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第第19-20章章 代谢总论代谢总论 代谢总论生物体的化学组成生物体的化学组成n糖、脂、蛋白、酶、维生素、核酸、激素糖、脂、蛋白、酶、维生素、核酸、激素n基本结构：一级与高级基本结构：一级与高级n基本性质：物理、化学基本性质：物理、化学n生理功能与作用机制生理功能与作用机制n基本概念与基本规律基本概念与基本规律温故知新温故知新代谢总论代谢的主要内容代谢的主要内容n物质与能量代谢物质与能量代谢：： 糖、脂、蛋白、核酸代谢糖、脂、蛋白、核酸代谢 、氧化磷酸化、氧化磷酸化n信息代谢信息代谢：复制、转录、翻译等：复制、转录、翻译等n代谢调控代谢调控代谢总论1 概述 1.1 定义定义代代谢谢(metabolism)又又称称新新陈陈代代谢谢，，是是生生物物体体内所有化学变化的总称内所有化学变化的总称包括合成代谢包括合成代谢(同化作用同化作用)和分解代谢和分解代谢(异化作用异化作用) 代谢总论新陈代谢新陈代谢(metabolism) 合成代谢合成代谢（同化作用）（同化作用） 分解代谢分解代谢（异化作用）（异化作用）生物小分子合成为生物小分子合成为生物大分子生物大分子需要能量需要能量释放能量释放能量生物大分子分解为生物大分子分解为生物小分子生物小分子能量能量代谢代谢物质代谢物质代谢代谢总论1.2 1.2 代谢途径代谢途径: :完成某一代谢过程的一组相互衔接的酶促反应。

完成某一代谢过程的一组相互衔接的酶促反应 代谢总论1.3 1.3 代谢途径的特点代谢途径的特点① ① 没有完全可逆的代谢途径没有完全可逆的代谢途径代谢总论代谢总论② ② 代谢途径的形式是多样的代谢途径的形式是多样的有直线型的，有分支型的，也有环形的有直线型的，有分支型的，也有环形的柠檬酸循环柠檬酸循环代谢总论③ ③ 代谢途径有确定的细胞定位代谢途径有确定的细胞定位区室化区室化糖酵解糖酵解————细胞质细胞质三羧酸循环三羧酸循环————线粒体基质线粒体基质氧化磷酸化氧化磷酸化————线粒体内膜线粒体内膜代谢总论④ ④ 代谢途径是相互沟通的代谢途径是相互沟通的代谢网络代谢网络协调进行，相互转化协调进行，相互转化⑤ ⑤ 代谢途径之间有能量关联代谢途径之间有能量关联合成代谢消耗能量，分解代谢释放能量合成代谢消耗能量，分解代谢释放能量代谢总论⑥ ⑥ 代谢途径的流量可调控代谢途径的流量可调控通过控制酶的活力与数量来实现通过控制酶的活力与数量来实现限速酶限速酶反馈抑制反馈抑制代谢总论2 2 合成代谢合成代谢 2.1 2.1 阶段性和趋异性阶段性和趋异性阶段性：阶段性：简简单单的的无无机机分分子子→生生物物小小分分子子→生生物物大大分分子子→ 各种生物结构各种生物结构趋异性：趋异性：随着合成代谢阶段的上升，倾向于产随着合成代谢阶段的上升，倾向于产生种类更多的产物。

生种类更多的产物 代谢总论2.2 2.2 营养依赖性营养依赖性必需的：必需的：人类不能自己合成，只能从食物中摄取的物质人类不能自己合成，只能从食物中摄取的物质n1010种必需氨基酸种必需氨基酸n维生素维生素n某些高不饱和脂肪酸某些高不饱和脂肪酸代谢总论2.3 2.3 需要能量推动需要能量推动合成代谢需要消耗能量合成代谢需要消耗能量合成生物小分子的能量直接来自合成生物小分子的能量直接来自ATPATP和和NADPHNADPH，，合成生物大分子直接来自核苷三磷酸合成生物大分子直接来自核苷三磷酸 主要用于活化前体或构件分子，以及用于还原步骤等主要用于活化前体或构件分子，以及用于还原步骤等 代谢总论① ① 模板指导组装模板指导组装：以先在的信息分子为模板以先在的信息分子为模板2.4 2.4 信息来源信息来源信息信息模板的序列模板的序列能量能量活化的构件分子或活化的构件分子或ATPATP自我组装过程：自我组装过程：一级结构一级结构高级结构高级结构信息信息一级结构一级结构能量能量非共价作用力非共价作用力（组装过程中释放的自由能）（组装过程中释放的自由能）②②酶促组装酶促组装其信息指令来自酶分子，不需要模板。

其信息指令来自酶分子，不需要模板代谢总论n三个阶段：三个阶段：生物大分子生物大分子乙酰辅酶乙酰辅酶A水解水解构件分子构件分子氧化氧化氧化氧化二氧化碳和水二氧化碳和水• 随着结构层次的降低，倾向产生少数共同的分解产随着结构层次的降低，倾向产生少数共同的分解产物，即具有物，即具有趋同性趋同性3 分解代谢分解代谢 3.1 阶段性和趋同性阶段性和趋同性代谢总论多糖多糖多糖多糖 脂肪脂肪脂肪脂肪 蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖 甘油＋脂肪酸甘油＋脂肪酸甘油＋脂肪酸甘油＋脂肪酸 氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸H HCOCO2 2TACTAC乙酰乙酰CoAOO2 2H H2 2OO能量能量代谢总论3.2 各个阶段的能量释放各个阶段的能量释放第一阶段：第一阶段：放能很少放能很少第二阶段：第二阶段：1/3推动推动ATP和和NADPH的合成的合成第三阶段：第三阶段：主要用于主要用于ATP的的合成。

