物质代谢与能量代谢的关系ee

二、绿色植物的光合作用（photosynthesis） • 生命世界最初的能量来源于太阳能。 • 光合作用是自然界通过自养生物（绿色植 物和光合细菌）将光能转变为化学能的主 要途径。 • 叶绿体是绿色植物光合作用的器官。
三、生物氧化——细胞主要的获能方式 1、生物氧化的概念 • 是指糖、脂类、蛋白质等有机化合物在细 胞内氧化分解为CO2和H2O，并释放能量 的过程。 • 它包括一系列氧化还原反应，体内所需能 它包括一系列氧化还原反应， 量大部分来自有机物的氧化。 量大部分来自有机物的氧化。
说明 物质代谢和能量代谢是密不可分的
细胞的能量货币—— ATP 绿色植物的光合作用 生物氧化 生物体内的代谢网络
一、生物的能量通用货币—ATP
1. 结构特性 ATP（腺苷三磷酸）是一分子腺嘌呤、一分子 （腺苷三磷酸）是一分子腺嘌呤、 核糖和三个相连的磷酸基团构成的核苷酸。 核糖和三个相连的磷酸基团构成的核苷酸。
FAD FADH2 H2 O
琥珀酸脱氢酶
延胡索酸酶
苹果酸 脱氢酶
NAD+
NADH+H+ 草酰乙酸
O CH3-C-SCoA
CoASH
脱水
三羧酸循环 （TCA） ）
柠檬酸 草酰乙酸
NADH
NAD+
•柠檬酸的 生成阶段
顺乌头酸
苹果酸
异柠檬酸
NAD+
NADH +CO2
H2O
•草酰乙酸 再生阶段
延胡索酸
•氧化脱 羧阶段
物质代谢与能量代谢的关系
新陈代谢 定义： 营养物质在生物体内所经历的一切化学变化 作用：
1.从周围环境中获取营养物质 1.从周围环境中获取营养物质 2.将外界营养物质转变为自身需要的物质或结构单元 2.将外界营养物质转变为自身需要的物质或结构单元 3.将结构单元组装成自身可利用的大分子 3.将结构单元组装成自身可利用的大分子 4.形成或分解功能分子 4.形成或分解功能分子 5.提供生命体需要的能量
（3）电子传递与氧化磷酸化 电子传递过程： 电子传递过程：指还原型的辅酶通过电子传递再氧 化的过程。 化的过程。 电子传递链：是指由一系列具有氧化还原作用的电 电子传递链： 子载体组成， 子载体组成，并且按其对电子亲和力递增的顺序 排列，即电子从NADH到氧的方向传递。 排列，即电子从NADH到氧的方向传递。 NADH到氧的方向传递 氧化磷酸化： 氧化磷酸化：指电子沿电子传递链传递过程中伴随 ADP磷酸化而生成ATP的作用 磷酸化而生成ATP的作用。 ADP磷酸化而生成ATP的作用。
四、生物体内的代谢网络
（1）糖酵解 糖酵解的定义：在酶的作用下，葡萄糖生成丙酮 酸、NADH及少量ATP的过程。 己糖的磷酸化 糖酵解的三个阶段： 磷酸己糖的裂解 ATP和丙酮酸的生成
第一阶段： 第一阶段：葡萄糖的磷酸化
ATP
ADP
己糖激酶 磷酸葡萄糖 异构酶A NhomakorabeaP磷酸果 糖激酶
ADP
第二阶段： 第二阶段： 磷酸己糖的裂解
α－酮戊二酸
FADH2
NAD+
NADH +CO2
琥珀酸
FAD
GTP
琥珀酰CoA 琥珀酰
三羧酸循环的8个反应可写成一个化学平衡方 式，总反应式为： 乙酰CoA + 2H2O + FAD + GDP + Pi → 2CO2 + 3NADH + 3H+ + FADH2 + CoA-SH 在动物中，琥珀酰CoA合成酶反应形成的 GTP在能量上与ATP相等。
ADP ATP
乳酸
NAD+ NADH+H+ ATP ADP E3
3-磷酸甘油酸 磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸 磷酸甘油酸
丙酮酸
磷酸烯醇式丙酮酸
