生物化学：第十二章 代谢总论
合集下载
生物化学 代谢总论与生物氧化
磷 酸 基 团 转 移 能 12 10 3-磷酸甘 油酸磷酸 8 6 4 2 0 磷酸肌酸（磷酸基团储备物）
～P ～P ATP
～P
～P
～P
6-磷酸葡萄糖 3-磷酸甘油
二 生物氧化
二、生物氧化
有机物质（糖、脂肪和蛋白质）在生
物细胞内进行氧化分解而生成CO2和H2O
并释放出能量的过程称为生物氧化。 生物氧化通常需要消耗氧，所以又称
O NH C N NH CH3
肌酸磷酸
O
O NH
P O
P O NH2
C NH O N CH3 CH2CH2CH2CHCOOH
磷酸精氨酸
CH2COOH
这两种高能化合物在生物体内起储存能量的作用。
3-磷酸腺苷-5’-磷酰硫酸
硫酯键型
酰基辅酶A
O SCoA
R C
甲硫键型
COO CH CH2 CH2 H3C S
(3) 水的生成方式是代谢物脱下的H与O结合
产生的。 (4) CO2的生成方式是有机酸脱羧产生的。
生物氧化的内容
（1）细胞如何在酶的催化下将有机化合物中的C变 成CO2—CO2如何形成？ • 脱羧反应
（2）在酶的作用下细胞怎样利用分子氧将有机化 合物中的H氧化成H2O—H2O如何形成？ • 电子传递链 （3）当有机物被氧化成CO2和H2O时，释放的能量怎 样转化成ATP—能量如何产生？ • 底物水平磷酸化 • 氧化磷酸化
分解代谢与合成代谢
生物小分子合成大分子 • •
合成代谢 •
需要能量
能量代谢
新陈代谢
•
• •
释放能量
分解代谢
生物大分子分解成小分子
物 质 代 谢
新陈代谢的共同特点
～P ～P ATP
～P
～P
～P
6-磷酸葡萄糖 3-磷酸甘油
二 生物氧化
二、生物氧化
有机物质（糖、脂肪和蛋白质）在生
物细胞内进行氧化分解而生成CO2和H2O
并释放出能量的过程称为生物氧化。 生物氧化通常需要消耗氧，所以又称
O NH C N NH CH3
肌酸磷酸
O
O NH
P O
P O NH2
C NH O N CH3 CH2CH2CH2CHCOOH
磷酸精氨酸
CH2COOH
这两种高能化合物在生物体内起储存能量的作用。
3-磷酸腺苷-5’-磷酰硫酸
硫酯键型
酰基辅酶A
O SCoA
R C
甲硫键型
COO CH CH2 CH2 H3C S
(3) 水的生成方式是代谢物脱下的H与O结合
产生的。 (4) CO2的生成方式是有机酸脱羧产生的。
生物氧化的内容
（1）细胞如何在酶的催化下将有机化合物中的C变 成CO2—CO2如何形成？ • 脱羧反应
（2）在酶的作用下细胞怎样利用分子氧将有机化 合物中的H氧化成H2O—H2O如何形成？ • 电子传递链 （3）当有机物被氧化成CO2和H2O时，释放的能量怎 样转化成ATP—能量如何产生？ • 底物水平磷酸化 • 氧化磷酸化
分解代谢与合成代谢
生物小分子合成大分子 • •
合成代谢 •
需要能量
能量代谢
新陈代谢
•
• •
释放能量
分解代谢
生物大分子分解成小分子
物 质 代 谢
新陈代谢的共同特点
生化12脂类代谢
第四章脂类代谢第一节概述一、生理功能（一）储存能量，是水化糖原的6倍（二）结构成分，磷脂、胆固醇等（三）生物活性物质，如激素、第二信使、维生素等二、消化吸收（一）消化：主要在十二指肠，胰脂肪酶有三种：甘油三酯脂肪酶，水解生成2-单脂酰甘油需胆汁和共脂肪酶激活，否则被胆汁酸盐抑制；胆固醇酯酶，生成胆固醇和脂肪酸；磷脂酶A2，生成溶血磷脂和脂肪酸。
食物中的脂肪主要是甘油三酯，与胆汁结合生成胆汁酸盐微团，其中的甘油三酯70%被胰脂肪酶水解，20%被肠脂肪酶水解成甘油和脂肪酸。
微团逐渐变小，95%的胆汁酸盐被回肠重吸收。
（二）吸收：水解产物经胆汁乳化，被动扩散进入肠粘膜细胞，在光滑内质网重新酯化，形成前乳糜微粒，进入高尔基体糖化，加磷脂和胆固醇外壳，形成乳糜微粒，经淋巴系统进入血液。
甘油和小分子脂肪酸（12个碳以下）可直接进入门静脉血液。
（三）转运：甘油三酯和胆固醇酯由脂蛋白转运。
在脂蛋白中，疏水脂类构成核心，外面围绕着极性脂和载脂蛋白，以增加溶解度。
