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1、物质代谢与能量代谢的关系 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 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 4.形成或分解功能分子 5.提供生命体需要的能量 新陈代谢 分类： 新陈代谢 物质代谢 能量代谢 合成代谢 分解代谢 放能代谢 吸能代谢 说明 物质代谢和能量代谢是密不可分的 分解代谢： 有机营养物(外界 、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，同 时释放能量的过 程。 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。 细
2、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 子核糖和三个相连的磷酸基团构成的核苷酸。 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 量大部
3、分来自有机物的氧化。 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： Stage1：糖、脂、蛋白质分解为乙酰 CoA； Stage2：乙酰CoA进入TCA cycle产生还 原性辅酶和CO2； Stage3：还原性辅酶通过呼吸链释放能量 。 （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
4、成 第一阶段：葡萄糖的磷酸化 ATP ADP ATP ADP 己糖激酶 磷酸果 糖激酶 磷酸葡萄糖 异构酶 第二阶段： 磷酸己糖的裂解 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 NAD+ NADH+H+ Pi ADP ATP H2O Mg或Mn ATP ADP 丙酮酸 PEP 丙酮酸激酶 3-磷酸甘油醛 脱氢酶 磷酸甘油酸 激酶 变 位 酶 烯醇化酶 GluG-6-PF-6-PF-1, 6-2P ATP ADP ATPADP 1,3-二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸 丙 酮 酸 磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛 NAD+ NADH+H+ ADP ATP
5、 ADP ATP 磷酸烯醇式丙酮酸 E1:己糖激酶 E2: 6-磷酸果糖激酶-1 E3: 丙酮酸激酶 NAD+ 乳 酸 糖酵解的代谢途径 E2 E1 E3 NADH+H+ l 糖酵解是一个不需氧的产能过程 l 产能的方式和数量 方式：底物水平磷酸化 净生成ATP数量：从G开始22-2= 2ATP 从Gn开始22-1= 3ATP 小结 生理意义 1.是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式。 2.是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径。 无线粒体的细胞，如：红细胞 代谢活跃的细胞，如：白细胞、骨髓细胞 （2）三羧酸循环 三羧酸循环的概念：指乙酰CoA和草酰乙酸 缩合生成含三个羧基的柠檬酸，反复的
6、进 行脱氢脱羧，又生成草酰乙酸，再重复循 环反应的过程。 TCA第一阶段：柠檬酸生成 H2O 草酰乙酸 O CH3-C-SCoA CoASH H2O 柠檬酸合成酶 顺乌头 酸酶 顺乌头酸酶 TCA第二阶段：氧化脱羧 CO2 GDPPi GTP NAD+ NADH+H+ NAD+ NADH+H+ CoASH 异柠檬酸脱氢酶 CO2 酮戊二酸 脱氢酶 琥珀酸 脱氢酶 TCA第三阶段：草酰乙酸再生 FAD FADH2 H2O NAD+ NADH+H+ 草酰乙酸 琥珀酸脱氢酶延胡索酸酶 苹果酸 脱氢酶 O CH3-C-SCoA CoASH NADH +CO2 FADH2 H2O NADH +CO2NA
7、DH GTP 三羧酸循环 （TCA） 草酰乙酸 再生阶段 柠檬酸的 生成阶段 氧化脱 羧阶段 柠檬酸 异柠檬酸 顺乌头酸 酮戊二酸 琥珀酸 琥珀酰CoA 延胡索酸 苹果酸 草酰乙酸 NAD+ NAD+ FAD NAD+ 脱水 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。 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
8、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。 （3）电子传递与氧化磷酸化 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。 电子传递链：是指由一系列具有氧化还原作用的 电子载体组成，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。 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。 四、生物体内的代谢网络