量代谢中的作用（306）
辅酶A（CoA或CoA -SH），转酰基（ 常见乙酰基）的作用。
乙酰- CoA （CH3-CO-S～CoA）
31.38kJ/mol(7.5kcal/mol) ATP 30.54kJ/mol(7.3kcal/mol)
新陈代谢是物质代谢与能量代谢的统一
生物 体的 新陈 代谢
1,磷氧键型（—O～P)
O
O O-
C O P O-
CH OH O
CH2 O P O-
O-
1，3-二磷酸甘油酸 11.8千卡/摩尔
OO CH3 C O P O-
O-
乙酰磷酸
10.1千卡/摩尔
焦磷酸化合物
O O- P
O-
O O P O-
O-
NH2
N
N
焦磷酸
O O- P
O-
O O- P
O-
O O- P
ATP在能量传递中的作用266
ATP系统的动态平衡
[ATP]+1/2[ADP]
能荷＝
[ATP]+ [ADP]+[AMP]
介于0～1之间。能荷高，生物体不 需能量，产生能量的反应被抑制，消
NN OCH2 O
HH
H
H
OH OH
ATP（三磷酸腺苷）
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
2, 氮磷键型
O
NH
PO
O
NH
PO
C NH O
C NH O
N CH3 C H 2C O O H
N CH3 NH2 C H2C H2C H2C HC O O H
3）辅酶A在能量代谢中的作用（306）
辅酶A（CoA或CoA -SH），转酰基（ 常见乙酰基）的作用。
乙酰- CoA （CH3-CO-S～CoA）
31.38kJ/mol(7.5kcal/mol) ATP 30.54kJ/mol(7.3kcal/mol)
新陈代谢是物质代谢与能量代谢的统一
生物 体的 新陈 代谢
1,磷氧键型（—O～P)
O
O O-
C O P O-
CH OH O
CH2 O P O-
O-
1，3-二磷酸甘油酸 11.8千卡/摩尔
OO CH3 C O P O-
O-
乙酰磷酸
10.1千卡/摩尔
焦磷酸化合物
O O- P
O-
O O P O-
O-
NH2
N
N
焦磷酸
O O- P
O-
O O- P
O-
O O- P
ATP在能量传递中的作用266
ATP系统的动态平衡
[ATP]+1/2[ADP]
能荷＝
[ATP]+ [ADP]+[AMP]
介于0～1之间。能荷高，生物体不 需能量，产生能量的反应被抑制，消
[医学]代谢总论
![[医学]代谢总论](https://img.taocdn.com/s3/m/e16f70ab0508763230121238.png)
通过NADPH循 环从分解代谢 中将电子和氢 原子（能量） 传递到合成代 谢中。
六、FMN和FAD的递能作用
在氧化还原反应，特别是在氧化呼吸链中起着传递电子和氢原子的作用。
七、辅酶A在能量代谢中的作用
辅酶A
功能——酰基转移酶辅酶，传递酰基 在脂类与糖类代谢中起重要的作用
八、新陈代谢的调节
代谢的调节分三个水平：分子水平，细胞水平和整体水平。
3. 同位素示踪法
用14C标记CO2,培养绿藻，提 取液进行双向纸层析，放射 自显影，发现放射性最早出 现在3-磷酸甘油酸(PGA)， 随后出现在其他中间物。
•
科学家通过同位素示踪法证明，生物集体虽然从表 面上看，保持着恒定状态，但是实际上并不是恒定 不变的，生物有机体在不断地进行新陈代谢，体内 各种物质在不断地更新。
•[医学]代谢总论
3.新陈代谢的特点
（1） 不同生物的代谢大同小异
大同 •
各类生物的物质的代谢途径十分相似
为什么具有许多相同之处呢？ 共同的祖先！
小异 也有偏向
低等的厌氧生物尚没有发展出好氧代谢途径，而高
等生物包括好氧细菌都发展出了更为高效的好氧 代谢，但同时保存了厌氧代谢途径。
（2） 反应步骤繁多，具有严格的顺序性； （3） 与环境相适应，自动调节；
实质是电子的得失，在生物化学反应中十分普遍，
从代谢物转移的电子，通过一系列的传递体转移到氧， 并伴随能量的释放。
（三）消除、异构化及重排反应
消除反应伴随碳-碳双键的生成，可通过协同 机制、碳正离子机制或碳负离子机制完成，形成 顺式或反式消除产物。
在生物化学中，常见的异构化反应是双键移 位。如酮糖-醛糖互变。
