下册01-代谢总论

2、按内容分 物质代谢：着重讨论各种生活物质，如糖、脂、 蛋白质及核酸等类物质在细胞内发生酶促转化 的途径及调控机理，包括细胞自身旧分子的分 解和新分子的合成。 能量代谢：着重讨论光能或化学能在细胞中向 生物能（ATP）转化的原理和过程，以及生命 活动对能量的利用。 物质代谢和能量代谢是同一个过程的两个 方面*，能量转化寓于物质转化之中。物质代 谢必然伴随着能量转化，或者放能或者蓄能。
四、新陈代谢的分类
1、按物质转化方向分 合成代谢：又叫生物合成，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。 所经历的途径称为合成代谢途径。合成代谢是 要消耗能量的。 分解代谢： 有机营养物，不管是从外界环境获 得的，还是自身贮存的，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。分解代谢所经历的途径称为分解代谢途径。 释放能量。
第三阶段是乙酰基完全分解阶段。三羧酸循环 途径是各种营养物质分解所生成的乙酰基集中 燃烧的公共途径。经过三羧酸循环，乙酰基完 全分解，碳原子氧化成二氧化碳，并有少量能 量释放，生成ATP。大量的化学能以氢原子对2H的
形式转入还原型辅酶分子。还原型辅酶再将氢原子对 送入呼吸链进行氧化放能。
第四阶段是氢的燃烧阶段。这是有机物氧化分 解的最后一个环节。主要包括电子传递过程和 氧化磷酸化作用。在线粒体内膜上由多种色素蛋白
有化学反应。
2、中间代谢：代谢过程中的个别步骤和环节称为中间 代谢即细胞内所发生的有组织的酶促反应过程，称为 中间代谢。这是代谢研究的主要内容。
E1
E2
E3
3、代谢中间产物：A → B → C → D……P这
种生物体内酶催化的化学反应是连续的，前一 种酶的作用产物往往成为后一种酶的作用底物。
六、几种重要的化合物
1、ATP和ADP 最重要的高能化合物，高能化合物指含有高 能键的化合物，高能键指的是有些化合物的个 别化学键自由能很高，结构不稳定，性质很活 泼，当其发生水解或基团转移反应时，释放或 转移的自由能很多。比其他普通化学键多。这 种含自由能很高的化学键，称为高能键。用符 号“～”表示，一般把水解时能释放出 20.92KJ以上的自由能的键视为高能键。ATP 即是最重要的高能化合物。
2、辅酶I和辅酶II 营养物质分解释放的能量少部分直接合成ATP，大部 分是以高能氢原子和电子的形式转移到一些辅酶上， 这些氢原子和电子即可氧化转化为ATP形式的能量， 也可用于生物合成。能接受这种氢原子和电子的辅酶 主要有两大类：辅酶I和辅酶II，FAD和FMN。 辅酶I和辅酶II是很多脱氢酶的辅酶。辅酶I接受的氢主 要用于氧化产生能量，辅酶II的氢主要用于生物合成。 3、FAD和FMN 两个活性部位，可接受两个氢原子和两个电子。它们 是一些酶的辅基，在呼吸链中起着传递氢原子和电子 的作用。 4、辅酶A 结构由β-巯基乙胺、泛酸、3-磷酸腺嘌呤核苷焦磷酸 组成，巯基是其活性基团，为了显示巯基的重要作用， CoA常用辅酶A-SH或CoA-SH表示。在脂肪酸氧化中 起重要作用。
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第一章 代谢总论
一、新陈代谢的有关概念
生物一方面不断地从周围环境中摄取物质，通过一系 列生化反应，转变为自己的组成成分；另一方面，将 原有的组成成分经过一系列的生化反应，分解为不能 再利用的物质排出体外，不断进行自我更新。 1、新陈代谢：是生物最基本的特征之一，一般泛指生 物体与外界环境不断进行的物质和能量的交换过程总 称为新陈代谢。包括消化、吸收、中间代谢、排泄等 过程。广义上讲可把代谢认为是发生在活细胞内的所
三磷酸腺苷(ATP) NH
N HC O O O - O P O P O P OCH γ β α 2 C
2
C
N CH
C N N O H OH H
-O
-O
-O
H
H HO
ATP ADP AMP
（2）ATP在能量转运中的地位和作用 ATP推动体内任何一种需要自由能的反应
底物 热能 （散失） 能 化学能 转移 AT P 肌酸储存
代谢调节水平
分子水平：反应物和产物的调节(主要是浓度 的调节和酶的调节 ）。
［底物］高，反应快；［产物］高，反馈抑制。酶的 调节是最基本的代谢调节，包括酶的数量调节以及酶 活性的调节等，其中酶的数量受到合成速率及降解速 率的调节，而酶的活性的比较普遍的调节机制是可逆 的变构调节和共价修饰两种形式
五、代谢的发生过程
1、分解代谢的一般过程 几乎所有生物都具有分解利用有机物的能力。总览有机营 养物分解代谢的发生过程，可以分为四个阶段， 第一阶段是生物大分子的降解阶段即营养物的大分子降 解为较小分子。如蛋白质..多糖..脂肪.. 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。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。 第二阶段是单体分子初步分解阶段即小分子进一步转变 为少数几种物质。 各种单体分子不管其结构和性质差别多大，经过第 二阶段的有关代谢途径都能巧妙地被降解成少数几种中 间产物，主要有丙酮酸和乙酰基。因此，第二阶段起到 了殊途同归，把多形性的底物分子向一体化结构集中的 作用，为最后纳入同一代谢途径进行完全分解创造了条 件。在不完全降解过程中有部分能量释放，可为细胞提 供少量ATP和一定数量的还原型辅酶。