载脂蛋白主要有7种，由肝脏和小肠合成，可使疏水脂类溶解，定向转运到特异组织。
1.乳糜微粒转运外源脂肪，被脂肪酶水解后成为乳糜残留物。
2.极低密度脂蛋白转运内源脂肪，水解生成中间密度脂蛋白，（IDL或LDL1），失去载脂蛋白后转变为低密度脂蛋白，3.低密度脂蛋白又称β脂蛋白，转运胆固醇到肝脏。
β脂蛋白高易患动脉粥样硬化。
4.高密度脂蛋白由肝脏和小肠合成，可激活脂肪酶，有清除血中胆固醇的作用。
LDL/HDL称冠心病指数，正常值为2.0+_0.75.自由脂肪酸与清蛋白结合，构成极高密度脂蛋白而转运。
第二节甘油三酯的分解代谢一、甘油三酯的水解（一）组织脂肪酶有三种，脂肪酶、甘油二酯脂肪酶和甘油单酯脂肪酶，逐步水解R3、R1、R2，生成甘油和游离脂肪酸。
（二）第一步是限速步骤，肾上腺素、肾上腺皮质激素、高血糖素通过cAMP和蛋白激酶激活，胰岛素和前列腺素E1相反，有抗脂解作用。
【实用】生物化学简明教程第四版第十二章 核苷酸代谢PPT文档
第 十二 章
核苷酸代谢
Metabolism of Nucleotides
目录
第一节 核甘酸的分解代谢
核酸的酶促降解
核酸
核酸酶
核苷酸酶
核苷酸
核苷
Pi
核苷磷酸化酶
1-磷酸核糖 碱基
目录
一、嘌呤的分解代谢
不同动物嘌呤分解代谢终产物不同
尿酸（灵长类、鸟类、爬行类、昆虫类）
尿囊素（哺乳动物腹足类） 尿囊酸（硬骨鱼） 尿素（大多数鱼类、两栖类） 氨（甲壳类）
嘧啶核苷酸
•合成部位
主要是肝细胞胞液
目录
•嘧啶合成的元素来源
氨基甲 酰磷酸
天冬氨酸
目录
• 合成过程 1. 尿嘧啶核苷酸的合成
谷氨酰胺 + HCO3-
氨基甲酰磷 酸合成酶II
2ATP 2ADP+Pi
谷氨酸 + 氨基甲酰磷酸
目录
目录
2. 胞嘧啶核苷酸的合成
尿苷酸激酶
UDP
ATP ADP
二磷酸核苷激酶
合成部位：肝是体内从头合成嘌呤核苷酸的主要器官，
一、嘧啶核苷酸的合成代谢
（五） 嘌呤核苷酸的抗代谢物
（三）嘌呤核苷酸的相互转变
第一节 核甘酸的分解代谢
dTMP或TMP的生成
痛风是长期嘌呤代谢障碍,血尿酸增高(>80mg/L)，尿酸盐晶体沉积，引起组织损伤的一种疾病。
目录
痛风症
痛风是长期嘌呤代谢障碍,血尿酸 增高(>80mg/L)，尿酸盐晶体沉 积，引起组织损伤的一种疾病。
琥珀酰CoA
TAC
糖异生
目录
第二节 核甘酸的合成代谢 一、嘌呤核苷酸的合成代谢
嘌呤核苷酸的结构
核苷酸代谢
Metabolism of Nucleotides
目录
第一节 核甘酸的分解代谢
核酸的酶促降解
核酸
核酸酶
核苷酸酶
核苷酸
核苷
Pi
核苷磷酸化酶
1-磷酸核糖 碱基
目录
一、嘌呤的分解代谢
不同动物嘌呤分解代谢终产物不同
尿酸（灵长类、鸟类、爬行类、昆虫类）
尿囊素（哺乳动物腹足类） 尿囊酸（硬骨鱼） 尿素（大多数鱼类、两栖类） 氨（甲壳类）
嘧啶核苷酸
•合成部位
主要是肝细胞胞液
目录
•嘧啶合成的元素来源
氨基甲 酰磷酸
天冬氨酸
目录
• 合成过程 1. 尿嘧啶核苷酸的合成
谷氨酰胺 + HCO3-
氨基甲酰磷 酸合成酶II
2ATP 2ADP+Pi
谷氨酸 + 氨基甲酰磷酸
目录
目录
2. 胞嘧啶核苷酸的合成
尿苷酸激酶
UDP
ATP ADP
二磷酸核苷激酶
合成部位：肝是体内从头合成嘌呤核苷酸的主要器官，
一、嘧啶核苷酸的合成代谢
（五） 嘌呤核苷酸的抗代谢物
（三）嘌呤核苷酸的相互转变
第一节 核甘酸的分解代谢
dTMP或TMP的生成
痛风是长期嘌呤代谢障碍,血尿酸增高(>80mg/L)，尿酸盐晶体沉积，引起组织损伤的一种疾病。
目录
痛风症
痛风是长期嘌呤代谢障碍,血尿酸 增高(>80mg/L)，尿酸盐晶体沉 积，引起组织损伤的一种疾病。
琥珀酰CoA
TAC
糖异生
目录
第二节 核甘酸的合成代谢 一、嘌呤核苷酸的合成代谢
嘌呤核苷酸的结构
生物化学--代谢总论 ppt课件
异构化及重排
消除反应的机制
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。
重排反应伴随碳
-碳键的断裂和重生