小结 糖酵解是一个不需氧的产能过程 产能的方式和数量 方式： 方式：底物水平磷酸化 净生成ATP数量：从G开始 ×2-2= 2ATP 数量： 开始2× 净生成 数量 开始 从Gn开始 ×2-1= 3ATP 开始2× 开始 生 理 意 义 1.是 是 2.是 是 氧 氧 的 的 能量的 的 ： ： 方式 能
醛缩酶
丙糖磷酸 异构酶
第三阶段：磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸和ATP的生成 第三阶段：磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸和 的生成
NAD+ Pi
3-磷酸甘油醛 磷酸甘油醛 脱氢酶 磷酸甘油酸 激酶 变 位 酶 ATP ADP H2O
NADH+H+
ADP
ATP
丙酮酸激酶
丙酮酸 PEP
Mg或Mn 或 烯醇化酶
Glu
（2）三羧酸循环 指乙酰CoA和草酰乙酸 三羧酸循环的概念：指乙酰 和草酰乙酸 缩合生成含三个羧基的柠檬酸， 缩合生成含三个羧基的柠檬酸，反复的进 行脱氢脱羧，又生成草酰乙酸， 行脱氢脱羧，又生成草酰乙酸，再重复循 环反应的过程。 环反应的过程。
TCA第一阶段：柠檬酸生成 第一阶段： 第一阶段
O CH3-C-SCoA CoASH
E1
G-6-P
F-6-P
ATP ADP E1:己糖激酶 己糖激酶
E2 F-1, 6-2P ATP ADP
磷酸二羟丙酮
3-磷酸甘油醛 磷酸甘油醛
糖 酵 解 的 代 谢 途 径
E2: 6-磷酸果糖激酶 磷酸果糖激酶-1 磷酸果糖激酶 E3: 丙酮酸激酶
NAD+ NADH+H+
1,3-二磷酸甘油酸 二磷酸甘油酸
柠檬酸合成酶 草酰乙酸
顺乌头 酸酶 H2O
顺乌头酸酶
H2 O
TCA第二阶段：氧化脱羧 第二阶段： 第二阶段
NAD+ NADH+H+ CO2 异柠檬酸脱氢酶 NAD+ NADH+H+ CO2 α－酮戊二酸 脱氢酶
琥珀酸 脱氢酶
GDP＋Pi ＋
GTP
CoASH
TCA第三阶段：草酰乙酸再生 第三阶段： 第三阶段
• 如果考虑丙酮酸脱氢酶的反应, 考虑到每分子葡萄糖产生2 分子丙酮酸, 葡萄糖通过酵解和三羧酸循环的分解代谢方 程式为： • 葡萄糖 + 6H2O + 10 NAD+ + 2FAD + 4ADP + 4 Pi • →6CO2 + 10 NADH + 10H+ + 2FADH2 + 4ATP • 到此为止，每摩尔葡萄糖在这个方程式中只产生4molATP。 在酵解部分产生的ATP是2mol。 • 葡萄糖氧化产生的ATP大多数不是直接从酵解和三羧酸循 环产生的，而是通过还原的电子载体在呼吸链中再氧化产 生的。
分类：
合成代谢 物质代谢 新陈代谢 能量代谢 吸能代谢 分解代谢 放能代谢
分解代谢： 分解代谢： 有机营养物(外界 外界、 有机营养物 外界、 自身)通过一系列 自身 通过一系列 化学反应转变成 结构简单的小分 子化合物， 子化合物，同时 释放能量的过程。 释放能量的过程。 合成代谢： 合成代谢： 生物体利用小分 子或大分子结构 元件合成所需的 生物大分子的过 程，此过程需要 能量。 能量。
2、生物氧化的特点： • 发生在活细胞中，有多种酶的参与和调控； • 在温和条件下进行（体温、生理pH）； • 是一个复杂的氧化还原过程，包括电子转 移和质子的转移； • 能量的释放是逐步的，并以ATP的形式传送。
3、生物氧化的过程 • 生物氧化全过程包括： 生物氧化全过程包括： • Stage1：糖、脂、蛋白质分解为乙酰 蛋白质分解为乙酰CoA； ： ； • Stage2：乙酰 进入TCA cycle产生还 ：乙酰CoA进入 进入 产生还 原性辅酶和CO2； 原性辅酶和 • Stage3：还原性辅酶通过呼吸链释放能量。 ：还原性辅酶通过呼吸链释放能量。