河北科技大学：《生物化学》课程教学资源（PPT课件）第八章 新陈代谢总论

第八章 代谢总论 一、 有关概念 二、新陈代谢的特点与调节 三、新陈代谢的研究方法 四、生物体内能量代谢

第八章 代谢总论 一、有关概念 二、新陈代谢的特点与调节 三、新陈代谢的研究方法 四、生物体内能量代谢

一、有关概念 1.新陈代谢（代谢Metabolism) 营养物质在生物体内所经历的一切化学变化总称为。 实质是：错综复杂的化学反应相互配合，彼此协调，对周转 环境高度适应而成的一个有规律的总过程。 生物小分子合成为生 合成代谢 物大分子 (同化作用) 需要能量 新陈代谢 能量 物质代谢 释放能量 代谢 分解代谢 (异化作用人生物大分子分解为 生物小分子

一、有关概念 1.新陈代谢(代谢 Metabolism ) 营养物质在生物体内所经历的一切化学变化总称为。 实质是：错综复杂的化学反应相互配合，彼此协调，对周转 环境高度适应而成的一个有规律的总过程。 新陈代谢 合成代谢 （同化作用） 分解代谢 （异化作用） 生物小分子合成为生 物大分子 需要能量 释放能量 生物大分子分解为 生物小分子 能量 代谢 物质代谢

※同一种物质，分解代谢和合成代谢途径一般是不同。 使代谢增加了灵活性和应变能力。 ※其过程是高度协调、高度整合。 2代谢过程：消化吸收、中间代谢及代谢产物的排泄。 (底物、中间产物（代谢物）和最终产物) 3.主要代谢途径 具有共同规律的途径，在生物界具有相当普遍性。 4新陈代谢的功能：获得营养；转变为元件；组成大分 子；形成或分解生物分子；提供所需能量

※同一种物质，分解代谢和合成代谢途径一般是不同。 使代谢增加了灵活性和应变能力。 ※其过程是高度协调、高度整合。 2.代谢过程：消化吸收、中间代谢及代谢产物的排泄。 (底物、中间产物(代谢物)和最终产物) 3.主要代谢途径 具有共同规律的途径，在生物界具有相当普遍性。 4.新陈代谢的功能：获得营养；转变为元件；组成大分 子；形成或分解生物分子；提供所需能量

enzymel A→B 一→C一D一→E一→F Thr Ile

A B C D E F Thr Ile enzyme1

三、新陈代谢的研究方法（在体内或体外） 1.研究对象：大肠杆菌、大肠杆菌噬菌体、四膜虫、小球藻、 果蝇、鸽、兔、小鼠、大鼠 2.研究方法： 使用酶的抑制剂：A一BC D 利用遗传缺欠症：先天性基因的突变，缺乏某一种酶 同位素示踪法：常用稳定同位素：2H,15N,13C,180 (例：DNA半保留复制 常用放射性同位素：3H,32P,14℃（例三羧酸循环） ~苯环化合物示踪法：苯甲酸和苯乙酸（例：脂肪酸β-氧化） 冬核磁共振波谱法 3.研究水平 体内(in vivo):生物整体，整体器官，微生物细胞群 体外(in vitro):组织切片，匀浆液，提取液

三、新陈代谢的研究方法(在体内或体外) 1.研究对象:大肠杆菌、大肠杆菌噬菌体、四膜虫、小球藻、 果蝇、鸽、兔、小鼠、大鼠 2.研究方法： ❖使用酶的抑制剂：A B C D ❖利用遗传缺欠症：先天性基因的突变，缺乏某一种酶. ❖同位素示踪法：常用稳定同位素：2H,15N,13C,18O (例： DNA半保留复制) 常用放射性同位素：3H,32P,14C (例三羧酸循环) ❖苯环化合物示踪法：苯甲酸和苯乙酸(例：脂肪酸β-氧化) ❖核磁共振波谱法 3.研究水平 体内(in vivo):生物整体,整体器官,微生物细胞群 体外(in vitro):组织切片,匀浆液,提取液