成，使碳骨架发生变
化。
ppt课件
13
消除反应的立体化学
2.异构化反应
1
1
2
基团发生反应。
若有氢负离子的受体存在，C-H键
断裂时电子有可能留在氢原子一侧形成
碳正离子和氢负离子，缺电子的亲电基
团容易与富电子的碳负离子(为亲核基
团)发生反应。
ppt课件
9
（一）基团转移反应(group— transferreaction)
在生物化学反应中，通常为亲电基团 从一个亲核体转移到另一个亲核体常见的 转移基团有酰基、磷酰基和葡萄糖基等。
1点1线或1点2线:410个；
1点3线:71个；1点4线:20个；
1点5线:11个；1点6线或6线
以上:8个；1点1线在1个途径
的末端；1点2线在1个途径的
中间；1点3线参与2个途径；
其余类推。
ppt课件
3
（四）分解代 谢的三个阶段
（三）代谢途径的类
型：
（a）多种游离酶构成的
代谢途径；
（b）多酶复合体构成的
第19章
代
谢
总
论
ppt课件
1
一、新陈代谢的一般规律
(一）基本概念 新陈代谢是体内化学反应的总称，体内的化学反应通常由
酶催化，一系列的连续反应构成代谢途径，代谢途径的个别步
生物代谢总论
O2-
H2O
2H+
需氧细胞内糖、脂肪、氨基酸等通过各自的分解途径所 形成的还原性辅酶，包括NADH和FADH2通过电子传递 途径被重新氧化。即还原型辅酶上的氢原子以质子的形 式脱下，其电子沿一系列按一定顺序排列的电子传递体 转移，最后转移给分子氧并生成水，这个电子传递体系 称为电子传递链。由于消耗氧，故也叫呼吸链。 电子传递链在原核生物存在于质膜上，在真核细胞存 在于线粒体内膜上。
新陈代谢的研究方法
研究方法 同位素示踪法： 酶的抑制剂和拮抗物的应用：
代谢物阻断
整体水平的研究 器官水平的研究 细胞、亚细胞水平的研究
阅 读 内 容
------公认八大食物加速新陈代谢
燕麦 含极丰富的亚油酸和丰富的皂甙素，可降低血清 胆固醇、甘油三酯。 玉米 含丰富的钙、硒、卵磷脂、维生素E等，具有降 低血清胆固醇的作用。 海带 含丰富的牛磺酸，可降低血及胆汁中的胆固醇； 食物纤维褐藻酸，可以抑制胆固醇的吸收。
传递电子机理：Fe3+
-e
Fe2+
铁硫蛋白的结构及递电子机理
1Fe 0S24Cys 4Fe 4S24Cys 2Fe 2S24Cys
S Fe
传递电子机理：Fe3+
+e
-e
Fe2+
COQ
特点：带有聚异戊二烯侧链的苯醌，脂
溶性，位于膜双脂层中，能在膜脂中自由 泳动。
+2H
传递氢机理：CoQ
－2H
CoQH2
5.2 生物氧化
生物氧化的特点
生物氧化中二氧化碳的生成
生物氧化中水的生成
生物氧化中ATP的生成
高能化合物
5.2.1 生物氧化的特点 概念：有机物质（糖、脂肪和蛋白质）在 生物细胞内进行氧化分解而生成CO2和H2O并
生物化学12代谢调节
G蛋白偶联受体是一个膜受体大家族，在真核生物中 普遍存在
约50%临床药物的靶点是G蛋白偶联受体
tangbinghua@
2．三聚体G蛋白（trimeric G protein）
参与信号转导的两类G蛋白之一，GPCR的效应蛋白 三聚体G蛋白有两种结构状态：无活性的Gαβγ•GDP和
tangbinghua@
第一节 代谢的相互联系
一．物质代谢的相互联系 二．能量代谢的相互协作
关系
tangbinghua@
一、物质代谢的相互联系
（一）糖和脂质的转化 （二）糖和氨基酸的转化 （三）氨基酸和脂质的转化 （四）糖、脂质、氨基酸与核苷酸代谢的联系
《生物化学》
第十二章 代谢调节
唐炳华（北京中医药大学） 中国中医药出版社
教学大纲
掌握：细胞水平的代谢调节代谢途径的区域化分布， 关键酶，关键酶的变构调节、化学修饰调节的机制、 特点和意义；激素水平的代谢调节蛋白激酶A途径， 糖皮质激素作用机制
熟悉：激素水平的代谢调节激素与受体，蛋白激酶C 途径，甲状腺激素作用机制
tangbinghua@
6．转导效应
（1）短期效应 又称核外效应 （2）长期效应 又称核内效应
tangbinghua@
四、蛋白激酶C途径
tangbinghua@
四、蛋白激酶C途径
