生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
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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；
在整体水平进行调节 在细胞水平进行调节 通过酶活性调节来进行调节
4、途径被局限于细胞的特定区域。 生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
8.1 新陈代谢总论
• 获得生命活动所需要的能量和物质构造
单元
• 建造和修复生物有机体 • 实现遗传信息的贮存、传递和表达过程
ΔG′⊙
(kcal/mol) (－14.8) (－12.3) (－11.8) (－10.3) (－7.3) (－7.5) (－6.6) (－6.6) (－5.0)
水解自由能在20.92kJ/mol （ 5千卡/mol ）以上 的化合物称为高能化合物。被水解的键称为“高 能键”用“～”表示结构元件
以磷酸作为高能基团的高能化合物称为“高能 磷酸化合物”
生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
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
谢源自文库
谢
谢
释放能量
分解代谢（异化作用）
大分子 → 小分子
生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
新陈代谢的共同特点 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 小异：也有偏向
用都以ATP为中心 生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
热能（维持体温）
8.1.3 肌酸磷酸是～的贮存形式
• ATP是能量的携带者或传递者，不是能
量的贮存者
• 肌酸磷酸是高能磷酸键的贮存形式，但
不能直接为生物体利用
• 磷酸精氨酸是某些无脊椎动物，如蟹和
龙虾等肌肉中的贮能物质；有些微生物 以聚偏磷酸作为贮能物质。
O
O
O
H 2C O P~ O P O~ P O
O
O
O
A O
H
H
OH
OH
AMP
ADP 生物化学简明教程第A八T章P新陈代谢及生物氧化
ATP的生成和利用 ATP
肌酸
磷酸
肌酸
~P
氧化磷酸化 底物水平磷酸化 ~P
ADP
机械能（肌肉收缩） 渗透能（物质主动转运） 化学能（合成代谢）
生物体内能量的储存和利 电能（生物电）
4、甲硫键型
H N~ P
C NH
O
生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
N CH3 C H2 COOH
R C ~S CoA
ATP结构特性
（1）分子间的静电斥力,在生理条件下,,带有4个负 电荷,互相排斥,是决定了分子的不稳定性的一个原因 （2）在分子共振过程,磷原子会缺失电子,使P-O-P 之间争夺电子,使氧桥稳定性下降 （3）当水解掉一个或两个磷酸基，使产物更稳定
2
（3）代谢途径阻断
用抗代谢物或酶的抑制剂来阻抑中间代谢的某一环 节，观察这些反应被抑制或改变以后的结果，以推测 代谢情况
在整体实验动物的代谢研究方面，也可以应用药物 来造成异常的实验动物，进行研究。
（4）突变体研究法
基因的突变，造成某一种酶的缺失，导致相应产物 的缺失和酶作用底物的堆积。对这些突变生物体的研 究有助子鉴别代谢途径的酶及中间代谢物
生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
神经和肌肉等细胞活动的直接供能物质是ATP，但 ATP在细胞中的含量很低。而磷酸肌酸在大脑中大约相 当ATP的1.5倍；在肌肉中则相当ATP的4倍。所以,磷酸 肌酸可以与ATP的 能量互相转化。
并使得生物种世代繁衍、生生不息
生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
8.1.1 新陈代谢的研究方法
• 活体内与活体外实验 • 同位素示踪法 • 代谢途径阻断法 • 突变体研究法
生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
（1）活体内与活体外实验
活体内实验结果代表生物体在正常生理条件下，神 经、体液等调节机制下的整体代谢情况，比较接近生 物体的实际。
代谢
• ΔG=－2.303RTlgK
生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
8.1.2 高能化合物与ATP
• 机体内存在着各种磷酸化合物，它们所
含的自由能不等，其中含自由能特多的 磷酸化合物称为高能磷酸化合物。
• 高能磷酸化合物是最多最常见的高能化
合物。
• ATP的作用最重要，能量的释放、贮存
和利用都是以ATP为中心的。