2. 生物圈自养生物和异养生物间氧和二氧化碳的循环
代谢总论
磷酸化合物 磷氧型
磷氮型 高能化合物
硫酯键化合物 非磷酸化合物 甲硫键化合物
2.高能磷酸化合物
（1）ATP （2）磷酸肌酸、磷酸精氨酸
（1）ATP
ADP＋Pi
ATP
ATP、ADP和Pi在细胞内处于动态平衡状态，ATP、ADP循环
速率非常快。
瞬时自由能供体，不是能量存储形式。
13
ATP的特殊作用
ATP末端磷酸基团水解可以释放能量，通过酶和其它生
6
三、生物能及高能化合物
（一）生物能
概念：是一种能够被生物细胞直接利用的特殊能量形式。 化学本质：是存储于ATP分子焦磷酸键中的化学能。
（二）高能化合物
一般将水解时能够释放 20.9 kJ /mol（5千卡/mol)以上 自由能的化合物称为高能化合物。 高能键：在分子中用“~”表示
7
1. 常见的高能键及高能化合物
二、新陈代谢的特点与调节
4
1.新陈代谢的特点
步骤繁多、彼此协调，逐步进行，有严格顺序 性； 各代谢途径相互交接 ，形成物质与能量的网络 化交流系统。 精密的调控机制保证机体最经济地利用物质和 能量。 各代谢途径之间存在许多重复出现的基元 在温和条件下进行(由酶催化)；
5
2. 新陈代谢的调节
分子水平（反应物、产物） 细胞水平（反应的定位,代谢途径分隔控制） 整体水平（激素和神经调节，合理分工安排） 基因表达的调控
14
“共同中间体作用”，传递能量
16
ATP的利用
17
(2)磷酸肌酸、磷酸精氨酸的贮能作用
O HN～P－O-
O
HN～P－OOC＝NH NH (CH2)3 + HC－NH3 COO18
OC＝NH
磷氮型 高能化合物
硫酯键化合物 非磷酸化合物 甲硫键化合物
2.高能磷酸化合物
（1）ATP （2）磷酸肌酸、磷酸精氨酸
（1）ATP
ADP＋Pi
ATP
ATP、ADP和Pi在细胞内处于动态平衡状态，ATP、ADP循环
速率非常快。
瞬时自由能供体，不是能量存储形式。
13
ATP的特殊作用
ATP末端磷酸基团水解可以释放能量，通过酶和其它生
6
三、生物能及高能化合物
（一）生物能
概念：是一种能够被生物细胞直接利用的特殊能量形式。 化学本质：是存储于ATP分子焦磷酸键中的化学能。
（二）高能化合物
一般将水解时能够释放 20.9 kJ /mol（5千卡/mol)以上 自由能的化合物称为高能化合物。 高能键：在分子中用“~”表示
7
1. 常见的高能键及高能化合物
二、新陈代谢的特点与调节
4
1.新陈代谢的特点
步骤繁多、彼此协调，逐步进行，有严格顺序 性； 各代谢途径相互交接 ，形成物质与能量的网络 化交流系统。 精密的调控机制保证机体最经济地利用物质和 能量。 各代谢途径之间存在许多重复出现的基元 在温和条件下进行(由酶催化)；
5
2. 新陈代谢的调节
分子水平（反应物、产物） 细胞水平（反应的定位,代谢途径分隔控制） 整体水平（激素和神经调节，合理分工安排） 基因表达的调控
14
“共同中间体作用”，传递能量
16
ATP的利用
17
(2)磷酸肌酸、磷酸精氨酸的贮能作用
O HN～P－O-
O
HN～P－OOC＝NH NH (CH2)3 + HC－NH3 COO18
OC＝NH
(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。
第一章 代谢总论
2. 代谢研究的目的：
（1）了解每个中间代谢反应的过程：底物、中间物、 产物、酶促反应激励、能量消耗、生成的计算。 （2）了解每个代谢反应速度的调控及其机制，以及 代谢反应之间的关联和调节。
（3）了解代谢反应的生理功能。
3. 代谢研究方法分为体内（in vivo）试验和体外（in vitro）试验两大类。
（1）利用营养缺陷型突变菌株确定中间代谢步骤； （2）观察先天性代谢疾病患者的不正常代谢情况； （3）同位素示踪法 （4）抗代谢物、抑制剂应用 抗代谢物：与代谢物在化学结构上类似，在代谢 反应中与正常代谢物拮抗，减少正常代谢物参加反应 机会，从而影响正常代谢。 抑制剂：抑制或阻断某一代谢过程作用，使中间 物积累，测定反应中断后造成的后果，分析中间物， 进而了解代谢过程。
（三）新陈代谢的功能
