生物化学-第7章 代谢总论.pdf

第六章代谢总论内容提要 一、新陈代谢二、生物能学新陈代谢1、新陈代谢概念新陈代谢（简称代谢metabo lism）:是指活细胞中 所有化学变化的总称。狭义的代谢概念：是指物质在细胞中的合成与分 解作用；是细胞内所发生的、有组织的、一系列酶促反应过 程。广义的代谢概念：泛指生物体与外界不断交换 物质的过程。它包括消化、吸收、中间代谢以及排泄等 过程。2、新陈代谢的内容包括物质代谢和能量代谢两方面O物质代谢：着重讨论各种生物物质（糖、脂、蛋白质及 核酸等）在细胞内发生酶促转化的途径及调 控机理。它包括细胞自身旧物质的分解和新 物质的形成。能量代谢：着重讨论光能或化学能在细胞中向生物 能转化的原理和过程，以及生命活动 对能量的利曲_ _按照物质转化的方向，代谢又可分为：分解代谢：有机物在细胞内发生分解的过程。它 释放化学能，并转化成生物能(ATP)。合成代谢：活细胞从内、外环境取得原料，合成 自身的结构物质、储存物质和生理活 性物质等的过程是合成代谢。它需要 供给能量。富含能量 的营养物 糖类 脂肪 蛋白质分解代谢能量释放以 后的终产物 C02 h2o nh3ADP+HPOt NAD，NADP+FADATP NADH NADPH FADH.化学能细胞大分子 蛋白质 多糖 脂质 核酸体基糖肪氮 前氨单脂含物质代谢与能量代谢的统一物的陈谢 生体新代合成代谢（同化作用）、分解代谢（异化作用）生物小分子合成生物大分子、需要能量能量代谢释放能物质%谢生物大分子分解为生物小分寸二者相辅相成，研究物质代谢就是研究能量代谢无论是分解代谢还是合成代谢、是能量代谢 还是物质代谢，它们都是由酶催化的连续反应过 程，这一系列的酶促反应称为中间代谢。代谢反应中任何一反应物、中间物或产物都称为代 谢物。E2 E3 E4 E5 En如：S4B C-D P从S到P之间的一系列过渡产物称为中间产物。3、代谢的过程（1）分解代谢的一般过程（分四个阶 段）：1）生物大分子的降解，即消化过程。2）单体分子的初步降解阶段.3）乙酰基完全分解阶段TCA循环。4）氢的燃烧阶段电子传递过程及氧 化磷酸化作用。消化作用（digestio n）：是活细胞对胞外大 分子营养物质进行酶促降解的生化过程。图10-3分解代谢总观（2）合成代谢的一般过程（分三个阶段）：1）原料准备阶段：主要通过分解代谢供应。2）单体分子的合成阶段。3）生物大分子的合成阶段。不同生物新陈代谢的共性生物虽然形貌各异，习性万千，但体内的新陈代谢 却有着许多相同之处。(1)、代谢途径大同小异 各类生物的物质的代谢途径十分相似 异也有偏向低等的厌氧生物尚没有发展出好氧代谢途径，而高 等生物包括好氧细菌都发展出了更为高效的好氧代 谢，但同时保存了厌氧代谢途径。（2）反应步骤繁多，具有严格的顺序性OH OHHO H FRUCTOSEGLUCOSERIBOSE-P ISOMERASEPHATEPHOSPHOGLUCONATE LACTONASEGLUCOSE-6-PHOSPHATE z DEHYDROGENASE NADPH-6-PHOSPHOGLUCONO-6-LACTONEDSPHOGLUCONATE DROGENASEH C02：-ENTi：iE FHCiSPHaTE FQ.THW总丫I?H2-0-pH-C-OH HO-C-HXYLUL0SE-5-PH0SPHATEh2aoHXYLULOSE-5-PHOSPHATE(NSKETOLASE)GLYCERALDEHYDE-3-PHOSPHATEc 普巴，9黑hexokinase GLUCOKINASE j-ADP蹲.PNADP*)H OH.GLUCOSE-G-PHOSPHATEGLUCONATE/bGLUC0SE；6PIGLUCOSEATP.PEPPHOSPHOGLUCOSE ISOMERASE八。叫07H 0HO HFRUCTOSE-e-PHOSPHATEADP.AMP,HEXOSEDIPHOS-ATP PHOSPHOFRUCTOKINASE ADRP-O-HgC/OH hXJLJIS/cho-o-p HO HFRUCT0SE-1.6-DIPH0SPHATE，ATP HEXOKINASEADPMANN0SE-6-P ISOMERASEMANNOSEMANNOSE-8.PHOSPHATEFRUCTOSE BISPHOSPHATE ALDOLASE J,FRUCT05E-1.6-P2 O=C-HH-C-OHH2C-O-PIGLYCOLYSIGLYCERALDEHYDE-3-PH0SPHATEh2c-ohGLYCEROLATPJ GLYCEROL KINASEADP1_ 卜 NAD*H2C-OH军:瀛幅蓝留p,NADHH2C-OPDIHYDROXYACETONE PHOSPHATE温1GLYCERALDEHYDE3P DEHYDROGENASEGLYCEROL-3-PHOSPHATENAD*NADHCOOP H-C-OH H2C-O-PBIPHOSFWGLYCERATE MUTASE1.3-BISPHOSPHOGLYCERATE3-PHOSPHOGLYCERATE KINASECOOH H-C-OH H2C-O-Pp-I反应物Ix I产物任何状态下 AG=AG+RTInK 4G。一这一反应在标准状态(pH=O,25,1atm)的自由能变化 K=B/A简单物质确实能够在生物体内自发转 化为复杂物质（G0）?0,否三、代谢的研究方法通过巧妙的实验设计、严密的逻辑推断与重复性的验证。将含有放射性同位素的物质参与代谢反应，测试该基团 在不同物质间的转移情况，来认识代谢过程。例As 2H o-Q OIPHO o3-B OIPHO-o-32Y OIPHO高能化合物ATP.B.整体方法纯化合物典型案例脂肪酸的B氧化排泄物的化 学分析典型案例 c.组织提取法 糖代谢、生物氧化等等向该试管中加入纯化合物（如葡萄糖）分析各类代 谢中间产物及酶，逻辑推断。D.自由能判断（逻辑判断）宏观世界的热力学规律在微观生物体细胞内仍然适用。A.热力学定律与自由能剧?|内能的传递方式一能量的传 递形式功|?动能、势能转化和传递的方式 包括机械功、电功、化学功等热力学第一定律（能量转化与守恒定律）热力学第二定律（能量传递的方向性定律）自由能规律G=H-TS根据自由能变化可以判断中间物质代谢方向 4G=0时，W=0,该反应过程为可逆过程 G0时，W0,该反应不可自发进行，必须吸收外 来能量才能进行，同时，该反应的逆过程可以自发进行。提问：在代谢过程分析时，中间产物有A、B、C、D、E,如果G分别为3、5、7、4、2,请判断自发反应的顺序？答案：GVO 7f 5 f 4 f 3-2C一B一D-A 一E