小结-代谢总论
代谢总论
2.氧化还原电势（位）
在分解代谢的反应中，糖、脂和氨基酸被氧 化常与另一个分子的还原相耦联。 例如:在脱氢酶催化的生物氧化反应中氧化反 应释放的电子常常转移给NAD＋或 NADP＋， 生成还原型辅酶NADH和NADPH。
——氧化还原反应：
• A还原剂＋B氧化剂 ＝ A氧化剂＋B还原剂
•还原剂：失去电子被氧化的分子； •氧化剂：接受电子被还原的分子。 •氧化还原能力可用氧化还原电位定量表示。 氧化还原电位：样品半电对（氧化态/还原态） 与标准半电对（ H+ /H）电势差。
ATP←→ADP+ Pi
ATP的利用方式
ATP的消耗与其它分子的生物合成相耦联。
Ⅰ、末端磷酸基()与部分能量同时转移给反应物。 ATP + 6-磷酸果糖→ 1，6-双磷酸果糖 + ADP Ⅱ、ATP水解为ADP及Pi，释放的能量供离子转运、 肌肉收缩、羧化反应等，但磷酸基并不出现于反应 物中。 ATP + 丙酮酸+ CO2 →ADP + Pi + 草酰乙酸
C，pH=7)下的标准自由能变化
ΔG° ˊ = -2.303RTlgK
Hale Waihona Puke K=[C][D]/[A][B]
DG——评价在特定细胞内一个反应的自发性和 方向的标准。 活细胞中的反应 ， DD G值至少应当是稍负的值； • 如果DG为负值 （ G < 0），反应可自发进行， 是个放能反应； 不可逆反应 DG是负值，而且其绝对值数值应当很 大 • 如果DG为正值（DG > 0），反应需要外界提 供能量才能进行，表明是个耗能反应。 —— 代谢中的不可逆反应是代谢交通中的瓶颈， 控制着代谢的进程。 • 如果DG为零（DG =0），体系处于平衡状态。 代谢途径中的调控部位一般都是代谢中的不可逆 反应，催化这些反应的酶都受到某种方式的调控。
第19章代谢总论
第十九章代谢总论第一节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，代谢途径的个别步骤称作中间代谢，个别步骤的产物称作中间产物。
新陈代谢的主要作用有:获取营养物质，并将其转化为自身所需的物质，称作合成代谢;分解营养物质提供生命活动所需的能量，称作分解代谢;合成代谢和分解代谢的调控步骤通常由不同的酶催化，分解代谢中大量释放能量的反应通常是不可逆的，在合成代谢中，这样的步骤需要输入能量来完成。
有时，合成代谢和分解代谢可以在不同的细胞器中进行。
有些代谢环节是合成代谢和分解代谢共同利用的，称作两用代谢途径，如柠檬酸循环就是两用代谢途径。
二、代谢途径的一览图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。
三、代谢途径的类型(a)多种游离酶构成的代谢途径;(b)多酶复合体构成的代谢途径;(c)膜结合酶构成的代谢途径。
四、分解代谢的三个阶段五、能量代谢在新陈代谢中的重要地位六、辅酶I 和辅酶Ⅱ的的递能作用七、FMN 和FAD 的递能作用八、辅酶A 在能量代谢中的作用九、分解代谢和合成代谢的调控代谢途径的区域化细胞提取液的离心分离第二节代谢中常见的有机反应机制有机化学反应常涉及共价键的断裂。
共价键断裂时，若两个电子分开，称作均裂断裂，产生不稳定基团，常见于氧化还原反应。
若两个电子不分开，称作异裂断裂，如C-H 键断裂，电子对通常留在碳原子一侧（碳原子的电负性大于氢原子），形成碳负离子和氢离子，富电子的碳负离子为亲核基团，容易与缺电子的亲电基团发生反应。
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。
[医学]代谢总论
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通过NADPH循 环从分解代谢 中将电子和氢 原子（能量） 传递到合成代 谢中。
六、FMN和FAD的递能作用
在氧化还原反应，特别是在氧化呼吸链中起着传递电子和氢原子的作用。
七、辅酶A在能量代谢中的作用
辅酶A
功能——酰基转移酶辅酶，传递酰基 在脂类与糖类代谢中起重要的作用
八、新陈代谢的调节
代谢的调节分三个水平：分子水平，细胞水平和整体水平。
3. 同位素示踪法
用14C标记CO2,培养绿藻，提 取液进行双向纸层析，放射 自显影，发现放射性最早出 现在3-磷酸甘油酸(PGA)， 随后出现在其他中间物。
•