合成代谢总论高能化合物高能化合物磷氧键型磷氧键型氮磷键型氮磷键型硫酯键型硫酯键型甲硫键型甲硫键型4.14.1高能化合物高能化合物4 代谢中的能量代谢中的能量P34代谢总论a)a) 酰基磷酸化合物酰基磷酸化合物乙酰磷酸乙酰磷酸10.1千卡千卡/摩尔摩尔3-磷酸甘油酸磷酸磷酸甘油酸磷酸11.8千卡千卡/摩尔摩尔①① 磷氧键型磷氧键型(-O-P-)代谢总论b)b)焦磷酸化合物焦磷酸化合物焦磷酸焦磷酸7.3千卡千卡/摩尔摩尔许多放能和需能反应以许多放能和需能反应以ATP相偶联代谢总论Glu + 氨氨 Gln GluATP ADP谷氨酰磷酸谷氨酰磷酸PiNH3谷氨酰胺谷氨酰胺代谢总论其它高能化合物其它高能化合物 三磷酸鸟苷（三磷酸鸟苷（GTPGTP））————参与蛋白质合成；参与蛋白质合成； 三磷酸尿苷（三磷酸尿苷（UTPUTP））————参与多糖合成；参与多糖合成； 三磷酸胞苷（三磷酸胞苷（CTPCTP））————参与脂类合成参与脂类合成代谢总论c)c)烯醇式磷酸化合物烯醇式磷酸化合物磷酸稀醇式丙酮酸磷酸稀醇式丙酮酸14.8千卡千卡/摩摩尔尔代谢总论②② 氮磷键型氮磷键型磷酸肌酸磷酸肌酸10.3千卡千卡/摩尔摩尔磷酸精氨酸磷酸精氨酸7.7千卡千卡/摩尔摩尔代谢总论磷酸肌酸磷酸肌酸：：高能物质高能物质ATP的能量储存库的能量储存库是易兴奋组织如肌肉、脑、神经等经唯一能起暂时储能作用是易兴奋组织如肌肉、脑、神经等经唯一能起暂时储能作用的物质。

的物质转移的唯一途径是转移的唯一途径是ADP-ATP途径代谢总论磷酸精氨酸磷酸精氨酸：：无脊柱动物（如昆虫）肌肉中的贮能物质无脊柱动物（如昆虫）肌肉中的贮能物质能在一定时间内给激烈活动的肌肉细胞提供能量需要，能在一定时间内给激烈活动的肌肉细胞提供能量需要，并维持并维持ATP的水平代谢总论C～～SCoAR酰基辅酶酰基辅酶A③③ 硫酯键型硫酯键型储存在酰基辅酶储存在酰基辅酶A中的能量被用于中的能量被用于酰基的转移酰基的转移代谢总论④④ 甲硫键型甲硫键型S-腺苷甲硫氨酸腺苷甲硫氨酸代谢总论4.2 ATP( (腺苷三磷酸腺苷三磷酸,adenosine triphosphate),adenosine triphosphate)代谢总论ATP+HATP+H2 2O O ADP+Pi △GADP+Pi △G＝＝-30.57kJ-30.57kJ／／mol mol ATP+HATP+H2 2O O AMP+PPi △GAMP+PPi △G＝＝-30.57kJ-30.57kJ／／molmolPPi+HPPi+H2 2O O 2Pi2Pi 　　　　△G△G＝＝-33.49kJ-33.49kJ／／molmol　 　代谢总论ATPATP所所释放的自由能可以直接用于推放的自由能可以直接用于推动体内任何体内任何一种需要一种需要输入自由能的反入自由能的反应. . 代谢总论 ATP的“共同中间体作用”P36代谢总论ATP是自由能的直接供应体而不是贮存形式。

是自由能的直接供应体而不是贮存形式动态平衡动态平衡代谢总论代谢总论5 5 代谢调节代谢调节n代代谢谢过过程程是是一一系系列列酶酶促促反反应应，，可可通通过过酶酶活活性和数量进行调节性和数量进行调节如如别别构构调调节节、、共共价价调调节节、、同同工工酶酶、、诱诱导导酶酶、、多酶体系等调节多酶体系等调节n神经和激素的调节也起着重要作用神经和激素的调节也起着重要作用代谢总论代谢是动态的代谢是动态的: :生物体内总是同时进行着分解代谢与合成代生物体内总是同时进行着分解代谢与合成代谢，分解老化的生物分子并合成新的分子谢，分解老化的生物分子并合成新的分子来代替即使体重保持不变，代谢也在不断地进行即使体重保持不变，代谢也在不断地进行代谢总论名词解释名词解释n腺苷三磷酸（腺苷三磷酸（ATP，，adenosine triphosphate））代谢总论。