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； 3. 将结构元件装配成自身的大分子；
4. 形成或分解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。
Metabolism: The economy The unity The regulation
二、分解代谢和合成代谢 （一）分解代谢（catabolism）
也称异化作用，指细胞从环境中摄取的或者是它 本身的各种复杂的大分子降解为简单分子的过程，有 化学能的释放。简单的说是生物大分子分解为生物小 分子，并释放能量。如糖、脂肪、蛋白质降解为乳酸、 乙酸、氨、CO2、脲等的过程。
（二）合成代谢（anabolism）
匀浆：三羧酸循环、氧化磷酸化、生物氧化 （in vitro）
也称同化作用，指从简单的前体（生物小分子） 合成细胞的组成成分如核酸、糖类、脂类、蛋白质等 大分子的过程，需要吸收能量。
《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
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
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.
�
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.
代谢总论
第十章代谢总论第一节概述一、定义代谢(metabolism)又称新陈代谢，是生物体内所有化学变化的总称。
代谢是生命的基本特征。
代谢包括合成代谢和分解代谢，前者又称同化作用，是指机体从环境中摄取营养物质，把它们转化为自身物质；后者又称异化作用，是指机体将自身物质转化为代谢产物，排出体外。
二者是相辅相成的，它们的平衡使生物体既保持自身的稳定，又能不断更新，以适应环境。
二、代谢途径代谢过程是通过一系列酶促反应完成的。
完成某一代谢过程的一组相互衔接的酶促反应称为代谢途径。
代谢途径有以下特点：1.没有完全可逆的代谢途径。
物质的合成与分解，有的要完全不同的两条代谢途径（如脂肪酸的代谢）；有的要部分地通过单向不可逆反应（如糖代谢）。
2.代谢途径的形式是多样的，有直线型的，有分支型的，也有环形的。
3.代谢途径有确定的细胞定位。
酶在细胞内有确定的分布区域，所以每个代谢过程都是在确定的区域进行的。
例如，糖酵解在细胞质中进行，三羧酸循环在线粒体基质中进行，氧化磷酸化在线粒体内膜进行。
4.代谢途径是相互沟通的。
各个代谢途径之间，可通过共同的中间代谢物而相互交叉，也可通过过渡步骤相互衔接。
这样各种代谢途径就联系起来，构成复杂的代谢网络。
通过网络，各种物质的代谢可以协调进行，某些物质还可相互转化。
5.代谢途径之间有能量关联。
通常合成代谢消耗能量，分解代谢释放能量，二者通过ATP等高能化合物作为能量载体而连接起来。
6.代谢途径的流量可调控。
机体在不同的情况下需要不同的代谢速度，以提供适量的能量或代谢物。
这是通过控制物质代谢的流量来实现的。
因为代谢是酶促过程，所以可通过控制酶的活力与数量来实现。
每个代谢途径的流量，都受反应速度最慢的步骤的限制，这个步骤称为限速步骤，或关键步骤，这个酶称为限速酶或关键酶。
限速步骤一般是代谢途径或分支的第一步，这样可避免有害中间产物的积累。
限速步骤一般是不可逆反应，其逆过程往往由另一种酶催化。
限速酶的活性甚至数量，往往受到多种机制的调节，最普遍的是反馈抑制，即代谢终产物的积累对限速酶产生抑制。
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
生物一方面不断地从周围环境中摄取能量和物质，通 过一系列生物反应转变成自身组织成分，即所谓同化作用 (assimilation), 也叫合成代谢；另一方面，将原有的组成成 份经过一系列的生化反应，分解为简单成分重新利用或排 出体外，即所谓异化作用(dissimilation)),也叫分解代谢，通 过上述过程不断地进行自我更新。 特点：特异、有序、高度适应和灵敏调节、代谢途径 逐步进行.
