细胞内生物分子的新陈代谢

阶段 EMP途径 乙酰CoA生成 TCA循环
反
应
葡萄糖—2分子丙酮酸（2ATP，2NADH2） 2丙酮酸—2分子乙酰CoA+2CO2（ 2NADH2 ） 2异柠檬酸—2α-酮戊二酸（ 2NADH2 ） 2α-酮戊二酸—2琥珀酰CoA （ 2NADH2 ）
2琥珀酰CoA—2琥珀酸（2ATP）
共计
2琥珀酸—2延胡索酸（2FADH2） 2苹果酸—2草酰乙酸（ 2NADH2 ）
可同时水解α-1，4糖苷键和α-1，6糖苷键，可以把直链淀粉和支 链淀粉全部转化为葡萄糖。主要存在于一些霉菌体中。
4、异淀粉酶 只能水解 α-1，6糖苷键，使支链淀粉切成直链糊精。主要存在于酵母 和马铃薯中。
二、纤维素的水解 纤维素在纤维素酶的作用下最终水解成葡萄糖。 天然纤维素—直链纤维素—纤维二糖—葡萄糖
（1）糖酵解：葡萄糖—丙酮酸
（2）丙酮酸氧化：丙酮酸—二氧化碳和水
一、葡萄糖的无氧降解
由葡萄糖到形成丙酮酸的反应过程称为糖酵解或糖解；
又称为EMP途径（Embden-Meyerhof-Parnas）
1、糖酵解的生物化学过程 从葡萄糖开始，糖酵解途径全过程分为10步，三个阶段。 第一阶段：葡萄糖磷酸化、异构化阶段，属于己糖水平。（前三步） （两步磷酸化、一步异构化） 第二阶段：裂解阶段，从己糖进入到丙糖水平。（中间两步） （裂解、异构） 第三阶段：产生ATP的储能阶段。（后五步） （氧化、底物水平的磷酸化、变位、脱水、底物水平的磷酸化）
第四章 细胞内生物分子的新陈代谢
主要内容
4.1 新陈代谢概论 4.2 糖分解代谢 4.3 脂肪分解代谢 4.4 蛋白质代谢 4.5 核酸分解代谢
4.1 新陈代谢概论
一、同化作用和异化作用
生物小分子合成生 合成代谢 物大分子
（同化作用）
生物体的 新陈代谢
物能 质 前 提量
需要能量 释放能量
能量代谢
三羧酸循环阶段主要是乙酰CoA的氧化。乙酰CoA与草酰乙酸结合入环，经一 系列反应又回到草酰乙酸，循环中加水、脱羧放出氢，氢与氧结合成水，释 放出大量的能量。
整个TCA循环是一个加水、氧化、脱羧的过程。
Байду номын сангаас
2、有氧氧化过程的能量计算
在糖的有氧氧化过程中，除底物磷酸化产生ATP外，各步骤脱出的氢通过电子 传递体系与氧化合成水，同时放出能量，以ATP的形式储存备用，此即氧化 磷酸化。每一分子NADH2或NADPH2中的氢与氧化合成水时产生3个ATP，每 一分子FADH2产生2个ATP，以此来计算糖有氧氧化过程中形成ATP的数量。
ATP数量 8 6 6 6
2
4
6 38
结论：（1）每mol葡萄糖在机体内彻底氧化时，净产生38个ATP；
（2）TCA循环中共产生24个ATP，即一分子乙酰CoA经TCA循环可产生 12个ATP；
（3）能量利用率大约为40%；
3、糖有氧氧化的生理意义
（1）糖的有氧氧化（主要是TCA循环）是生物体内产生能量的主要途径，是 机体获得能量的主要方式；
化合物。 所谓高能化合物是指化合物进行水解反应时伴随的标准自由能变化
等于或大于ATP水解生成ADP的标准自由能变化的化合物。 高能化合物一般对酸、碱和热都不稳定。
4.2 糖分解代谢 胞外转化（水解）—胞内转化（细胞内生物氧化，有机物无机化）；
4.2.1 糖的水解作用 糖经酶作用转变成单糖的过程称糖的水解或糖的消化。
葡萄糖
丙酮酸
三羧酸循环
乙酰CoA
CO2+H2O
1、有氧氧化的反应过程
分三个阶段：
第一阶段：丙酮酸的生成
过程与无氧分解基本相同，不同之处：在EMP途径中形成的NADH2在无氧条 件下将其携带的氢交给丙酮酸生成乳酸，而在有氧条件下则通过NADH2氧化 呼吸链传递最后与分子氧结合生成水。
第二阶段：乙酰CoA的生成 有氧时，丙酮酸由细胞液进入线粒体在一系列酶的作用下，氧化脱羧，与HSCoA结合生成乙酰CoA。 第三阶段：三羧酸循环（TCA循环，tricarboxylic acid cycle） 三羧酸循环不仅是糖有氧分解的代谢途径，也是机体内一切有机物碳架氧化为 二氧化碳的必经途径。
三、二糖的水解
蔗糖+H2O
葡萄糖+果糖
麦芽糖+H2O 乳糖+H2O
2葡萄糖 葡萄糖+半乳糖
4.2.2 葡萄糖的分解
葡萄糖进入细胞以后，在有氧的条件下，经一系列酶促作用使葡 萄糖彻底分解，放出大量的能量。总反应式如下：
C6H6O6+6O2
6CO2+6H2O+686千卡
葡萄糖在生物体内的分解代谢主要通过两个途径完成：
一、淀粉的水解 淀粉可用酸水解，水解的最终产物是葡萄糖。 淀粉酶也可催化淀粉的水解。
1、α-淀粉酶 又称液淀粉酶或糊精淀粉酶，只能水解α-1，4糖苷键。产物：含有
6个葡萄糖分子的单位和糊精。主要存在于人和动物体内。 2、β-淀粉酶
又称糖化酶或生糖淀粉酶，只能水解α-1，4糖苷键。产物：麦芽糖 和糊精。主要存在于植物种子和块根内。 3、葡萄糖淀粉酶
ATP。 3、糖酵解的生理意义
（1）糖酵解是缺氧条件下机体获得能量的主要方式。 （2）污水生物处理中缺氧环境时，微生物可通过加强糖酵解作用获得能量。 污泥消化的生化机理实际上就是有机物的无氧分解。 （3）糖酵解过程中的大量中间产物为有机物质的合成原料。 二、糖的有氧氧化
葡萄糖在有氧的条件下，通过丙酮酸生成乙酰CoA，再经三羧酸循环氧化成 二氧化碳和水。
糖酵解总反应式： 葡萄糖+2NAD++2ADP+2Pi——2丙酮酸+2H2O+2NADH+2H++2ATP
底物水平磷酸化：物质在脱氢或脱水过程中，产生高能代谢物质并直接将高 能代谢物中能量转移到ADP生成ATP的过程。
2、糖酵解的能量问题 产生4个ATP，消耗2个ATP，每一分子葡萄糖经酵解成2分子丙酮酸净得2个
分解代谢
（异化作用） 生物大分子分解为 生物小分子
物质代谢
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。
二、高能化合物 能量代谢是新陈代谢过程中不可缺少的内容，在能量代谢中，起关
键作用的是ATP循环。 ATP由腺嘌呤、核糖和3分子磷酸构成，3分子磷酸通过2个磷酸酐
键相连。 ATP-ADP循环是生物体内能量转换最基本的方式。 像ATP等有机化合物在水解时可释放出大量自由能，通常称为高能