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1、物质代谢的联系物质代谢的联系Metabolic Interrelationships新陈代谢的概念新陈代谢的概念uu新陈代谢是生物体内全部有序化学变化的总称。它包括物新陈代谢是生物体内全部有序化学变化的总称。它包括物新陈代谢是生物体内全部有序化学变化的总称。它包括物新陈代谢是生物体内全部有序化学变化的总称。它包括物质代谢和能量代谢两个方面。质代谢和能量代谢两个方面。质代谢和能量代谢两个方面。质代谢和能量代谢两个方面。uu物质物质物质物质代谢：是指生物体与外界环境之间物质的交换和生物代谢：是指生物体与外界环境之间物质的交换和生物代谢：是指生物体与外界环境之间物质的交换和生物代谢：是指生物体与外界
2、环境之间物质的交换和生物体内物质的转变过程。体内物质的转变过程。体内物质的转变过程。体内物质的转变过程。uu能量能量能量能量代谢：是指生物体与外界环境之间能量的交换和生物代谢：是指生物体与外界环境之间能量的交换和生物代谢：是指生物体与外界环境之间能量的交换和生物代谢：是指生物体与外界环境之间能量的交换和生物体内能量的转变过程。体内能量的转变过程。体内能量的转变过程。体内能量的转变过程。uu在新陈代谢过程中，既有同化作用，又有异化作用。在新陈代谢过程中，既有同化作用，又有异化作用。在新陈代谢过程中，既有同化作用，又有异化作用。在新陈代谢过程中，既有同化作用，又有异化作用。uu同化同化同化同化作用
3、：作用：作用：作用：(又叫做合成代谢又叫做合成代谢又叫做合成代谢又叫做合成代谢)是指生物体把从外界环境中是指生物体把从外界环境中是指生物体把从外界环境中是指生物体把从外界环境中获取的营养物质转变成自身的组成物质，并且储存能量的获取的营养物质转变成自身的组成物质，并且储存能量的获取的营养物质转变成自身的组成物质，并且储存能量的获取的营养物质转变成自身的组成物质，并且储存能量的变化过程。变化过程。变化过程。变化过程。uu异化异化异化异化作用：作用：作用：作用：(又叫做分解代谢又叫做分解代谢又叫做分解代谢又叫做分解代谢)是指生物体能够把自身的一是指生物体能够把自身的一是指生物体能够把自身的一是指生物
4、体能够把自身的一部分组成物质加以分解，释放出其中的能量，并且把分解部分组成物质加以分解，释放出其中的能量，并且把分解部分组成物质加以分解，释放出其中的能量，并且把分解部分组成物质加以分解，释放出其中的能量，并且把分解的终产物排出体外的变化过程。的终产物排出体外的变化过程。的终产物排出体外的变化过程。的终产物排出体外的变化过程。uu代谢是新陈代谢的简称，是细胞内发生的各代谢是新陈代谢的简称，是细胞内发生的各种化学反应的总称。种化学反应的总称。uu糖、脂和蛋白质的合成代谢途径各不相同，糖、脂和蛋白质的合成代谢途径各不相同，但是它们的分解代谢途径则有但是它们的分解代谢途径则有共同之处，即共同之处，即
5、糖、脂和蛋白质经过一系列分解反应后都生糖、脂和蛋白质经过一系列分解反应后都生成了酮酸并进入三羧酸循环，最后被氧化成成了酮酸并进入三羧酸循环，最后被氧化成COCO2 2和和H H2 2O O，同时释放出蕴藏的能量。，同时释放出蕴藏的能量。代谢的概念代谢的概念n n这些能量的这些能量的这些能量的这些能量的50%50%50%50%以上迅速转化为以上迅速转化为以上迅速转化为以上迅速转化为热能热能热能热能，用于维持体温，并向体，用于维持体温，并向体，用于维持体温，并向体，用于维持体温，并向体外散发。外散发。外散发。外散发。n n其余不足其余不足其余不足其余不足50%50%50%50%则以则以则以则以高能