细胞水平上，主要通过胞内酶布局的区域化而实 现 分子水平上，主要通过酶的反馈抑制和基因表达 的调控等实现
四、代谢中常见的有机化学反应机制
基团转移反应 氧化-还原反应
消除、异构化和重排反应
碳-碳键的形成与断裂反应
教材P290 自学
五、新陈代谢的功能
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（building blocks）。
•组织匀浆
600g，10min
15,000g，5min 细胞核，未破碎细胞
线粒体，溶酶体等
100,000g，60min
核糖体，微粒体，高尔基体
•运动前后磷酸肌酸与ATP的变化（核磁共振）
第三节
生物能学简介Leabharlann 有关热力学的一些基本概念 体系、环境、状态
能的两种形式 — 热与功
热力学第一定律和内能(internal energy)、
《生物化学 II》
生物化学课程介绍
教学体系介绍 （一）理论教学 112学时
上册 64学时，内容：绪论; 2糖;3脂类; 4蛋白质;5 酶;6维生素与辅酶; 7核酸; 8激素;9 吸附法;10生
物膜
下册 48学时，内容：1代谢总论; 2生物能学;3生 物膜结构与功能; 4糖酵解作用;5柠檬酸循环;6生物 氧化; 7糖代谢的其他用途; 8光合作用;9脂类的分 解代谢; 脂类的合成代谢10氨基酸的分解代谢; 11 氨基酸的合成代谢；12 DNA的合成与修复；13细 胞代谢与基因表达的调控。
而正常人有，加洛特把这种遗传病症状
称为“先天性代谢差错”。 后来的研究证明加洛特的预见是对 的。
酪氨酸酶
尿黑酸氧化酶
六、代谢组学
代谢组学(metabonomics)是效仿基因组学和 蛋白质组学的研究思想，对生物体内所有代谢物进 行定量分析，并寻找代谢物与生理病理变化的相对 关系的研究方式，是系统生物学的组成部分。其研 究对象大都是相对分子质量1000以内的小分子物质。 “人类代谢组物计划”完成后，可以知道什么代 谢物与什么疾病有关，什么是正常的代谢水平，什 么是不正常的，什么地方能找到某种代谢物，以及 哪种代谢物与哪个基因有关。
（1）提供生物合成所需能量 （2）机体活动及肌肉收缩所需能量 （3）营养物跨膜运输所需能量
（4）DNA,RNA，蛋白质等合成中，保证基因信息正确传递。
二、ATP的特点
在 pH=7 环境中， ATP 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（ ATP4- ），具有 较大势能，加之水解产物稳定，因而水解自由能很 大（Δ G°′=-30.5千焦/摩尔）。
～P ～P
磷酸肌酸（磷酸基团储备物）
～P
ATP
～P ～P
6-磷酸葡萄糖
3-磷酸甘油
三、能荷及其代谢调节作用
能荷是指用ATP, ADP和AMP之间的关系式来 表示细胞所处的能量状态状态。公式: [ATP] + 1/2(ADP] 能荷= [ ATP] + [ ADP] + [ AMP]
从上式可看出，能荷是细胞所处能量状态的 一个指标。当细胞内的ATP全部转变为AMP,能 荷值为“0”。当AMP全部转变为ATP时，能荷 值成为“1” ,能荷值是在0和1之间变动。
O O O + + + 腺嘌呤—核糖— O — P — O — P — O — P — O-
O-
OMg2+
O-
ATP4- + H2O ＝ ADP3- + Pi2- + H+
G ＝-30.5kJ•MOL-1