tangbinghua@
四、蛋白激酶C途径
腺苷酸环化酶是变构酶，被Gs激活后催化合成cAMP
tangbinghua@
4．cAMP
第二信使 cAMP cGMP IP3 DAG Ca2+
效应蛋白 蛋白激酶A 蛋白激酶G IP3门控钙通道 蛋白激酶C 钙调蛋白激酶
tangbinghua@
约50%临床药物的靶点是G蛋白偶联受体
tangbinghua@
2．三聚体G蛋白（trimeric G protein）
参与信号转导的两类G蛋白之一，GPCR的效应蛋白 三聚体G蛋白有两种结构状态：无活性的Gαβγ•GDP和
tangbinghua@
第一节 代谢的相互联系
一．物质代谢的相互联系 二．能量代谢的相互协作
关系
tangbinghua@
一、物质代谢的相互联系
（一）糖和脂质的转化 （二）糖和氨基酸的转化 （三）氨基酸和脂质的转化 （四）糖、脂质、氨基酸与核苷酸代谢的联系
《生物化学》
第十二章 代谢调节
唐炳华（北京中医药大学） 中国中医药出版社
教学大纲
掌握：细胞水平的代谢调节代谢途径的区域化分布， 关键酶，关键酶的变构调节、化学修饰调节的机制、 特点和意义；激素水平的代谢调节蛋白激酶A途径， 糖皮质激素作用机制
熟悉：激素水平的代谢调节激素与受体，蛋白激酶C 途径，甲状腺激素作用机制
tangbinghua@
6．转导效应
（1）短期效应 又称核外效应 （2）长期效应 又称核内效应
tangbinghua@
四、蛋白激酶C途径
tangbinghua@
四、蛋白激酶C途径
tangbinghua@
四、蛋白激酶C途径
腺苷酸环化酶是变构酶，被Gs激活后催化合成cAMP
tangbinghua@
4．cAMP
第二信使 cAMP cGMP IP3 DAG Ca2+
效应蛋白 蛋白激酶A 蛋白激酶G IP3门控钙通道 蛋白激酶C 钙调蛋白激酶
tangbinghua@
代谢总论@生物化学精品讲义
非硫紫细菌
动物、大多数 微生物
代谢研究的方法
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
使用代谢抑制剂确定代谢途径
代谢中的能量Biblioteka 虑细胞需要持续不断的能量供应 NADH, NADPH和 ATP ATP – 通用的能量货币 NADPH – 生物还原剂 葡萄糖 --> NADH --> ATP 葡萄糖 --> NADPH -->生物合成
光能异 养生物 化能异 养生物
自养生物和异养生物
C源
能源
CO2
光
CO2
氧化还原反应
有机化合物
光
有机化合物 氧化还原反应
电子供体
HO2, H2S, S 或其它无机物
无机化合物如 H2, H2S, NH4+
Fe2+
有机物 （葡萄糖）
有机物 （葡萄糖）
实例 绿色植物、藻类、 蓝细菌、光合细菌 固氮菌、氢细菌、 硫细菌和铁细菌
确定一个酶促反应的调节机制。
代谢的基本概念
代谢途径——导致某一种物质合成或者分解的一系列反应。 线状、环状或分支状。
代谢物——在一条代谢途径之中，前一个酶的产物刚好作为后 一个酶的底物，很难孤立地把它们归为底物还是产物，一般就 称其为代谢物或代谢中间物。
分解代谢、合成代谢和不定向代谢
细胞内的代谢途径和代谢网络
分解代谢和合成代谢
代谢的三种途径
酶的三种组织方式
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 ④ 一个代谢途径至少存在1个限速步骤 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
动物、大多数 微生物
代谢研究的方法
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
使用代谢抑制剂确定代谢途径
代谢中的能量Biblioteka 虑细胞需要持续不断的能量供应 NADH, NADPH和 ATP ATP – 通用的能量货币 NADPH – 生物还原剂 葡萄糖 --> NADH --> ATP 葡萄糖 --> NADPH -->生物合成
光能异 养生物 化能异 养生物