6、磷酸键高能磷酸键高能磷酸键高能磷酸键的形式贮存于体内，供机体利用。的形式贮存于体内，供机体利用。的形式贮存于体内，供机体利用。的形式贮存于体内，供机体利用。体内最主要的高能磷酸键化合物是三磷酸腺苷（体内最主要的高能磷酸键化合物是三磷酸腺苷（体内最主要的高能磷酸键化合物是三磷酸腺苷（体内最主要的高能磷酸键化合物是三磷酸腺苷（ATPATPATPATP）。此外，）。此外，）。此外，）。此外，还可有高能硫酯键等。还可有高能硫酯键等。还可有高能硫酯键等。还可有高能硫酯键等。n n机体利用机体利用机体利用机体利用ATPATPATPATP去去去去合成合成合成合成各种细胞组成分子、各种生物活性物质和各种细胞组
7、成分子、各种生物活性物质和各种细胞组成分子、各种生物活性物质和各种细胞组成分子、各种生物活性物质和其他一些物质；其他一些物质；其他一些物质；其他一些物质；n n细胞利用细胞利用细胞利用细胞利用ATPATPATPATP去进行各种离子和其它一些物质的去进行各种离子和其它一些物质的去进行各种离子和其它一些物质的去进行各种离子和其它一些物质的主动转运主动转运主动转运主动转运，维，维，维，维持细胞两侧离子浓度差所形成的势能；持细胞两侧离子浓度差所形成的势能；持细胞两侧离子浓度差所形成的势能；持细胞两侧离子浓度差所形成的势能；n n肌肉还可利用肌肉还可利用肌肉还可利用肌肉还可利用ATPATPATPATP所
8、载荷的自由能进行收缩和舒张，完成多种所载荷的自由能进行收缩和舒张，完成多种所载荷的自由能进行收缩和舒张，完成多种所载荷的自由能进行收缩和舒张，完成多种机械功机械功机械功机械功。物质代谢的特点物质代谢的特点The Specialty of Metabolism第第 一一 节节一、整体性一、整体性 糖类糖类 脂类脂类蛋白质蛋白质水水 无机盐无机盐维生素维生素各种物质代谢之间互有联系、相互依存又各有特点。各种物质代谢之间互有联系、相互依存又各有特点。消化吸收消化吸收中间代谢中间代谢废物排泄废物排泄n n动植物和微生物的大部分组成结构是由三动植物和微生物的大部分组成结构是由三类基本生物分子所构成，这三
9、类分子是氨类基本生物分子所构成，这三类分子是氨基酸、糖类和脂类（通常为称为脂肪）。基酸、糖类和脂类（通常为称为脂肪）。氨基酸和蛋白质氨基酸和蛋白质 n n蛋白质是由线性排列氨基酸所组成，氨基酸之蛋白质是由线性排列氨基酸所组成，氨基酸之间通过肽键相互连接。间通过肽键相互连接。n n酶是最常见的蛋白质，它们催化代谢中的各类酶是最常见的蛋白质，它们催化代谢中的各类化学反应。化学反应。n n一些蛋白质具有结构或机械功能，如参与形成一些蛋白质具有结构或机械功能，如参与形成细胞骨架以维持细胞形态。细胞骨架以维持细胞形态。n n还有许多蛋白质在细胞信号传导、免疫反应、还有许多蛋白质在细胞信号传导、免疫反应、
10、细胞黏附和细胞周期调控中扮演重要角色。细胞黏附和细胞周期调控中扮演重要角色。脂类脂类n n脂肪是由脂肪酸基团和甘油基团所组成的一脂肪是由脂肪酸基团和甘油基团所组成的一大类脂类化合物；其结构为一个甘油分子上大类脂类化合物；其结构为一个甘油分子上以酯键连接了三个脂肪酸分子形成甘油三酯。以酯键连接了三个脂肪酸分子形成甘油三酯。n n脂类是类别最多的生物分子。它们主要的结脂类是类别最多的生物分子。它们主要的结构用途是形成生物膜，如细胞膜。此外，它构用途是形成生物膜，如细胞膜。此外，它们也可以作为机体能量来源。们也可以作为机体能量来源。糖类糖类n n糖类为多羟基的醛或酮，可以以直链或环糖类为多羟基的醛或
11、酮，可以以直链或环的形式存在。的形式存在。n n糖类是含量最为丰富的生物分子，具有多糖类是含量最为丰富的生物分子，具有多种功能，如储存和运输能量（例如淀粉、种功能，如储存和运输能量（例如淀粉、糖原）以及作为结构性组分（植物中的纤糖原）以及作为结构性组分（植物中的纤维素和动物中的几丁质）。维素和动物中的几丁质）。核苷酸核苷酸n nDNADNADNADNA和和和和RNARNARNARNA是主要的两类核酸，它们都是由核苷酸是主要的两类核酸，它们都是由核苷酸是主要的两类核酸，它们都是由核苷酸是主要的两类核酸，它们都是由核苷酸连接形成的直链分子。连接形成的直链分子。连接形成的直链分子。连接形成的直链分子