生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
一些重要有机磷酸化合物水解释放的标准自由能
化合物
磷酸烯醇式丙酮酸 氨基甲酰磷酸
1，3-二磷酸甘油酸 磷酸肌酸
ATP →ADP＋Pi 乙酰辅酶A
ADP →AMP＋Pi 焦磷酸
1-磷酸葡萄糖 生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
kJ/mol －61.9 －51.4 －49.3 －43.1 －30.5 －31.5 －27.6 －27.6 －20.9
第八章
代谢与氧化
生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
新陈代谢（metabolism）
• 是生物与外界环境进行物质与能量交换的全过程， • 包括生物体内所发生的一切合成和分解作用。 • 包括合成代谢和分解代谢，前者为吸能反应，后
者为放能反应。
分解代谢：将从外界摄取或机体原有的物质物质通过 一系列的反应步骤变为较小的、较简单的物质的过程。 合成代谢：生物利用小分子或大分子结构元件构建自 身大分子的过程。
高能键与普通键的区别。
生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
高能化合物类型：
1、磷氧键型，其高能键是由磷和氧原子构成即“—O
～P —”。如：1.3二磷酸甘油酸、氨甲酰磷酸、ADP和
磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）。
2、氮磷键型，高能键是由氮和磷构成，如磷酸肌酸
3、硫酯键型，高能键是属于硫酯键，如脂酰辅酶A
例如：能够在乳糖培养基上生长的大肠杆菌基因突 变后，因β-半乳糖苷酶的缺失，造成了乳糖的堆积，通 过对这种大肠杆菌突变体的研究，最终阐明了乳糖的 代谢过程。 生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
8.1.2 能量代谢的基本规律
• 热力学第一定律是能量守恒定律。 • 生物体能量代谢服从热力学定律。 • 生命活动所需要的能量来自物质的分解
活体外实验是用从生物体分离出来的组织切片，组 织匀浆或体外培养的细胞、细胞器及细胞抽提物研究 代谢过程。
（2）同位素示踪法
同位素示踪技术是研究代谢过程的最有效方法。追 踪代谢过程中，被标记的中间代谢物，产物及标记位 置，可获得代谢途径的丰富资料。
例如：将14C标记在乙酸的羧基上，同时喂饲动物， 如动物呼出的CO2中发现14C，说明乙酸的羧基转变成 CO 。 生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
在整体水平进行调节 在细胞水平进行调节 通过酶活性调节来进行调节
4、途径被局限于细胞的特定区域。 生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
8.1 新陈代谢总论
• 获得生命活动所需要的能量和物质构造
单元
• 建造和修复生物有机体 • 实现遗传信息的贮存、传递和表达过程
ΔG′⊙
(kcal/mol) (－14.8) (－12.3) (－11.8) (－10.3) (－7.3) (－7.5) (－6.6) (－6.6) (－5.0)
水解自由能在20.92kJ/mol （ 5千卡/mol ）以上 的化合物称为高能化合物。被水解的键称为“高 能键”用“～”表示结构元件
以磷酸作为高能基团的高能化合物称为“高能 磷酸化合物”
生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
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
谢源自文库
谢
谢
释放能量
分解代谢（异化作用）
大分子 → 小分子
生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
新陈代谢的共同特点 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 小异：也有偏向
用都以ATP为中心 生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
热能（维持体温）
8.1.3 肌酸磷酸是～的贮存形式
• ATP是能量的携带者或传递者，不是能
量的贮存者
• 肌酸磷酸是高能磷酸键的贮存形式，但
不能直接为生物体利用
• 磷酸精氨酸是某些无脊椎动物，如蟹和
龙虾等肌肉中的贮能物质；有些微生物 以聚偏磷酸作为贮能物质。
O
O
O
H 2C O P~ O P O~ P O
O
O
O
A O
H
H
OH
OH
AMP
ADP 生物化学简明教程第A八T章P新陈代谢及生物氧化
ATP的生成和利用 ATP
肌酸
磷酸
肌酸
~P
氧化磷酸化 底物水平磷酸化 ~P
ADP
机械能（肌肉收缩） 渗透能（物质主动转运） 化学能（合成代谢）
生物体内能量的储存和利 电能（生物电）