自养生物和异养生物
C源
能源
CO2
光
CO2
氧化还原反应
有机化合物
光
有机化合物 氧化还原反应
电子供体
HO2, H2S, S 或其它无机物
无机化合物如 H2, H2S, NH4+
Fe2+
有机物 （葡萄糖）
有机物 （葡萄糖）
实例 绿色植物、藻类、 蓝细菌、光合细菌 固氮菌、氢细菌、 硫细菌和铁细菌
确定一个酶促反应的调节机制。
代谢的基本概念
代谢途径——导致某一种物质合成或者分解的一系列反应。 线状、环状或分支状。
代谢物——在一条代谢途径之中，前一个酶的产物刚好作为后 一个酶的底物，很难孤立地把它们归为底物还是产物，一般就 称其为代谢物或代谢中间物。
分解代谢、合成代谢和不定向代谢
细胞内的代谢途径和代谢网络
分解代谢和合成代谢
代谢的三种途径
酶的三种组织方式
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 ④ 一个代谢途径至少存在1个限速步骤 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
BiochemistryB12代谢总论
• 4、各种代谢物均具有各自共同的代谢池。 – 5、ATP是机体能量利用的共同形式。 – 6、NADPH是合成代谢所需的还原当量。
组织、器官的代谢特点
• 1.肝：物质代谢的枢纽，人体的中心生化工厂。耗氧量 占全身耗氧量的20％，在糖、脂、蛋白质、水、盐及维 生素代谢中均具有独特的重要作用。
• 2.心脏：以酮体、乳酸、自由脂酸及葡萄糖为能量物质， 以有氧氧化途径为主。 • 3.脑：是机体耗能最大的主要器官，耗氧量占全身 耗氧量的20％~25％。几乎以葡萄糖为唯一供能物 质。由于脑组织无糖原储存，其耗用的葡萄糖主 要由血糖供应。血糖供应不足时，可由肝产生的 酮体作为能源物质。
二、物质代谢和能量代谢
新 同化作用：小分子合成大分子；需要能量
陈 代
物质代谢————能量代谢
谢
异化作用：大分子分解为小分子：释放能量
分解代谢的3个阶段
• （1）大分子 → 构件分子
• （2）构件分子 → 丙酮酸/乙酰CoA
三羧酸循环
• （3）丙酮酸/乙酰CoA → CO2+H2O
• 分解代谢的终产物： CO2、H2O、NH3
三、高能磷酸化合物
（一）高能化合物的概念
●一般将水解时释放5000卡以上自由能的化合物
称为高能化合物，如ATP、ADP、GTP等。 NH2
注意：跟键能的区别
N
N
O O- P
O-
O O- P
O-
O O- P
O-
NN OCH2 O
HH
H
H
OH OH 三磷酸腺苷 (ATP)
高能磷酸化合物 p287-288
代谢的研究方法
4. 使用酶的抑制剂（胞内 or 胞外）
代谢的研究方法
组织、器官的代谢特点
• 1.肝：物质代谢的枢纽，人体的中心生化工厂。耗氧量 占全身耗氧量的20％，在糖、脂、蛋白质、水、盐及维 生素代谢中均具有独特的重要作用。
• 2.心脏：以酮体、乳酸、自由脂酸及葡萄糖为能量物质， 以有氧氧化途径为主。 • 3.脑：是机体耗能最大的主要器官，耗氧量占全身 耗氧量的20％~25％。几乎以葡萄糖为唯一供能物 质。由于脑组织无糖原储存，其耗用的葡萄糖主 要由血糖供应。血糖供应不足时，可由肝产生的 酮体作为能源物质。
二、物质代谢和能量代谢
新 同化作用：小分子合成大分子；需要能量
陈 代
物质代谢————能量代谢
谢
异化作用：大分子分解为小分子：释放能量
分解代谢的3个阶段
• （1）大分子 → 构件分子
• （2）构件分子 → 丙酮酸/乙酰CoA
三羧酸循环
• （3）丙酮酸/乙酰CoA → CO2+H2O
• 分解代谢的终产物： CO2、H2O、NH3
三、高能磷酸化合物
（一）高能化合物的概念
●一般将水解时释放5000卡以上自由能的化合物
称为高能化合物，如ATP、ADP、GTP等。 NH2
注意：跟键能的区别
N
N
O O- P
O-
O O- P
O-
O O- P
O-
NN OCH2 O
HH
H
H
OH OH 三磷酸腺苷 (ATP)
高能磷酸化合物 p287-288