12、。n n核酸分子对于遗传信息的储存和利用是必不可少核酸分子对于遗传信息的储存和利用是必不可少核酸分子对于遗传信息的储存和利用是必不可少核酸分子对于遗传信息的储存和利用是必不可少的，通过转录和翻译来完成从遗传信息到蛋白质的，通过转录和翻译来完成从遗传信息到蛋白质的，通过转录和翻译来完成从遗传信息到蛋白质的，通过转录和翻译来完成从遗传信息到蛋白质的过程。的过程。的过程。的过程。n n这些遗传信息由这些遗传信息由这些遗传信息由这些遗传信息由DNADNADNADNA修复机制来进行保护，并通过修复机制来进行保护，并通过修复机制来进行保护，并通过修复机制来进行保护，并通过DNADNADNADNA复制来进行
13、扩增。复制来进行扩增。复制来进行扩增。复制来进行扩增。n n一些病毒（如一些病毒（如一些病毒（如一些病毒（如HIVHIVHIVHIV）含有）含有）含有）含有RNARNARNARNA基因组，它们可以利基因组，它们可以利基因组，它们可以利基因组，它们可以利用逆转录来从病毒用逆转录来从病毒用逆转录来从病毒用逆转录来从病毒RNARNARNARNA合成合成合成合成DNADNADNADNA模板。模板。模板。模板。维生素维生素n n是一类生命所需的微量有机化合物，但细胞自身无法合成。是一类生命所需的微量有机化合物，但细胞自身无法合成。是一类生命所需的微量有机化合物，但细胞自身无法合成。是一类生命所需的微量有
14、机化合物，但细胞自身无法合成。n n在人类营养学中，大多数的维生素可以在被修饰后发挥辅酶在人类营养学中，大多数的维生素可以在被修饰后发挥辅酶在人类营养学中，大多数的维生素可以在被修饰后发挥辅酶在人类营养学中，大多数的维生素可以在被修饰后发挥辅酶的功能；例如，细胞所利用的所有的水溶性维生素都是被磷的功能；例如，细胞所利用的所有的水溶性维生素都是被磷的功能；例如，细胞所利用的所有的水溶性维生素都是被磷的功能；例如，细胞所利用的所有的水溶性维生素都是被磷酸化或偶联到核苷酸上。酸化或偶联到核苷酸上。酸化或偶联到核苷酸上。酸化或偶联到核苷酸上。n n烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（烟酰胺腺嘌
15、呤二核苷酸（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADNADNADNAD，还原形式为，还原形式为，还原形式为，还原形式为NADHNADHNADHNADH）是维生素）是维生素）是维生素）是维生素B B B B3 3 3 3（俗称烟酸）的一种衍生物，它也是一种重要的辅酶，可（俗称烟酸）的一种衍生物，它也是一种重要的辅酶，可（俗称烟酸）的一种衍生物，它也是一种重要的辅酶，可（俗称烟酸）的一种衍生物，它也是一种重要的辅酶，可以作为氢受体。数百种不同类型的脱氢酶可以从它们的底物以作为氢受体。数百种不同类型的脱氢酶可以从它们的底物以作为氢受体。数百种不同类型的脱氢酶可以从它们的底物以作为氢受体。数百种不同类型的脱氢酶可
16、以从它们的底物上移去电子，同时将上移去电子，同时将上移去电子，同时将上移去电子，同时将NAD+NAD+NAD+NAD+还原为还原为还原为还原为NADHNADHNADHNADH。而后，这种还原形式。而后，这种还原形式。而后，这种还原形式。而后，这种还原形式便可以作为任何一个还原酶的辅酶，用于为酶底物的还原提便可以作为任何一个还原酶的辅酶，用于为酶底物的还原提便可以作为任何一个还原酶的辅酶，用于为酶底物的还原提便可以作为任何一个还原酶的辅酶，用于为酶底物的还原提供电子。供电子。供电子。供电子。n n烟酰胺腺嘌呤二核苷酸在细胞中存在两种不同的形式：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸在细胞中存在两种不同的形式：烟酰