ATP在能量转运中地位和作用
★ ATP是细胞内的“能量通货” ★ ATP是细胞内磷酸基团转移的中间载体 14 磷酸烯醇式丙酮酸 磷 酸 基 团 转 移 能 12 10 3-磷酸甘 油酸磷酸 8 6 4 2 0
需要能量 新 陈 代 谢 能 量 代 谢 物 质 代 谢 信 息 交 换
释放能量
分解代谢（异化作用）
大分子 小分子
二 能量代谢在新陈代谢中的重要地位
自养细胞
异养细胞
生 物 界 能 量 传 递 及 转 化 总 过 程
太
光 合 作 用 合成 呼 吸 作 用 (CH2O) +O2 分解
阳
（光 能）
电子传递
• 治疗和预防：运动、饮食、药物。
1902 年，英国医生加洛特（A.Garrod）从 家族病史，发现并研究了第一例遗传病,也是代谢 病——尿黑酸症，病人的尿和耳垢暴露在空气中变 成淡红色或墨黑色，是由积聚的尿黑酸(2，5二羟 苯乙酸)引起的。
尤其难得是，加洛特预测：尿黑酸
病病人缺乏一种酶（尿黑酸氧化酶），
3.生物化学理论和方法有利于推动农副产品的
加工产业
德国农产品产值与附加值之比为1：2.3，
美国是1：1.8，日本是1：2.2，中国仅1：
0.5。
4.研究新陈代谢规律及调控是开发微生物发酵工业 的基础 氨基酸、酶、抗生素、植物生长激素、维生 素C等都可是通过微生物发酵生产，发酵产物的分
离纯化加工技术必须依赖于生物化学理论和技术。
代谢的调节使生物机体能适应其内、外复杂的变化环
境，从而得以生存。这种精密的调节机制是生物在长 期演化中获得的。 代谢调节可分为三个不同水平：
分子水平
细胞水平
整体水平
代谢调节的特点
代谢过程所包含的化学反应通常不是一步完成， 由一系列的中间代谢过程所组成，反应数目虽多， 但有极强的顺序性。 代谢作用需要温和的条件，绝大多数反应都由酶 所催化。 整体水平上，主要靠激素或激素伴同神经系统进 行的综合调节
共同中间物进入 三羧酸循环,氧化 脱下的氢由电子 传递链传递生成 H2O，释放出大 量能量，其中一 部分通过磷酸化 储存在ATP中。
+Pi
磷酸化
电子传递 （氧化）
e-
三羧酸 循环
第四节
高能化合物
生化反应中，在水解时或基团转移反应中可
释放出大量自由能（ >21 千焦 / 摩尔）的化合物称
为高能化合物。
（二） 实验教学160学时 1.基础实验（40学时）： 2.综合实验（80学时，第七学期开）：
实验一 蔗糖酶提取与部分纯化（8学时） 实验二 离子交换柱层析纯化蔗糖酶（8学时） 实验三 蔗糖酶活性和蛋白含量测定（16学时） 实验四 反应时间对产物的影响（8学时） 实验五 pH对蔗糖酶活性的影响（8学时） 实验六 温度对蔗糖酶活性的影响（8学时） 实验七 蔗糖酶米氏常数的测定（16学时） 实验八 正交法测定几种因素对蔗糖酶活性的影 响（8学时）
（电 能）
自 养 细 胞
ADP
ATP
（化 学 能）
(CO2) +H2O
（化 学 能）
电子传递
（电 能）
异 养 细 胞
ADP
生 命 生物合成 机 械 功 主动运输 生物发光 生物发电 生物发热
ATP
（化 学 能）
现
象
叶绿体
梦想与展望
三、新陈代谢的调节
生物机体的新陈代谢是一个完整的整体，机体代 谢的协调配合，关键在于它存在有精密的调节机制。
第二节 新陈代谢研究方法
1.研究材料：
单细胞生物，多细胞生物，病毒与噬菌体 2.研究方法： 体内研究（in vivo）:用生物整体研究 体外研究（in vitro）：用切片，匀浆等研究