代谢的研究方法
4. 使用酶的抑制剂（胞内 or 胞外）
代谢的研究方法
- 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)。
合成代谢和分解代谢相辅相成，有机地联系在一起， 构成中间代谢的统一整体。
2011-09-18
海洋生命学院
6
㈣、代谢途径
每种物质分解或 合成代谢所经历 的系列酶促反应 的总过程
中间代谢：代谢 途径中的酶促反 应
代谢底物 代谢物 代谢产物
2011-09-18
海洋生命学院
7
二、代谢基本特点
㈠、代谢途径是一系 列酶促反应
蛋白质、脂类、核酸等）在细胞内发生酶促反应的 途径及调控机理，包含旧分子的分解和新分子的合 成；
2）能量代谢：重点讨论光能或化学能在细胞内向
生物能（ATP）转化的原理和过程，以及生命活动 对能量的利用。 能量代谢和物质代谢是同一过程的两个方面，能量 转化寓于物质转化过程之中，物质转化必然伴有能 量转化。
16
2011-09-18
海洋生命学院
17
合成和分解途径完全不同,由不 同的酶催化
脂肪酸的分解代谢 脂肪酸的合成代谢
发生部位不同
参与的酶系不同
思考题: 为什么分解代谢和合成代谢 不能完全是一个可逆过程
2011-09-18
海洋生命学院
18
㈣、代谢途径存在区隔化
酵解,脂 肪酸合 成等
DNA复制 RNA合成
2011-09-18
海洋生命学院
20
在A
B中，
ΔG= Δ B－ΔA
ΔG<0 放能，反应自发进行
ΔG=0 反应达到平衡
ΔG>0 吸能，反应不能自发进行
2011-09-18
海洋生命学院
21
自由能与平衡常数
在反应A＋B
C+D中自由能
变化是标准自由能变化与平衡常数
的函数：
∆G
=
∆G
0
'+
RT
ln
[C][D] [A][B]
CO2,H2O
NH3等 10
2011-09-18
分解代谢开始是多头 绪,逐步形成少数中 间物,最后完全降解.
会聚趋向
海洋生命学院
12
合成代谢分叉产生许多产物
2011-09-18
海洋生命学院
构建分 子合成 大分子 合化成合生物 物大分 子的构 利建用元小件 分子物 质合成 构建元 件前体
13
分解阶段的中间 物也可以直接参 与大分子物质的 合成
2011-09-18
海洋生命学院
23
⑴ 功能
A →B
△GO＞0 （不能自发进行）
高能化合物（水解）→低能化合物 △GO＜0 （能自发进行）
A+高能化合物 →B+低能化合物 △GO＜0 （能自发进行） 提问：两反应如何可以结合在一起呢？ 答案：高能基团的传递
2011-09-18
海洋生命学院
24
活化（能量增加）反应
25
⑵
Hale Waihona Puke 2011-09-18海洋生命学院
26
2011-09-18
海洋生命学院
27
高能化合物的种类
磷酸化合物
磷氧型 -O~P
烯醇式磷酸化合物 △Go Kcal/mol
(-C=C-O~P(O))
-14.8
酰基磷酸化合物
(-C-O~P(O))
代谢途径的形式 线形途径 环状途径
2011-09-18
海洋生命学院
8
代谢途径的多酶系统
溶解状多 酶体系
2011-09-18
海洋生命学院
多酶复 合物
膜结合 酶体系
9
㈡、代谢总轮廓
分解代谢会聚到少数几个终产物
2011-09-18
海洋生命学院
生物大
分子降
解为主 要构构建建分 分子子降解 为中小间而物 简最单终的降 中解间为物
2011-09-18
少数小分子物质 经多步分支途径 合成多种类型的 生物大分子,
海洋生命学院
发散趋向
14
2011-09-18
海洋生命学院
15
㈢、分解代谢和合成代谢途径通常不 重合,存在重要的差异
部分过程相同,部分过程不相同,并 由不同的酶催化
葡萄糖酵解和葡萄糖异生途径
2011-09-18
海洋生命学院
第十二章 代谢总论
2011-09-18
海洋生命学院
1
一、基本概念
㈠、代谢：即新陈代谢 生命现象的基本特征
广义 狭义
营养 物质
生物 体内
活细 胞内
一切化学 变化总称
2011-09-18
海洋生命学院
2
新陈代谢的作用