17、胺腺嘌呤二核苷酸在细胞中存在两种不同的形式：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸在细胞中存在两种不同的形式：NADHNADHNADHNADH和和和和NADPHNADPHNADPHNADPH。NADNADNADNAD+/NADH/NADH/NADH/NADH多在分解代谢反应中发挥重要作用，而多在分解代谢反应中发挥重要作用，而多在分解代谢反应中发挥重要作用，而多在分解代谢反应中发挥重要作用，而NADPNADPNADPNADP+/NADPH/NADPH/NADPH/NADPH则多用于合成代谢反应中。则多用于合成代谢反应中。则多用于合成代谢反应中。则多用于合成代谢反应中。无机元素无机元素n n含量丰富的无机元素都是作
18、为电解质的离子。含量丰富的无机元素都是作为电解质的离子。含量丰富的无机元素都是作为电解质的离子。含量丰富的无机元素都是作为电解质的离子。n n体内最重要的离子有钠、钾、钙、镁等金属离子和氯离子、体内最重要的离子有钠、钾、钙、镁等金属离子和氯离子、体内最重要的离子有钠、钾、钙、镁等金属离子和氯离子、体内最重要的离子有钠、钾、钙、镁等金属离子和氯离子、磷酸根离子以及碳酸氢根离子。磷酸根离子以及碳酸氢根离子。磷酸根离子以及碳酸氢根离子。磷酸根离子以及碳酸氢根离子。n n在细胞膜的内外维持准确的离子梯度，可以保持渗透压和在细胞膜的内外维持准确的离子梯度，可以保持渗透压和在细胞膜的内外维持准确的离子梯度
19、，可以保持渗透压和在细胞膜的内外维持准确的离子梯度，可以保持渗透压和pHpHpHpH值的稳定。值的稳定。值的稳定。值的稳定。n n离子对于神经和肌肉组织也同样不可缺少，这是因为这些离子对于神经和肌肉组织也同样不可缺少，这是因为这些离子对于神经和肌肉组织也同样不可缺少，这是因为这些离子对于神经和肌肉组织也同样不可缺少，这是因为这些组织中的动作电位（可以引起神经信号和肌肉收缩）是由组织中的动作电位（可以引起神经信号和肌肉收缩）是由组织中的动作电位（可以引起神经信号和肌肉收缩）是由组织中的动作电位（可以引起神经信号和肌肉收缩）是由细胞外液和细胞原生质之间的电解质交换来产生的。细胞外液和细胞原生质之间
20、的电解质交换来产生的。细胞外液和细胞原生质之间的电解质交换来产生的。细胞外液和细胞原生质之间的电解质交换来产生的。n n电解质进入和离开细胞是通过细胞膜上的离子通道蛋白来电解质进入和离开细胞是通过细胞膜上的离子通道蛋白来电解质进入和离开细胞是通过细胞膜上的离子通道蛋白来电解质进入和离开细胞是通过细胞膜上的离子通道蛋白来完成的。例如，肌肉收缩依赖于位于细胞膜和横行小管完成的。例如，肌肉收缩依赖于位于细胞膜和横行小管完成的。例如，肌肉收缩依赖于位于细胞膜和横行小管完成的。例如，肌肉收缩依赖于位于细胞膜和横行小管（T-tubuleT-tubuleT-tubuleT-tubule）上的离子通道对于钙离
21、子、钾离子和钠离子）上的离子通道对于钙离子、钾离子和钠离子）上的离子通道对于钙离子、钾离子和钠离子）上的离子通道对于钙离子、钾离子和钠离子的流动的控制。的流动的控制。的流动的控制。的流动的控制。过渡金属过渡金属n n过渡金属在生物体体内通常是作为微量元素过渡金属在生物体体内通常是作为微量元素存在的，其中锌和铁的含量最为丰富。存在的，其中锌和铁的含量最为丰富。n n这些金属元素被一些蛋白质用作辅因子或者这些金属元素被一些蛋白质用作辅因子或者对于酶活性的发挥具有关键作用，例如携氧对于酶活性的发挥具有关键作用，例如携氧的血红蛋白和过氧化氢酶。的血红蛋白和过氧化氢酶。n n这些辅因子可以与特定蛋白质紧
22、密结合；虽这些辅因子可以与特定蛋白质紧密结合；虽然酶的辅因子会在催化过程中被修饰，这些然酶的辅因子会在催化过程中被修饰，这些辅因子总是能够在催化完成后回到起始状态。辅因子总是能够在催化完成后回到起始状态。消化消化n n淀粉、蛋白质和纤维素等大分子多聚体不能很快淀粉、蛋白质和纤维素等大分子多聚体不能很快淀粉、蛋白质和纤维素等大分子多聚体不能很快淀粉、蛋白质和纤维素等大分子多聚体不能很快被细胞所吸收，需要先被分解为小分子单体然后被细胞所吸收，需要先被分解为小分子单体然后被细胞所吸收，需要先被分解为小分子单体然后被细胞所吸收，需要先被分解为小分子单体然后才能被用于细胞代谢。有多种消化性酶能够降解才能