二、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，即大分子的组成前体。 （3）将结构元件装配成自身的大分子，例如 蛋白质、核酸、脂类以及其它组份。 （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。
三、新陈代谢的特点
（1）代谢反应是在生物体内发生的，是由酶 催化的，反应条件温和，效率高。 （2）物质的代谢变化，一般是由多种酶连续 催化的系列反应过程。反应历程长，循序渐进， 平顺温和，不像体外化学反应那样剧烈。而且， 一种物质在同一细胞中，常常有多种代谢途径。 有些途径是不同生物共有的，有些则是某些生 物特有的。 （3）细胞本身都具有完善的代谢调控机制， 能非常精确、灵敏地调节控制代谢物的流向和 速度。使代谢有条不紊的进行，适应环境和生 理的要求。
总览合成代谢概貌，以蛋白质、多糖、脂类及 核酸合成过程为主体，可分为三个阶段：原材 料准备阶段，单体分子合成阶段，生物大分子 合成阶段。 生物合成所需的碳源、氮源、能源和还原力 （NADPH）主要通过分解代谢供应。从这种 意义上来讲，分解代谢可以视为合成代谢的原 料准备阶段。 在单体分子、能量和还原力都具备的条件下， 细胞都能进行生物大分子的合成。核酸和蛋白 质分子的合成需要由核酸作模板。脂类和多糖 的生物合成虽不需要模板，但参加合成反应的 酶仍是DNA指导合成的。生物大分子的合成同 样受代谢调节机制的调节。
生物的能量来源
太阳能是所有生物最根本的能量来源 生物通过光合作用等过程中，将光能转化为化学能； 依靠外界营养物质为生的生物（称为异养生物 heterotrophs）将复杂的营养物进行分解代谢，在分解 代谢过程中，将营养物蕴藏的能量逐步释放出来；在 生物氧化的过程中，将释放出的能量捕获贮存起来， 以便用于机体做功 自由能(free energy)：能用于肌肉收缩、合成代谢、跨 膜运输以及所有的需能反应等机体做功的能量 能量传递系统(energy-transmitting system)：在分解代 谢中，起捕获和贮存能量作用的是腺嘌呤核苷三磷酸， 简称腺昔三磷酸(即ATP)，ATP及合成ATP的ADP(腺 苷二磷酸)和无机磷酸广泛存在于生物体的各个细胞内， 起着传递能量的作用。 ATP是生物能量的主要载体。
组成的呼吸链是使二、三阶段生成的氢原子对完全氧 化的组织体系，也是细胞中有机物氧化分解释放能量 的主要部位。细胞所需的ATP主要由这里供应。
2、合成代谢的一般过程
生物合成包括组建生物大分子所需单体 分子的合成、生物大分子的合成、细胞 结构的组建、生理活性物质及次生物质 的合成等。所有生物合成都是需能酶促 反应过程。需要由核苷三磷酸，主要是 用ATP供能，也有些生物合成所需能量 是由GTP、CTP或UTP提供的。所有生 物合成过程都需还原型辅酶II(NADPH） 供应还原力。除了营养贮存物质的合成 之外，一般正常生理状态下的生物合成 都遵守细胞经济学的原理，用多少，合 成多少。合成途径的启、闭、快、慢都 受细胞调节系统调节。
即在代谢过程中连续转变的酶促产物统称为代 谢中间产物，或简称代谢物。 4、主要代谢途径：虽然新陈代谢包括数以千计的
不同酶的催化反应，但通过仔细分析研究，仍可从复 杂的代谢网络中总结归纳出一些具有共同规律的途径， 并将这些途径称之为主要代谢途径（糖酵解、柠檬酸 循环、尿素循环、电子传递和氧化磷酸化等）。
七、新陈代谢的调节
前面已经提到，生物机体的新陈代谢是 一个完整统一的体系。机体代谢的协调 配合，关键在于它存在有精密的调节机 制。代谢的调节使生物机体能够适应其 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； 可将代谢的调节概括地划分为三个不同 水平：分子水平、细胞水平和整体水平
C
机械能 （肌肉收缩） 电能 能 利用 热能 （神经传导） （维持体温） 离子主动转运）
氧化 分解
化学能 （生长修补） 渗透能 （吸收、分泌、 其它
磷酸肌酸
C
P
ADP +P i CO2 H2 O
体内能量的产生,转移和利机体利用能量的基本方式。ATP在磷酸
基团转移中起着中间传递体的作用，传递磷酸基团，实质上是在传递 能量。
虽然分解代谢和合成代谢基本上采取不 同的途径，但有许多代谢环节还是双方 都可共同利用的。这种可以公用的代谢 环节称为两用代谢途径(amphibolic pathway) 柠檬酸循环(citric acid cycle)可看作是两 用代谢途径的典型例证 两用代谢途径的存在，使机体细胞的代 谢更增加了灵活性