测定中间代谢物常用的研究技术：
• 同位素示踪法 • 酶抑制剂的应用 • 气体测量法 • 核磁共振波谱法 • 利用遗传缺陷症研究代谢途径
3）将结构单元装配成自身的大分子。
4）形成或分解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
分解代谢
合成代谢
新陈代谢、生长和运动是生命的基本功能
物理运动—化学运动—生命运动 最高级运动形式 ATP
有机质 分解 有机质 合成
代谢综合征——代谢病之一
• 胰岛素抵抗、肥胖、高血压、血脂紊乱集合在一 起，称为代谢综合征。 • 美国成人中代谢综合症的患病率为22.7%。 • 上海成人代谢综合症的患病率为9.1%，在超重和 肥胖的人群中患病率分别是21.6%和29.6%。 • 可能机制:一些酶的活性的改变、一些载脂蛋白的 水平的变化、 等等，导致糖、脂等的代谢失调。
一、高能化合物的类型 二、ATP的特点及其特殊作用 三、能荷及其代谢调节作用
一、 高 能 化 合 物 类 型
生物体的一切生命活动都需要能量
太阳能是所有生命最根本的能量来源
ATP起捕获和贮存能量的作用
能量传递系统：ATP，ADP，无机磷
用于做功的能量称为自由能
以ATP形式贮存的能量有以下作用：
焓(enthalpy)
热力学第二定律和熵(entropy)
自由能(free energy)
自己课后复习
生物系统中的能流
生物体内能量产生的三个阶段 脂肪 多糖 蛋白质
大分子降解成基 本结构单位 脂肪酸、甘油 葡萄糖、 其它单糖 氨基酸
乙酰CoA
小分子化合物分 解成共同的中间 产物（如丙酮酸 、乙酰CoA等）
生长旺盛时： 合成代谢分解代谢 成长的生物： 合成代谢分解代谢
细胞水平上，主要通过胞内酶布局的区域化而实 现 分子水平上，主要通过酶的反馈抑制和基因表达 的调控等实现
四、代谢中常见的有机化学反应机制
基团转移反应 氧化-还原反应
消除、异构化和重排反应
碳-碳键的形成与断裂反应
教材P290 自学
五、新陈代谢的功能
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（building blocks）。
•组织匀浆
600g，10min
15,000g，5min 细胞核，未破碎细胞
线粒体，溶酶体等
100,000g，60min
核糖体，微粒体，高尔基体
•运动前后磷酸肌酸与ATP的变化（核磁共振）
第三节
生物能学简介Leabharlann 有关热力学的一些基本概念 体系、环境、状态
能的两种形式 — 热与功
热力学第一定律和内能(internal energy)、
《生物化学 II》
生物化学课程介绍
教学体系介绍 （一）理论教学 112学时
上册 64学时，内容：绪论; 2糖;3脂类; 4蛋白质;5 酶;6维生素与辅酶; 7核酸; 8激素;9 吸附法;10生
物膜
下册 48学时，内容：1代谢总论; 2生物能学;3生 物膜结构与功能; 4糖酵解作用;5柠檬酸循环;6生物 氧化; 7糖代谢的其他用途; 8光合作用;9脂类的分 解代谢; 脂类的合成代谢10氨基酸的分解代谢; 11 氨基酸的合成代谢；12 DNA的合成与修复；13细 胞代谢与基因表达的调控。
而正常人有，加洛特把这种遗传病症状
称为“先天性代谢差错”。 后来的研究证明加洛特的预见是对 的。
酪氨酸酶
尿黑酸氧化酶
六、代谢组学