23、被用于细胞代谢。有多种消化性酶能够降解才能被用于细胞代谢。有多种消化性酶能够降解才能被用于细胞代谢。有多种消化性酶能够降解这些多聚体，如蛋白酶可以将但蛋白质降解为多这些多聚体，如蛋白酶可以将但蛋白质降解为多这些多聚体，如蛋白酶可以将但蛋白质降解为多这些多聚体，如蛋白酶可以将但蛋白质降解为多肽片断或氨基酸，糖苷水解酶可以将多糖分解为肽片断或氨基酸，糖苷水解酶可以将多糖分解为肽片断或氨基酸，糖苷水解酶可以将多糖分解为肽片断或氨基酸，糖苷水解酶可以将多糖分解为单糖。单糖。单糖。单糖。n n微生物只是简单地分泌消化性酶到周围环境中，微生物只是简单地分泌消化性酶到周围环境中，微生物只是简单地分泌消化性酶
24、到周围环境中，微生物只是简单地分泌消化性酶到周围环境中，而动物则只能由其消化系统中的特定细胞来分泌而动物则只能由其消化系统中的特定细胞来分泌而动物则只能由其消化系统中的特定细胞来分泌而动物则只能由其消化系统中的特定细胞来分泌这些酶。由这些位于细胞外的酶分解获得的氨基这些酶。由这些位于细胞外的酶分解获得的氨基这些酶。由这些位于细胞外的酶分解获得的氨基这些酶。由这些位于细胞外的酶分解获得的氨基酸或单糖接着通过主动运输蛋白被运送到细胞内。酸或单糖接着通过主动运输蛋白被运送到细胞内。酸或单糖接着通过主动运输蛋白被运送到细胞内。酸或单糖接着通过主动运输蛋白被运送到细胞内。糖类的分解代谢糖类的分解代谢uu
25、一旦糖链被分解为单糖后就可以被细胞所吸收。进入细胞一旦糖链被分解为单糖后就可以被细胞所吸收。进入细胞一旦糖链被分解为单糖后就可以被细胞所吸收。进入细胞一旦糖链被分解为单糖后就可以被细胞所吸收。进入细胞内的糖，如葡萄糖和果糖，就会通过糖酵解途径被转化为内的糖，如葡萄糖和果糖，就会通过糖酵解途径被转化为内的糖，如葡萄糖和果糖，就会通过糖酵解途径被转化为内的糖，如葡萄糖和果糖，就会通过糖酵解途径被转化为丙酮酸盐并产生部分的丙酮酸盐并产生部分的丙酮酸盐并产生部分的丙酮酸盐并产生部分的ATPATPATPATP。uu丙酮酸盐丙酮酸盐丙酮酸盐丙酮酸盐是多个代谢途径的中间物，但其大部分会被转化是多个代谢途径的
26、中间物，但其大部分会被转化是多个代谢途径的中间物，但其大部分会被转化是多个代谢途径的中间物，但其大部分会被转化为乙酰辅酶为乙酰辅酶为乙酰辅酶为乙酰辅酶A A A A并进入柠檬酸循环。虽然柠檬酸循环能够产并进入柠檬酸循环。虽然柠檬酸循环能够产并进入柠檬酸循环。虽然柠檬酸循环能够产并进入柠檬酸循环。虽然柠檬酸循环能够产生生生生ATPATPATPATP，但其最重要的产物是，但其最重要的产物是，但其最重要的产物是，但其最重要的产物是NADHNADHNADHNADH由乙酰辅酶由乙酰辅酶由乙酰辅酶由乙酰辅酶A A A A被氧化来被氧化来被氧化来被氧化来提供电子并由提供电子并由提供电子并由提供电子并由NAD
27、NADNADNAD生成，同时释放出无用的二氧化碳。生成，同时释放出无用的二氧化碳。生成，同时释放出无用的二氧化碳。生成，同时释放出无用的二氧化碳。uu在无氧条件下，糖酵解过程会生成乳酸盐，即由乳酸脱氢在无氧条件下，糖酵解过程会生成乳酸盐，即由乳酸脱氢在无氧条件下，糖酵解过程会生成乳酸盐，即由乳酸脱氢在无氧条件下，糖酵解过程会生成乳酸盐，即由乳酸脱氢酶将丙酮酸盐转化为乳酸盐，同时将酶将丙酮酸盐转化为乳酸盐，同时将酶将丙酮酸盐转化为乳酸盐，同时将酶将丙酮酸盐转化为乳酸盐，同时将NADHNADHNADHNADH又氧化为又氧化为又氧化为又氧化为NADNADNADNAD+，使得使得使得使得NADNADN
