《生物化学》课程教学课件（讲稿）第八章 新陈代谢总论与生物氧化

第八章新陈代谢总论与生物氧化第一节、新陈代谢总论第一节、生物氧化

第一节、 新陈代谢总论 第二节、 生物氧化 第八章 新陈代谢总论与生物氧化

第一节新陈代谢总论新陈代谢的概念是生命活动的基本特征，包括物质代谢和能量代谢两个方面，由同化作用和异化作用两个过程组成。生物小分子合成为生物大分子合成代谢（同化作用）需要能量能量物质代谢新陈代谢代谢释放能量分解代谢（异化作用）生物大分子分解为生物小分子

第一节 新陈代谢总论 一、 新陈代谢的概念 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 物质代谢 代谢 是生命活动的基本特征，包括物质代谢和能量代谢两个 方面，由同化作用和异化作用两个过程组成

学习新陈代谢需要注意几点：1、新陈代谢是由基本的化学反应组合而成的，每一个反应都可用化学理论来理解：2、物质代谢总是伴随着能量代谢；3、代谢反应的途径及其调控机制，是为一定的生物学功能服务的；4、三羧酸循环是新陈代谢的共同途径；5、ATP是所有生物体内能量的共同载体；6、生物体内的合成代谢有共同的规律性（结构单元的活化、方向性，page6)

学习新陈代谢需要注意几点： 1、新陈代谢是由基本的化学反应组合而成的，每一个反应都 可用化学理论来理解； 2、物质代谢总是伴随着能量代谢； 3、代谢反应的途径及其调控机制，是为一定的生物学功能服 务的； 4、三羧酸循环是新陈代谢的共同途径； 5、ATP是所有生物体内能量的共同载体； 6、生物体内的合成代谢有共同的规律性（结构单元的活化、 方向性，page6）

新陈代谢的共同特点：一1.由酶催化，反应条件温和。2.诸多反应有严格的顺序，彼此协调。3.对周围环境的适应和调节，包括分子水平、细胞水平，以及整体水平进行调节。4.代谢途径被局限于细胞的特定区域三、新陈代谢的调节三个水平调节：1.分子水平--酶浓度和数量的调节（包括基因水平上的调节）2.细胞水平------细胞区域化调节3.整体水平-----激素和神经的调节

二、新陈代谢的共同特点： 1. 由酶催化，反应条件温和。 2. 诸多反应有严格的顺序，彼此协调。 3. 对周围环境的适应和调节，包括分子水平、细胞水平，以及 整体水平进行调节。 4. 代谢途径被局限于细胞的特定区域 三 、 新陈代谢的调节 三个水平调节： 1. 分子水平-酶浓度和数量的调节 （包括基因水平上的调节） 2. 细胞水平-细胞区域化调节 3. 整体水平-激素和神经的调节

四、生物体内能量代谢的基本规律能量代谢：伴随着生物体的物质代谢所发生的一系列的能量转变称能量代谢。热力学第一定律AH为正Page 168AS为负热力学第二定律非自发的4G=4H-T4SAH为正AS为正对于 A+B ←→C+DAH为负AS为负AG°=-2.303RTlgKK-[CI|D|/A||B自发的2AH为负公G0反应非自发进行（吸能反应）温度△G<0，确定了反应的方向，不能确定反应速率，需提供活化能或催化剂使反应发生反应系统的△G取决于产物与反应物的自由能之差，与反应历程无关。产物与反应物的自由能在生物体内的变化等于各步反应自由能变化的和

四、生物体内能量代谢的基本规律 ΔG = ΔH - TΔS 对于 A +B ←→ C +D ΔG° = -2.303RTlgK K=[C][D]/[A][B] 能量代谢：伴随着生物体的物质代谢所发生的一系列的能量转变称能量代谢。 热力学第一定律 热力学第二定律 ΔG＜0 反应自发进行（放能反应） ΔG＞0 反应非自发进行（吸能反应） ΔG＜0，确定了反应的方向，不能确定反应速率，需提供活化能或催化剂使反应发生 反应系统的ΔG取决于产物与反应物的自由能之差，与反应历程无关。 产物与反应物的自由能在生物体内的变化等于各步反应自由能变化的和。 Page 168