代谢组学(metabonomics)是效仿基因组学和 蛋白质组学的研究思想，对生物体内所有代谢物进 行定量分析，并寻找代谢物与生理病理变化的相对 关系的研究方式，是系统生物学的组成部分。其研 究对象大都是相对分子质量1000以内的小分子物质。 “人类代谢组物计划”完成后，可以知道什么代 谢物与什么疾病有关，什么是正常的代谢水平，什 么是不正常的，什么地方能找到某种代谢物，以及 哪种代谢物与哪个基因有关。
（1）提供生物合成所需能量 （2）机体活动及肌肉收缩所需能量 （3）营养物跨膜运输所需能量
（4）DNA,RNA，蛋白质等合成中，保证基因信息正确传递。
二、ATP的特点
在 pH=7 环境中， ATP 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（ ATP4- ），具有 较大势能，加之水解产物稳定，因而水解自由能很 大（Δ G°′=-30.5千焦/摩尔）。
～P ～P
磷酸肌酸（磷酸基团储备物）
～P
ATP
～P ～P
6-磷酸葡萄糖
3-磷酸甘油
三、能荷及其代谢调节作用
能荷是指用ATP, ADP和AMP之间的关系式来 表示细胞所处的能量状态状态。公式: [ATP] + 1/2(ADP] 能荷= [ ATP] + [ ADP] + [ AMP]
从上式可看出，能荷是细胞所处能量状态的 一个指标。当细胞内的ATP全部转变为AMP,能 荷值为“0”。当AMP全部转变为ATP时，能荷 值成为“1” ,能荷值是在0和1之间变动。
O O O + + + 腺嘌呤—核糖— O — P — O — P — O — P — O-
O-
OMg2+
O-
ATP4- + H2O ＝ ADP3- + Pi2- + H+
G ＝-30.5kJ•MOL-1
ATP在能量转运中地位和作用
★ ATP是细胞内的“能量通货” ★ ATP是细胞内磷酸基团转移的中间载体 14 磷酸烯醇式丙酮酸 磷 酸 基 团 转 移 能 12 10 3-磷酸甘 油酸磷酸 8 6 4 2 0
需要能量 新 陈 代 谢 能 量 代 谢 物 质 代 谢 信 息 交 换
释放能量
分解代谢（异化作用）
大分子 小分子
二 能量代谢在新陈代谢中的重要地位
自养细胞
异养细胞
生 物 界 能 量 传 递 及 转 化 总 过 程
太
光 合 作 用 合成 呼 吸 作 用 (CH2O) +O2 分解
阳
（光 能）
电子传递
• 治疗和预防：运动、饮食、药物。
1902 年，英国医生加洛特（A.Garrod）从 家族病史，发现并研究了第一例遗传病,也是代谢 病——尿黑酸症，病人的尿和耳垢暴露在空气中变 成淡红色或墨黑色，是由积聚的尿黑酸(2，5二羟 苯乙酸)引起的。
尤其难得是，加洛特预测：尿黑酸
病病人缺乏一种酶（尿黑酸氧化酶），
3.生物化学理论和方法有利于推动农副产品的
加工产业
德国农产品产值与附加值之比为1：2.3，
美国是1：1.8，日本是1：2.2，中国仅1：
0.5。
4.研究新陈代谢规律及调控是开发微生物发酵工业 的基础 氨基酸、酶、抗生素、植物生长激素、维生 素C等都可是通过微生物发酵生产，发酵产物的分
离纯化加工技术必须依赖于生物化学理论和技术。
代谢的调节使生物机体能适应其内、外复杂的变化环
境，从而得以生存。这种精密的调节机制是生物在长 期演化中获得的。 代谢调节可分为三个不同水平：
分子水平
细胞水平
整体水平
代谢调节的特点