28、ADNAD可以被循环利用于糖酵解中。可以被循环利用于糖酵解中。可以被循环利用于糖酵解中。可以被循环利用于糖酵解中。uu另一种降解葡萄糖的途径是磷酸戊糖途径，该途径可以将另一种降解葡萄糖的途径是磷酸戊糖途径，该途径可以将另一种降解葡萄糖的途径是磷酸戊糖途径，该途径可以将另一种降解葡萄糖的途径是磷酸戊糖途径，该途径可以将辅酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（辅酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（辅酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（辅酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPNADPNADPNADP+）还原为）还原为）还原为）还原为NADPHNADPHNADPHNADPH，并生成戊糖，如核糖（合成核苷酸的重要组分）。并生成戊糖
29、，如核糖（合成核苷酸的重要组分）。并生成戊糖，如核糖（合成核苷酸的重要组分）。并生成戊糖，如核糖（合成核苷酸的重要组分）。丙酮酸葡萄糖“糖酵解”不需氧“磷酸戊糖途径”需氧有氧情况缺氧情况好氧生物厌氧生物“三羧酸循环”“乙醛酸循环”CO2+H2O“乳酸发酵”乳酸“乳酸发酵”、“乙醇发酵”乳酸或乙醇 CO2+H2OE1:己糖激酶己糖激酶 E2:6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 E3:丙酮酸激酶丙酮酸激酶 NAD+乳乳 酸酸 糖酵解的代谢途径GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATP ADP ATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 丙丙
30、 酮酮 酸酸 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 NAD+NADH+H+ADP ATP ADP ATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 E2E1E3NADH+H+丙酮酸氧化脱羧生成丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶乙酰辅酶ANAD+NADH+H+丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoACoA+CoA-SH辅酶辅酶A A+CO2丙酮酸脱氢酶系丙酮酸丙酮酸+CoA-SH+NAD+乙酰乙酰CoA+CO2+NADH+H+多酶复合体：多酶复合体：是催化功能上有联系的几种酶通过是催化功能上有联系的几种酶通过非非共价键共价键连接彼此嵌合形成的复合体。其中每一个酶都连接彼此嵌合形成的复合体。其中每一个酶都有其特定的
31、催化功能，都有其催化活性必需的辅酶。有其特定的催化功能，都有其催化活性必需的辅酶。CO2 CoASHNAD+NADH+H+5.NADH+H+的生成的生成1.-羟乙基羟乙基-TPP的生成的生成 2.乙酰硫辛酰乙酰硫辛酰胺的生成胺的生成 3.乙酰乙酰CoA的生成的生成4.硫辛酰胺的生成硫辛酰胺的生成 P三羧酸循环总图三羧酸循环总图草酰乙酸草酰乙酸CH3COSoA(乙酰乙酰辅酶辅酶A)苹果酸苹果酸琥珀酸琥珀酸琥珀酰琥珀酰CoA-酮戊二酸酮戊二酸异柠檬酸异柠檬酸柠檬酸柠檬酸CO22HCO22HGTP延胡索酸延胡索酸2H2HNAD+NAD+FADNAD+有氧氧化的反应过程 糖的有氧氧化代谢途径可分为：葡
32、萄糖酵解、丙酮酸氧化脱羧和三羧酸循环三个阶段。TAC循环循环 G（Gn）丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA CO2 NADH+H+FADH2H2O O ATP ADP 胞液胞液 线粒体线粒体 氧化磷酸化氧化磷酸化 F0 F1 Cyt c Q NADH+H+NAD+延胡索酸延胡索酸 琥珀酸琥珀酸 H+1/2O2+2H+H2O ADP+Pi ATP H+H+H+胞液侧胞液侧 基质侧基质侧+-化学渗透假说详细示意图化学渗透假说详细示意图己糖激酶己糖激酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶6 6磷酸葡萄糖酶磷酸葡萄糖酶1,6-1,6-二磷酸果糖酶二磷酸果糖酶丙酮酸丙酮酸羧化酶羧化酶磷酸烯醇式丙酮酸羧