五、新陈代谢研究方法1.活体内与活体外实验例如脂肪酸的氧化in vivo,例如糖酵解in vitro,2.同位素示踪法例如胆固醇中碳原子来源于乙酰辅酶A灵敏，特异性强，但是有放射性毒害3.代谢途径阻断法使用抗代谢物或酶抑制剂研究代谢过程例如三羧酸循环中，丙二酸抑制琥珀酸脱氢酶，造成琥珀酸的积累4.突变体研究法基因突变，造成基因功能的缺失，进而研究代谢途径例如-半乳糖酶基因缺失，功能缺失，乳糖不能被分解为半乳糖和葡萄糖

五、新陈代谢研究方法 in vivo, 例如脂肪酸的β氧化 in vitro， 例如糖酵解 1. 活体内与活体外实验 2. 同位素示踪法 例如胆固醇中碳原子来源于乙酰辅酶A 灵敏，特异性强，但是有放射性毒害 3. 代谢途径阻断法 使用抗代谢物或酶抑制剂研究代谢过程 例如三羧酸循环中，丙二酸抑制琥珀酸脱氢酶，造成琥珀酸的积累 4. 突变体研究法 基因突变，造成基因功能的缺失，进而研究代谢途径 例如β-半乳糖苷酶基因缺失，功能缺失，乳糖不能被分解为半乳糖和葡萄糖

六、高能化合物的种类及ATP的结构和功能糖、脂肪、蛋白质在生物氧化释放的能量，约50%以上以热能的形式散发剩余能量以化学能形式储存于某些高能化合物中，为生命活动提供能量。高能化合物：在生化反应中，某些化合物随水解反应或基团转移反应可放出大量自由能(20.92kJ/mol，5千卡/mol)，称其为高能化合物。>高能化合物中被水解的基团称为“高能基团”，被水“高能键”用“～”表示解的键称为以磷酸作为高能基团的高能化合物称为“高能磷酸化.合物

六、高能化合物的种类及ATP的结构和功能 糖、脂肪、蛋白质在生物氧化释放的能量，约50%以上以热能的形式散发； 剩余能量以化学能形式储存于某些高能化合物中，为生命活动提供能量。  高能化合物：在生化反应中，某些化合物随水解反应 或基团转移反应可放出大量自由能(20.92 kJ/mol ，5千 卡/mol )，称其为高能化合物。  高能化合物中被水解的基团称为“高能基团”，被水 解的键称为“高能键”用“～”表示  以磷酸作为高能基团的高能化合物称为“高能磷酸化 合物

磷氧键型-0~P高能磷酸化合物N2P磷氮键型高能化合物硫酯键化合物高能非磷酸C~S化合物甲硫键化合物

高能化合物 高能磷酸 化合物 高能非磷酸 化合物 磷氧键型 磷氮键型 硫酯键化合物 甲硫键化合物 C～S —N～P —O～P

磷氧键型(1)-0~P水解时释放的标准高能化合物举例高能键型自由能AG乙酰磷酸酰基磷酸化合物OO-42.3kJmol-1-OI(-10.1 kcal-mol-1)CHC0~POHC0~POH磷酸烯醇式丙酮酸COOH0烯醇式磷酸化合物-61.9 kJmol-11COPOH(-14.8kcal-mol-1)CC0POHCH2腺苷三磷酸OO-O--30.5 kJmol-11焦磷酸化合物(-7.3 kcal-mol-1)~P--OH腺苷OP0P0PO~POHOHOH

(1)

磷氨键型-NP(2)水解时释放的标准高能化合物举例高能键型自由能AG磷酸肌酸胍基磷酸化合物HN-?-N~e-43.1 kJ·mol-1C-NHC-NH(-10.3kcalmol-1)NCH3N-CH,COOH

(2)