科学家通过同位素示踪法证明，生物集体虽然从表 面上看，保持着恒定状态，但是实际上并不是恒定 不变的，生物有机体在不断地进行新陈代谢，体内 各种物质在不断地更新。
•[医学]代谢总论
3.新陈代谢的特点
（1） 不同生物的代谢大同小异
大同 •
各类生物的物质的代谢途径十分相似
为什么具有许多相同之处呢？ 共同的祖先！
小异 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； （3） 与环境相适应，自动调节；
实质是电子的得失，在生物化学反应中十分普遍，
从代谢物转移的电子，通过一系列的传递体转移到氧， 并伴随能量的释放。
（三）消除、异构化及重排反应
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。
2. 生物圈自养生物和异养生物间氧和二氧化碳的循环
代谢总论
第十七章代谢总论生物技术0903班孔晨凌、吴建东、韩于冰、金风、陈广牵、李孟潇、曹腾飞1、新陈代谢的定义新陈代谢又称代谢(metabolism)，是生物体内所有化学变化的总称。
代谢是生命的基本特征。
2、代谢的分类代谢包括合成代谢和分解代谢，二者是相辅相成的，它们的平衡使生物体既保持自身的稳定，又能不断更新，以适应环境（两者不互为逆反应）；也可分为物质代谢和能量代谢。
合成代谢又称同化作用：由小分子合成大分子，还原反应，消耗能量。
分解代谢又称异化作用：由大分子分解成小分子，氧化反应，排出体外。
物质代谢：物质的分解、合成、转换的化学变化。
能量代谢：能量的转化、释放、利用的化学变化。
物质代谢：能量代谢：生物分子：脂肪多糖蛋白质基本组成：甘油、脂肪酸葡萄糖、其他糖氨基酸常见中间产物：丙酮酸乙酰辅酶ATCA最终产物：H2O CO2 NH3葡萄糖软脂酸丙氨酸4H 7H20 NH3 2CH3COCOOH丙酮酸8CoA-SH CH3COCOOH2CO2 4H2CoA-SH28H CO2 2HCoA-SH 2CH3CO-SCoA乙酰辅酶A 8CH3CO-SCoA CH3CO-SCoACH3CO-SCoA+H2OCoA-SHTCA循环+H20 2CO28H3、代谢的意义1）降解来自环境的营养物质或捕获太阳能以提供自由能2）将营养物质转变为构筑细胞的大分子的构件分子3）合成生物大分子4）产生其他生物活性分子5）提供生命活动所需的一切能量4、细胞代谢的基本特征1）构成细胞代谢的所有反应基本上都是酶催化的。
2）一些酶（2-20个左右）彼此关连，构成多酶体系或酶复合体。
前一个酶的作用产物成为下一个酶的底物。
3）由多酶体系或多酶复合体联合催化的一系列化学变化称为代谢途径。
一般而言，途径中的的每一步均只导致一个小的特征性变化，这些变化往往只涉及除去、转化或加上一个特殊的原子或基团。
4）生物氧化过程逐步放出能量。
5）细胞代谢途径是彼此关联的。
代谢总论
17
磷酸稀醇式化合物
COO- O 磷酸稀醇式丙酮酸 C －O～P－OCH2
O-
18
(2)氮磷键型(-N~P) 胍基磷酸化合物
O HN～P－O-
O
HN～P－OOC＝NH NH (CH2)3 + HC－NH3 COO19
OC＝NH
磷酸肌酸 N－CH3 CH2－COO-
磷酸精氨酸
(3)硫酯键型(-C~S或-O ~S)
2
（一）分解代谢和合成代谢、物质代谢和能量代谢
生物小分子合成为生 物大分子 需要能量 释放能量 分解代谢 （异化作用） 能量 代谢
合成代谢
（同化作用）
新陈代谢
物质代谢
生物大分子分解为 生物小分子
3
物质代谢特点
同一种物质，分解代谢和合成代谢选择不同的 途径，使代谢增加了灵活性和应变能力。 同一种物质的两种过程是在细胞的不同部位进 行（真核细胞中常见）。 代谢物（中间产物）； 中间代谢； 主要代谢途径； 两用代谢途径；
标准自由能变化为－7.3千卡/摩尔（－30.5千焦/摩尔)
22
（1）ATP是生物能存在的主要形式 37页 ATP的结构特性
ATP－ ADP＋Pi ATP－ AMP＋Pi~ Pi － － －
－
酸酐键共振稳定性小 酸酐键磷酸基团之间相邻的负电荷之间相互排斥。 ADP＋Pi比ATP具有更大的共振稳定性。
28
思考题：
1.新陈代谢的特点? 2.利用自由能判断反应的进行方向? 3.高能化合物、高能磷酸化合物？ 4.ATP在能量转运中的地位和作用？磷酸肌 酸、磷酸精氨酸的贮能作用 下册第22页：2,6 第44页3,4，6