代谢过程所包含的化学反应通常不是一步完成， 由一系列的中间代谢过程所组成，反应数目虽多， 但有极强的顺序性。 代谢作用需要温和的条件，绝大多数反应都由酶 所催化。 整体水平上，主要靠激素或激素伴同神经系统进 行的综合调节
共同中间物进入 三羧酸循环,氧化 脱下的氢由电子 传递链传递生成 H2O，释放出大 量能量，其中一 部分通过磷酸化 储存在ATP中。
+Pi
磷酸化
电子传递 （氧化）
e-
三羧酸 循环
第四节
高能化合物
生化反应中，在水解时或基团转移反应中可
释放出大量自由能（ >21 千焦 / 摩尔）的化合物称
为高能化合物。
（二） 实验教学160学时 1.基础实验（40学时）： 2.综合实验（80学时，第七学期开）：
实验一 蔗糖酶提取与部分纯化（8学时） 实验二 离子交换柱层析纯化蔗糖酶（8学时） 实验三 蔗糖酶活性和蛋白含量测定（16学时） 实验四 反应时间对产物的影响（8学时） 实验五 pH对蔗糖酶活性的影响（8学时） 实验六 温度对蔗糖酶活性的影响（8学时） 实验七 蔗糖酶米氏常数的测定（16学时） 实验八 正交法测定几种因素对蔗糖酶活性的影 响（8学时）
（电 能）
自 养 细 胞
ADP
ATP
（化 学 能）
(CO2) +H2O
（化 学 能）
电子传递
（电 能）
异 养 细 胞
ADP
生 命 生物合成 机 械 功 主动运输 生物发光 生物发电 生物发热
ATP
（化 学 能）
现
象
叶绿体
梦想与展望
三、新陈代谢的调节
生物机体的新陈代谢是一个完整的整体，机体代 谢的协调配合，关键在于它存在有精密的调节机制。
第二节 新陈代谢研究方法
1.研究材料：
单细胞生物，多细胞生物，病毒与噬菌体 2.研究方法： 体内研究（in vivo）:用生物整体研究 体外研究（in vitro）：用切片，匀浆等研究
测定中间代谢物常用的研究技术：
• 同位素示踪法 • 酶抑制剂的应用 • 气体测量法 • 核磁共振波谱法 • 利用遗传缺陷症研究代谢途径
3）将结构单元装配成自身的大分子。
4）形成或分解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
分解代谢
合成代谢
新陈代谢、生长和运动是生命的基本功能
物理运动—化学运动—生命运动 最高级运动形式 ATP
有机质 分解 有机质 合成
代谢综合征——代谢病之一
• 胰岛素抵抗、肥胖、高血压、血脂紊乱集合在一 起，称为代谢综合征。 • 美国成人中代谢综合症的患病率为22.7%。 • 上海成人代谢综合症的患病率为9.1%，在超重和 肥胖的人群中患病率分别是21.6%和29.6%。 • 可能机制:一些酶的活性的改变、一些载脂蛋白的 水平的变化、 等等，导致糖、脂等的代谢失调。
一、高能化合物的类型 二、ATP的特点及其特殊作用 三、能荷及其代谢调节作用
一、 高 能 化 合 物 类 型
生物体的一切生命活动都需要能量
太阳能是所有生命最根本的能量来源
ATP起捕获和贮存能量的作用
能量传递系统：ATP，ADP，无机磷
用于做功的能量称为自由能
以ATP形式贮存的能量有以下作用：
焓(enthalpy)
热力学第二定律和熵(entropy)
自由能(free energy)
自己课后复习
生物系统中的能流
生物体内能量产生的三个阶段 脂肪 多糖 蛋白质
大分子降解成基 本结构单位 脂肪酸、甘油 葡萄糖、 其它单糖 氨基酸
乙酰CoA
小分子化合物分 解成共同的中间 产物（如丙酮酸 、乙酰CoA等）
生长旺盛时： 合成代谢分解代谢 成长的生物： 合成代谢分解代谢