4、甲硫键型
H N~ P
C NH
O
生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
N CH3 C H2 COOH
R C ~S CoA
ATP结构特性
（1）分子间的静电斥力,在生理条件下,,带有4个负 电荷,互相排斥,是决定了分子的不稳定性的一个原因 （2）在分子共振过程,磷原子会缺失电子,使P-O-P 之间争夺电子,使氧桥稳定性下降 （3）当水解掉一个或两个磷酸基，使产物更稳定
2
（3）代谢途径阻断
用抗代谢物或酶的抑制剂来阻抑中间代谢的某一环 节，观察这些反应被抑制或改变以后的结果，以推测 代谢情况
在整体实验动物的代谢研究方面，也可以应用药物 来造成异常的实验动物，进行研究。
（4）突变体研究法
基因的突变，造成某一种酶的缺失，导致相应产物 的缺失和酶作用底物的堆积。对这些突变生物体的研 究有助子鉴别代谢途径的酶及中间代谢物
生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
神经和肌肉等细胞活动的直接供能物质是ATP，但 ATP在细胞中的含量很低。而磷酸肌酸在大脑中大约相 当ATP的1.5倍；在肌肉中则相当ATP的4倍。所以,磷酸 肌酸可以与ATP的 能量互相转化。
并使得生物种世代繁衍、生生不息
生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
8.1.1 新陈代谢的研究方法
• 活体内与活体外实验 • 同位素示踪法 • 代谢途径阻断法 • 突变体研究法
生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
（1）活体内与活体外实验
活体内实验结果代表生物体在正常生理条件下，神 经、体液等调节机制下的整体代谢情况，比较接近生 物体的实际。
代谢
• ΔG=－2.303RTlgK
生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
8.1.2 高能化合物与ATP
• 机体内存在着各种磷酸化合物，它们所
含的自由能不等，其中含自由能特多的 磷酸化合物称为高能磷酸化合物。
• 高能磷酸化合物是最多最常见的高能化
合物。
• ATP的作用最重要，能量的释放、贮存
和利用都是以ATP为中心的。
生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
一些重要有机磷酸化合物水解释放的标准自由能
化合物
磷酸烯醇式丙酮酸 氨基甲酰磷酸
1，3-二磷酸甘油酸 磷酸肌酸
ATP →ADP＋Pi 乙酰辅酶A
ADP →AMP＋Pi 焦磷酸
1-磷酸葡萄糖 生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
kJ/mol －61.9 －51.4 －49.3 －43.1 －30.5 －31.5 －27.6 －27.6 －20.9
第八章
代谢与氧化
生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
新陈代谢（metabolism）
• 是生物与外界环境进行物质与能量交换的全过程， • 包括生物体内所发生的一切合成和分解作用。 • 包括合成代谢和分解代谢，前者为吸能反应，后
者为放能反应。
分解代谢：将从外界摄取或机体原有的物质物质通过 一系列的反应步骤变为较小的、较简单的物质的过程。 合成代谢：生物利用小分子或大分子结构元件构建自 身大分子的过程。
高能键与普通键的区别。
生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
高能化合物类型：
1、磷氧键型，其高能键是由磷和氧原子构成即“—O
～P —”。如：1.3二磷酸甘油酸、氨甲酰磷酸、ADP和
磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）。
2、氮磷键型，高能键是由氮和磷构成，如磷酸肌酸
3、硫酯键型，高能键是属于硫酯键，如脂酰辅酶A
例如：能够在乳糖培养基上生长的大肠杆菌基因突 变后，因β-半乳糖苷酶的缺失，造成了乳糖的堆积，通 过对这种大肠杆菌突变体的研究，最终阐明了乳糖的 代谢过程。 生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化
8.1.2 能量代谢的基本规律
• 热力学第一定律是能量守恒定律。 • 生物体能量代谢服从热力学定律。 • 生命活动所需要的能量来自物质的分解
活体外实验是用从生物体分离出来的组织切片，组 织匀浆或体外培养的细胞、细胞器及细胞抽提物研究 代谢过程。
（2）同位素示踪法
同位素示踪技术是研究代谢过程的最有效方法。追 踪代谢过程中，被标记的中间代谢物，产物及标记位 置，可获得代谢途径的丰富资料。
例如：将14C标记在乙酸的羧基上，同时喂饲动物， 如动物呼出的CO2中发现14C，说明乙酸的羧基转变成 CO 。 生物化学简明教程第八章新陈代谢及生物氧化