29
B
C
D
常用稳定同位素：2H,15N,13C,18O 常用放射性同位素：3H,32P,14C
第八章代谢总论及生物能
第八章代谢总论及生物能一、新陈代谢二、新陈代谢的特点和调节三、生物能及高能化合物一、新陈代谢(代谢 Metabolism )新陈代谢:营养物质在生物体内所经历的一切化学变化总称为新陈代谢。
实质：错综复杂的化学反应相互配合，彼此协调，对周围转环境高度适应而成的一个有规律的总过程。
代谢的功能：从环境中获得营养转变为自身需要的结构元件装配成自身的大分子形成或分解生物特殊功能所需的生物分子提供生命所需的一切能量。
（二）分类同一种物质，分解代谢和合成代谢选择不同的途径，使代谢增加了灵活性和应变能力。
同一种物质的两种过程并非都是在细胞的相同部位进行。
两用代谢途径；二、新陈代谢的特点与调节1.新陈代谢的特点步骤繁多、彼此协调，逐步进行，有严格顺序性；各代谢途径相互交接，形成物质与能量的网络化交流系统。
精密的调控机制保证机体最经济地利用物质和能量。
各代谢途径之间存在许多重复出现的基元在温和条件下进行(由酶催化)；2. 新陈代谢的调节分子水平（反应物、产物）细胞水平（反应的定位,代谢途径分隔控制）整体水平（激素和神经调节，合理分工安排）基因表达的调控三、生物能及高能化合物概念：是一种能能够被生物细胞直接利用的特殊能量形式。
化学本质：是存储于ATP分子焦磷酸键中的化学能。
（二）高能化合物一般将水解时能够释放 20.9 kJ /mol（5千卡/mol)以上自由能的化合物称为高能化合物。
高能键：在分子中用“~”表示2.高能磷酸化合物机体内有许多磷酸化合物，当其磷酰基水解的时候，释放出大量的自由能。
这类化合物称作高能磷酸化合物。
（1）ATP（2）磷酸肌酸、磷酸精氨酸（1）ATP是生物能存在的主要形式① ATP作为生物能源具有的特点ATP是一种瞬时自由能供体（能量中转站），不是能量存储形式。
ATP、ADP和Pi在细胞内处于动态平衡状态，ATP和ADP循环速率非常快。
②ATP的特殊作用ATP末端磷酸基团水解可以释放能量，通过酶和其它生物化学反应相偶联，使多数不能自发进行的反应得以顺利进行。
第十八章-代谢总论
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
ห้องสมุดไป่ตู้
分解代谢和合成代谢
代谢途径的三种组织方式
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，至少存在1个限速
步骤 ④ 一条代谢途径上的酶以特定的方式组织在一起 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化的 ⑦ 不同的生物使用不同的途径获取能量和碳源
确定一条代谢途径之中的底物、中间 代谢物和终产物的结构、名称和反应 的类型。
确定一个酶促反应的调节机制。
代谢组和代谢组学
代谢组和代谢组学是随着基因组学和蛋白质组学 的发展而产生的两个与代谢有关的新名词。
代谢组也叫做小分子清单，是指反映细胞状态的 各种小分子的样式，包括所有代谢过程的总和以 及相关的细胞过程。它是基因组和蛋白质组表达 对细胞环境的反应。如果基因组代表可能是什么， 那么，蛋白质组代表的是表达的是什么，而代谢 组表示的则是细胞或组织的当前状况是什么。
代谢组学就是研究单个细胞或组织内所有小分子 成分及其波动规律的一门学科。
基因组、蛋白质组和代谢组之间的关系
代谢途径中酶的三种组织方式
底物通道运输
在某些多酶复合体和多功能酶的各个活性中心之间， 存在一种专门的通道，以便让前一个酶反应产生的中 间代谢物直接转移到下一个酶的活性中心并被利用， 这种运输反应中间物的过程称为底物通道运输。
底物通道运输有许多好处，主要包括：（1）减少反应 中间物的运输时间；（2）由于中间物没有离开酶而释 放到溶液中，因此可防止反应中间物因扩散作用造成 的损失；（3）使不稳定的中间物接触不到溶剂；（4） 隔离对细胞有毒性的反应中间物；（5）克服不利的反 应平衡；（6）阻止反应中间物流入到其他竞争性代谢 途径；（7）防止过量的反应中间物的堆积；（8）有 利于协调对整条代谢途径的调节
生物化学第7章、代谢总论
二,能量代谢在新陈代谢中的重要地位
1.机体内捕获和贮存自由能的分子主要是ATP. 2.自由能:能够用于做功的能量.