周围环境获取营养物质 将营养物质转变为自身需要的结构元件 将结构元件组装成生物大分子 形成或分解生物体特殊功能需要的分子 提供生命活动所需要的能量
当反应达到平衡时， ΔG=0，那么，
∆G
0
'
=
−RT
ln
[C][D] [A][B]
=
−
RT
ln
k
eq
2011-09-18
海洋生命学院
22
(六）ATP能量转移的重要载体
⒈高能化合物
高能键:水解时释放出20.92kJ以上自由能的键,“～” 高能化合物:含高能键的化合物 高能磷酸化合物:机体内许多含有高能键的磷酸化合 物,当其磷酰基水解时释放出大量自由能,称高能磷酸 化合物
激酶
A+高能化合物
B+低能化合物
激酶——激活底物（A）连接高能键的酶
例
激酶
D-葡萄糖 + ATP
D-6-磷酸葡萄糖 + ADP
D-6-磷酸葡萄糖比D-葡萄糖G高，更易于分解，这步活 化是细胞内葡萄糖分解的第一步，也是后续葡萄糖分 解的根基。
•类似的活化反应十分普遍存在。
2011-09-18
海洋生命学院
TCA,电子传 递氧化磷酸 化,脂肪酸氧 化,氨基酸分 解等
蛋白质 加工
2011-09-18
海洋生命学院
19
㈤自由能
自由能(G)：指一个反应体系中能够做功的 那部分能量。
自由能的变化(ΔG)：产物的自由能与反应 物的自由能之差，与反应转变过程无关。 标准自由能的变化(ΔG0)：298K，101.3KPa， 反应物浓度为1mol/L，pH=0。 生化反应中标准自由能的变化(ΔG0’)： 298K，101.3KPa，反应物浓度为1mol/L， pH=7。
2011-09-18
海洋生命学院
3
生物 体的 新陈 代谢
合成代谢 生物小分子合成生物大分子
（同化作用）
需要能量
分解代谢 释放能量
能量代谢
物质 代谢
（异化作用）生物大分子分解为生物小分子
二者相辅相成，研究物质代谢就是研究能量代谢
2011-09-18
海洋生命学院
4
㈡、物质代谢和能量代谢
1）物质代谢：重点讨论各种生理活性物质（如糖、
2011-09-18
海洋生命学院
5
㈢、分解代谢和合成代谢
1）合成代谢:活细胞从外环境中取得原料合成自身
的结构物质、贮存物质、生理活性物质及各种次生 物质的过程是合成代谢，也叫生物合成。是需要供 应能量的过程。
2）分解代谢:有机物质在细胞内发生分解的作用过
程。分解过程中的许多中间产物可供作生物合成的 原料。伴随分解代谢释放出化学能并转化为细胞能 够利用的生物能（ATP）。
2011-09-18
海洋生命学院
6
㈣、代谢途径
每种物质分解或 合成代谢所经历 的系列酶促反应 的总过程
中间代谢：代谢 途径中的酶促反 应
代谢底物 代谢物 代谢产物
2011-09-18
海洋生命学院
7
二、代谢基本特点
㈠、代谢途径是一系 列酶促反应
蛋白质、脂类、核酸等）在细胞内发生酶促反应的 途径及调控机理，包含旧分子的分解和新分子的合 成；
2）能量代谢：重点讨论光能或化学能在细胞内向
生物能（ATP）转化的原理和过程，以及生命活动 对能量的利用。 能量代谢和物质代谢是同一过程的两个方面，能量 转化寓于物质转化过程之中，物质转化必然伴有能 量转化。
16
2011-09-18
海洋生命学院
17
合成和分解途径完全不同,由不 同的酶催化
脂肪酸的分解代谢 脂肪酸的合成代谢
发生部位不同
参与的酶系不同
思考题: 为什么分解代谢和合成代谢 不能完全是一个可逆过程
2011-09-18
海洋生命学院
18
㈣、代谢途径存在区隔化
酵解,脂 肪酸合 成等
DNA复制 RNA合成
2011-09-18
海洋生命学院
20
在A
B中，
ΔG= Δ B－ΔA
ΔG<0 放能，反应自发进行
ΔG=0 反应达到平衡
ΔG>0 吸能，反应不能自发进行
2011-09-18
海洋生命学院
21
自由能与平衡常数
在反应A＋B
C+D中自由能
变化是标准自由能变化与平衡常数
的函数：
∆G
=
∆G
0
'+
RT
ln
[C][D] [A][B]
CO2,H2O
NH3等 10
2011-09-18
分解代谢开始是多头 绪,逐步形成少数中 间物,最后完全降解.
