高中生物竞赛课件生物化学代谢总论

第十七章

新陈代谢总论2Yoursitehere本章内容2新陈代谢概念新陈代谢途径新陈代谢特点新陈代谢反应类型研究新陈代谢的方法3Yoursitehere新陈代谢的概念

新陈代谢(metabolism)指生物体活细胞中所有化学变化的总称，

泛指生物活体不断与周围环境进行物质和能量交换的过程。44Yoursitehere55Yoursitehere新陈代谢包括：合成代谢合成代谢一般是指将简单的小分子物质转变成复杂的大分子物质的过程，是吸能反应。如：由简单的前体合成核酸、蛋白质、糖类、脂类等大分子的过程。分解代谢

分解代谢则是将复杂的大分子物质转变成小分子物质的过程，是放能反应。如：糖、脂肪、蛋白质降解成乳酸、乙酸、CO2、氨和脲的过程。66LOGOYoursitehere77LOGOYoursitehere分解代谢8生物氧化8Yoursitehere每一代谢作用都包含两个方面：能量代谢（energymetabolism）：

伴随着生物体的物质代谢所发生的一系列的能量转变称能量代谢。研究代谢过程中涉及能量转化、储存和利用的化学反应的总称。物质代谢（substancemetabolism）：

与物质转化、分解或合成有关的化学变化的总称，它与能量代谢紧密偶联的。99LOGOYoursitehere1010LOGOYoursitehere分解代谢和合成代谢间的能量关系1111Yoursitehere1）几种重要的能量载体分解代谢释放的能量转变为需能代谢的能量供给形式：ATP：含有高的磷酸基团转移势能。NAD(P)H：携带高能氢原子,提供还原力FMN、FAD：作为电子和氢原子的载体其中NAPH：提供还原力用于生物合成;NADH、FMN、FAD：主要作为生物氧化中电子和氢原子的载体，经呼吸链，用于产生ATP.12Yoursitehere2）生物化学中的还原力:分解代谢释放的能量以高能氢原子和电子的形式转移给需能的合成代谢。还原力(reduceingpower)：

指生物氧化还原反应中产生的作为还原剂的高能化合物，在代谢中具有重要意义。重要的还原力：

1）NAD(P)H+ANAD(P)++AH2

NAD(P)++H++eNAD(P)H2）FADH2(FMNH2)+AFAD+(FMN)++AH2

13Yoursitehere3）生物代谢类型根据生物对碳源可分为：自养生物(Autotrophs)：以大气中的CO2作为唯一碳源，如高等植物、光合细菌和蓝绿藻。异养生物(Heterotrophs)：依赖自养生物制造的有机物为碳源，如高等动物和多数微生物。按能量的要求可分为：光能型（phototrophs)：利用光能构建所有含碳分子的生物。化能型(chemotrophs)：利用复杂化合物分解释放的化学能合成所有含碳分子的生物。1214Yoursitehere自养生物和异养生物相互依存：二氧化碳和氧的循环

C、O2和CO2在自养生物和异养生物间不断循环，太阳能是驱动力。15Yoursitehere生物圈的氮循环各类生物通过不同的代谢方式协同作用，实现自然界的碳、氮、氧的物质循环16Yoursitehere本章内容2新陈代谢概念新陈代谢途径新陈代谢特点新陈代谢反应类型研究新陈代谢的方法17Yoursitehere新陈代谢途径新陈代谢途径：

物质合成或分解代谢所经历的一系列酶促反应的总过程，即有严格顺序的一系列生化反应。如：葡萄糖酵解途径。代谢物：

统指代谢反应中任一反应物、中间产物或产物。1318Yoursitehere1直线途径：1419Yoursitehere2.分支途径：酶aEDCB酶b酶c酶dA1520LOGOYoursitehere3循环途径：1621Yoursitehere本章内容2新陈代谢概念新陈代谢途径新陈代谢特点新陈代谢反应类型研究新陈代谢的方法22Yoursitehere（一）代谢的总轮廓特征1、分解代谢汇聚到少数几个终产物：可分3个阶段：1）蛋白质、多糖、脂类等先降解成元件分子：蛋白质→氨基酸多糖→戊糖或己糖2）元件分子降解成更简单的、少数几种共同中间物：戊糖、己糖、甘油→丙酮酸→乙酰CoA3)中间物最终降解成CO2、H2O、NH3等小分子。乙酰CoA→三羧酸循环(TCA)→CO2+H2O23Yoursitehere2、合成代谢分叉产生许多产物：分3个阶段：1）以分解代谢终产物小分子为合成的前体（原料）;2）先合成各种生物大分子的构件分子;3）从元件分子合成大分子。24LOGOYoursitehere三羧酸循环乙酰CoA代谢的轮廓25Yoursitehere（二）代谢特点：1、严格的细胞内定位：通过胞内酶布局的区域化而实现