ATP 太阳能 化学能 ADP+Pi 生物合成 细胞运动 膜运输
3.机体在分解代谢中产生自由能的过程可以大致 分为三个阶段: Ⅰ,由营养物的大分子分解为较小的分子; Ⅱ,小分子进一步转变为少数几种共同物质(如 乙酰-CoA); Ⅲ,由柠檬酸循环和氧化磷酸化两个共同代谢途 径组成,是形成ATP的主要阶段.
4. ATP不断地处于动 态平衡的周转之中. 它是一种传递能量的 分子. 5.能够提供能量的核苷 酸类分子除ATP外,还 有GTP,CTP,UTP等. GTP:蛋白质的生物 合成 CTP:磷脂酰胆碱,磷 脂酰乙醇胺的合成 UTP:糖原合成
能量转换与利用
三,辅酶Ⅰ和辅酶Ⅱ的递能作用
脱氢酶将脱下的氢原子和电子传递给辅酶Ⅰ和辅 酶Ⅱ,还原型的辅酶Ⅰ(NADH)和辅酶Ⅱ (NADPH)再将自由能转移给生物合成中需要能 量/还原力的反应.
第七章,代谢总论
相关概念:
1,新陈代谢(metabolism):简称代谢, 生物体内一切化学变化的总称. 2,代谢中间产物:代谢过程中连续转变 着的酶促产物. 3,中间代谢:代谢过程中的个别步骤, 个别环节. 4,主要代谢途径:新陈代谢途径包括的 生物界中具有普遍性的共同规律.
பைடு நூலகம்
一,分解代谢和合成代谢
3.分子水平
酶的调节是最基本的代谢调节,包括酶的数量的 调节和酶活性的调节. ①酶的数量的调节:受到合成与降解速率的控制. ②酶活性的调节:变构效应,共价修饰等.
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四,FMN和FAD的递能作用
FMN和FAD也都能接受两个氢原子,在氧化还原 反应中,特别在氧化呼吸链中起着重要的传递电 子或氢原子的作用.
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小结
体内各种物质代谢相互联系并相互制约。
体内物质代谢的特点：①整体性；
②在精细调节下进行；③各组织器官物质代谢各具特征；④代谢物具共同的代谢池；⑤ATP是机体能量储存和利用的共同形式；⑥NADPH提供合成代谢所需的还原力。
各代谢途径之间可通过共同枢纽性中间产物互相联系和转变。
糖、脂肪、蛋白质等作为能源物质在供应能量上可互相代替，互相制约，但不能完全互相转变。
各组织、器官有独特的代谢方式以完成特定功能。
肝所具有的代谢特点使其成为通过糖、脂和氨基酸代谢途径与肝外组织联系、分配资源、调整物质代谢的“中枢”器官。
在进化过程中，代谢调节发生分为三级水平，即细胞、激素和中枢神经系统主导下通过激素实现的整体调节。
细胞水平调节主要通过调节关键酶的活性实现，其中通过改变现有酶分子的结构调节酶活性的方式，包括酶的变构调节及酶蛋白的化学修饰调节，发生较快。
也可通过改变酶的含量影响酶活性，调节缓慢而持久。
两种调节各有作用、相辅相成。
激素水平调节中，激素与靶细胞受体特异结合，将代谢信号转化为细胞内一系列信号转导级联过程，最终表现出激素的生物学效应。
激素可分为膜受体激素及胞内受体激素。
前者为蛋白质、多肽及儿茶酚胺类激素，具亲水性，需结合膜受体才能将信号跨膜传递进入细胞。
后者为疏水性激素，可透过细胞膜与胞内受体（大多在核内）结合，作为转录因子与DNA上特定激素反应元件（HRE）结合，以调控特定基因的表达。
整体调节是指神经系统通过内分泌腺间接调节代谢和直接影响组织、器官以调节代谢的方式，维持机体代谢稳态。
饥饿及应激时通过整体调节改变多种激素分泌，引起体内物质代谢的改变。
代谢组学是通过内源性代谢组分的定性和定量分析，研究生命体或生物样本在不同时间﹑不同环境、健康与病理、干预前后等状况下，代谢组或目标代谢组分的变化及其规律。
正常食欲、进食和能量消耗的平衡受到神经、内分泌系统复杂调节，肥胖是物质/能量代谢调节失衡引起的代谢紊乱，还是导致2型糖尿病、心脑血管疾病等的主要病因。