公式28页34,39) 四、生物体内能量代谢 第31页 1.代谢的能量来源和转化 2.高能化合物的概念 3.高能磷酸化合物 (I)ATP的结构特性 (2)ATP在能量转运中的地位和作用 (3)磷酸肌酸、磷酸精氨酸的贮能作用 (4)分解代谢产生ATP (⑤)ATP的利用

四、生物体内能量代谢 1.代谢的能量来源和转化 2.高能化合物的概念 3.高能磷酸化合物 (1) ATP的结构特性 (2) ATP在能量转运中的地位和作用 (3) 磷酸肌酸、磷酸精氨酸的贮能作用 (4)分解代谢产生ATP (5)ATP的利用 公式28页(34，39) 第31页

相关知识 >内能(U或E)、焓(H)、熵(S): >能的两种形式：热能与自由能G(体内化学反应释放的能量，可 在恒温恒压下做功)，一反应体系的自由能变化只取决于产物 与反应物的自由能之差。 >自由能变化△G=△H-TS >标准自由能变化△G”和△G9' >偶联化学反应标准自由能变化的可加性 反应能否进行的自发性是：当△G为负值时，反应才能自 发进行。△G为零时反应达到平衡点：当△G为正值时，反应不 能自发进行，必须给参加反应分子提供活化能

相关知识 ➢内能(U或E)、焓(H)、熵(S)： ➢能的两种形式：热能与自由能G（体内化学反应释放的能量，可 在恒温恒压下做功），一反应体系的自由能变化只取决于产物 与反应物的自由能之差。 ➢自由能变化 ➢标准自由能变化 G 0 和 G 0′ ➢偶联化学反应标准自由能变化的可加性 反应能否进行的自发性是：当 G 为负值时，反应才能自 发进行。 G为零时反应达到平衡点；当 G为正值时，反应不 能自发进行，必须给参加反应分子提供活化能。 G = H – T S

1.代谢的能量来源和转化 冬生物体是一个开放体系(open system),不断地和 环境进行物质与能量的交换。 冬生物体所需的能量，间接或直接地，都来源于 太阳能(solar energy)。 冬自养生物吸收太阳能转化为化学能，贮存于化 合物中；异养生物通过分解这些化合物获得化 学能

1.代谢的能量来源和转化 ❖生物体是一个开放体系(open system)，不断地和 环境进行物质与能量的交换。 ❖生物体所需的能量，间接或直接地，都来源于 太阳能(solar energy)。 ❖自养生物吸收太阳能转化为化学能，贮存于化 合物中；异养生物通过分解这些化合物获得化 学能

2.高能化合物的概念 般将水解时能够释放21kJ/mo1(5千卡/mo1) 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。 烯醇磷酸化合物 磷氧型 了酰基磷酸化合物 磷酸化合物了 焦磷酸化合物 磷氮型 高能化合物 硫酯键化合物 非磷酸化合物 甲硫键化合物

2.高能化合物的概念 一般将水解时能够释放 21 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。 高能化合物 磷酸化合物 非磷酸化合物 磷氧型 磷氮型 硫酯键化合物 甲硫键化合物 烯醇磷酸化合物 酰基磷酸化合物 焦磷酸化合物

几种常见的高能键及高能化合物 几种常见的高能化合物 通式 举例 释放能量(pH7.0,25℃) kJ/mol (kcal/mol) NH R-C-N~PO3H2 磷酸肌酸 -43.9(-10.5) H CH 磷酸烯醇式丙酮酸 -61.9（-14.8) RC-O-PO3H2 乙酰磷酸 -41.8(-10.1) -0、P0H2 -P-OP-OH ATP,GTP,UTP,CTP -30.5(-7.3) OH OH -s 乙酰CoA -31,4(-7.5)

几种常见的高能键及高能化合物 • 磷氧键型（—O~P) • 氮磷键型(-N~P) • 硫酯键型(-C~S或-O ~S) • 甲硫键型(CH3 ~ S) 这些化合物水解后形成的产物都含有很少的自由 能，所以说它们都有很高的基团转移势能