细胞部位代谢途径三羧酸循环线粒体电子传递与氧化磷酸化脂肪酸氧化氨基酸分解代谢酵解胞液脂肪酸合成糖异生（部分步骤）内质网脂类合成细胞核DNA复制、RNA合成糖原颗粒糖原合成与降解

26Yoursitehere新陈代谢的特点2、在温和的条件下，特异的酶促反应；3、代谢间关联（两用途径、中间产物的联系）4、严格的反应顺序1727Yoursitehere5.高效率的调控机构限速步骤：不可逆反应、为直线或分支途径第一步反应。关键酶：催化限速步骤的酶。

1828Yoursitehere调控层次：整体水平：主要靠激素或激素伴同神经系统进行的综合调节.细胞水平：主要通过胞内酶布局的区域化而实现.分子水平：主要通过：对酶量:酶合成的调控（酶基因表达的调控：阻遏或诱导）对酶活:共价修饰、别构调节、反馈抑制、酶原激活29Yoursitehere本章内容2新陈代谢概念新陈代谢途径新陈代谢特点新陈代谢反应类型研究新陈代谢的方法30Yoursitehere（一）类型：代谢过程所包含的化学反应数目多，但反应的类型却较少：1、氧化还原反应：

氧化反应：脱氢、脱电子、加氧；

还原反应：加氢、加电子、脱氧；

X-2H+Y→X+Y-2H2、水解反应：以水分子为受体的基团转移

X-Y+H2O→X-OH+Y-H31Yoursitehere

3、基团转移反应：

供体与受体间基团或原子的交换转移。包括：转甲基、转磷酸基、转氨基等。

X-Y+Z-H→X-H+Z-Y4、裂合反应：即消除与加合反应。

R-COOH→RH+CO2

32Yoursitehere5、异构反应：分子内基团或原子重排。

X→Y6、合成反应

nAA→pr

33Yoursitehere（二）常见的反应机理：大致分为六类；1、基团转移反应：实质为亲核取代反应：亲电子基团A从亲核体X：转移到另一亲核体Y：

Y：+A—X→Y—A+X：亲核基团：有较多电子并可提供电子的基团；一般较强的为攻击基团；较弱的为离去基团。亲电基团：需要电子的缺电子基团。34LOGOYoursitehere攻击性的亲核基团Z在W离去前，形成共价中间体。如：酰基、磷酰基、葡萄糖基转移35LOGOYoursitehere2、氧化还原反应：实质为电子的得失反应。多由脱氢酶或氧化酶催化，辅酶为CoⅠ和CoⅡ及黄素辅酶,在代谢过程中非常重要：36Yoursitehere脱氢酶催化：一对电子和H的离去，电子的最终受体常是分子氧（O2）。37Yoursitehere3、消除反应：实质是单键饱和中心发生消除反应生成C=C双键。消除的分子多为H2O、NH3、R-OH、R-NH2。有三种机制：1）协同机制：38Yoursitehere2）碳正离子机制：酶进行酸性催化时，3）碳负离子机制：酶进行碱性催化时，生物体内多发生反式消除：39Yoursitehere4、异构化反应：分子内因氢原子的移位而发生的双键位置的改变。多由异构化酶催化，如：醛糖-酮糖互变反应：40Yoursitehere5、分子重排反应实质是碳骨架发生变化，C-C键断裂，形成新物质，多由变位酶催化，辅基是B12衍生物。常见于脂类和氨基酸氧化中：41LOGOYoursitehere6、C-C键的断裂和形成：分解代谢：以C-C断裂为基础，如：葡糖→CO2合成代谢：以C-C形成为基础，包括亲核的负碳离子攻击亲电子的正碳原子（醛、酮、酯、CO2的羰基碳原子）42Yoursitehere本章内容2新陈代谢概念新陈代谢途径新陈代谢特点新陈代谢反应类型研究新陈代谢的方法43Yoursitehere研究新陈代谢的方法活体内与活体外实验：1）在活体内（invivo）：

生物体内：动物实验。2）在活体外（invitro)：在试管内进行：组织切片、组织匀浆液、组织提取液、细胞培养等。1944Yoursitehere2、同位素示踪法：同位素：

原子序数相同、原子量不同的几种元素。包括：（1）稳定同位素：不衰变、无辐射的天然同位素。如：2H、15N、18O等；（2）放射性同位素：衰变中有射线辐射的同位素。常用的有：氚（3H）、14C、32P、35S、125I等。12.1年5568年14天87天60天2045Yoursitehere仪器：

脉冲探测仪、γ-计数器、液体闪烁计数器等。特点：

特异性强、灵敏度高、方法简便。注意个人防护。

46Yoursitehere3、代谢途径阻断等方法1）观察