会聚趋向
海洋生命学院
12
合成代谢分叉产生许多产物
2011-09-18
海洋生命学院
构建分 子合成 大分子 合化成合生物 物大分 子的构 利建用元小件 分子物 质合成 构建元 件前体
13
分解阶段的中间 物也可以直接参 与大分子物质的 合成
2011-09-18
海洋生命学院
23
⑴ 功能
A →B
△GO＞0 （不能自发进行）
高能化合物（水解）→低能化合物 △GO＜0 （能自发进行）
A+高能化合物 →B+低能化合物 △GO＜0 （能自发进行） 提问：两反应如何可以结合在一起呢？ 答案：高能基团的传递
2011-09-18
海洋生命学院
24
活化（能量增加）反应
25
⑵
Hale Waihona Puke 2011-09-18海洋生命学院
26
2011-09-18
海洋生命学院
27
高能化合物的种类
磷酸化合物
磷氧型 -O~P
烯醇式磷酸化合物 △Go Kcal/mol
(-C=C-O~P(O))
-14.8
酰基磷酸化合物
(-C-O~P(O))
代谢途径的形式 线形途径 环状途径
2011-09-18
海洋生命学院
8
代谢途径的多酶系统
溶解状多 酶体系
2011-09-18
海洋生命学院
多酶复 合物
膜结合 酶体系
9
㈡、代谢总轮廓
分解代谢会聚到少数几个终产物
2011-09-18
海洋生命学院
生物大
分子降
解为主 要构构建建分 分子子降解 为中小间而物 简最单终的降 中解间为物
2011-09-18
少数小分子物质 经多步分支途径 合成多种类型的 生物大分子,
海洋生命学院
发散趋向
14
2011-09-18
海洋生命学院
15
㈢、分解代谢和合成代谢途径通常不 重合,存在重要的差异
部分过程相同,部分过程不相同,并 由不同的酶催化
葡萄糖酵解和葡萄糖异生途径
2011-09-18
海洋生命学院
第十二章 代谢总论
2011-09-18
海洋生命学院
1
一、基本概念
㈠、代谢：即新陈代谢 生命现象的基本特征
广义 狭义
营养 物质
生物 体内
活细 胞内
一切化学 变化总称
2011-09-18
海洋生命学院
2
新陈代谢的作用
周围环境获取营养物质 将营养物质转变为自身需要的结构元件 将结构元件组装成生物大分子 形成或分解生物体特殊功能需要的分子 提供生命活动所需要的能量
当反应达到平衡时， ΔG=0，那么，
∆G
0
'
=
−RT
ln
[C][D] [A][B]
=
−
RT
ln
k
eq
2011-09-18
海洋生命学院
22
(六）ATP能量转移的重要载体
⒈高能化合物
高能键:水解时释放出20.92kJ以上自由能的键,“～” 高能化合物:含高能键的化合物 高能磷酸化合物:机体内许多含有高能键的磷酸化合 物,当其磷酰基水解时释放出大量自由能,称高能磷酸 化合物
激酶
A+高能化合物
B+低能化合物
激酶——激活底物（A）连接高能键的酶
例
激酶
D-葡萄糖 + ATP
D-6-磷酸葡萄糖 + ADP
D-6-磷酸葡萄糖比D-葡萄糖G高，更易于分解，这步活 化是细胞内葡萄糖分解的第一步，也是后续葡萄糖分 解的根基。
•类似的活化反应十分普遍存在。
2011-09-18
海洋生命学院
TCA,电子传 递氧化磷酸 化,脂肪酸氧 化,氨基酸分 解等
蛋白质 加工
2011-09-18
海洋生命学院
19
㈤自由能
自由能(G)：指一个反应体系中能够做功的 那部分能量。
自由能的变化(ΔG)：产物的自由能与反应 物的自由能之差，与反应转变过程无关。 标准自由能的变化(ΔG0)：298K，101.3KPa， 反应物浓度为1mol/L，pH=0。 生化反应中标准自由能的变化(ΔG0’)： 298K，101.3KPa，反应物浓度为1mol/L， pH=7。
2011-09-18
海洋生命学院
3
生物 体的 新陈 代谢
合成代谢 生物小分子合成生物大分子
（同化作用）
需要能量
分解代谢 释放能量
能量代谢
物质 代谢
（异化作用）生物大分子分解为生物小分子
二者相辅相成，研究物质代谢就是研究能量代谢
2011-09-18
海洋生命学院
4
㈡、物质代谢和能量代谢
1）物质代谢：重点讨论各种生理活性物质（如糖、
2011-09-18
海洋生命学院
5
㈢、分解代谢和合成代谢
1）合成代谢:活细胞从外环境中取得原料合成自身
的结构物质、贮存物质、生理活性物质及各种次生 物质的过程是合成代谢，也叫生物合成。是需要供 应能量的过程。
2）分解代谢:有机物质在细胞内发生分解的作用过
程。分解过程中的许多中间产物可供作生物合成的 原料。伴随分解代谢释放出化学能并转化为细胞能 够利用的生物能（ATP）。