33、激酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶磷酸戊糖途径总反应图糖酵解途径糖酵解途径36-36-磷磷酸葡萄糖酸葡萄糖5-5-磷酸磷酸木酮糖木酮糖5-5-磷酸磷酸核糖核糖5-5-磷酸磷酸木酮糖木酮糖7-7-磷酸磷酸景天糖景天糖3-3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛4-4-磷酸磷酸赤藓糖赤藓糖6-6-磷酸磷酸果糖果糖3-3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛6-6-磷酸磷酸果糖果糖36-36-磷酸葡磷酸葡萄糖酸内酯萄糖酸内酯3NADPH3NADPH36-36-磷酸磷酸葡萄糖酸葡萄糖酸3H3H2 2O O35-35-磷磷酸核酮糖酸核酮糖3NADPH3NADPH3CO3CO2 2磷酸戊糖途径第一阶段第一阶段 第第二二阶阶段段 5-磷酸木酮糖磷
34、酸木酮糖 C55-磷酸木酮糖磷酸木酮糖 C57-磷酸景天糖磷酸景天糖 C73-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 C34-磷酸赤藓糖磷酸赤藓糖 C46-磷酸果糖磷酸果糖 C66-磷酸果糖磷酸果糖 C63-磷酸磷酸甘油醛甘油醛 C36-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(C6)3 6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯(C6)3 6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸(C6)3 5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖(C5)3 5-磷酸核糖磷酸核糖 C53NADP+3NADP+3H+6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶 3NADP+3NADP+3H+6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶磷酸葡萄糖酸脱氢酶 3CO2磷酸戊糖途径小结x 反应部位：胞浆x 反应底物：6
35、-磷酸葡萄糖x 重要反应产物：NADPH、5-磷酸核糖x 限速酶：6-磷酸葡萄糖脱氢酶(G-6-PD)磷酸戊糖途径的生物学意义1、磷酸戊糖途径也是普遍存在的糖代谢的一种方式2、产生大量的NADPH，为细胞的各种合成反应提供还原力3、该途径的反应起始物为6-磷酸葡萄糖，不需要 ATP参与起始反应，因此磷酸戊糖循环可在低ATP浓度下进行。4、此途径中产生的5-磷酸核酮糖是辅酶及核苷酸生物合成的必需原料。5、磷酸戊糖途径是机体内核糖产生的唯一场所。脂肪的代谢脂肪的代谢u脂肪是通过水解作用分解为脂肪酸和甘油。脂肪是通过水解作用分解为脂肪酸和甘油。u甘油可以进入糖酵解途径。甘油可以进入糖酵解途径。u脂肪
36、酸通过脂肪酸通过-氧化被分解并释放出乙酰辅酶氧化被分解并释放出乙酰辅酶A，而乙酰辅酶，而乙酰辅酶A如上所述进入柠檬酸循环。如上所述进入柠檬酸循环。u在氧化过程中脂肪酸可以释放出比糖类更多在氧化过程中脂肪酸可以释放出比糖类更多的能量，这是因为糖类结构的含氧比例较高。的能量，这是因为糖类结构的含氧比例较高。甘油三酯（脂肪）的酶促水解甘油三酯（脂肪）的酶促水解脂肪 脂肪酶甘油+脂肪酸CH2OH HCOHCH2OHCH2OHR2-C-O-CHCH2OHO=-H2OR1COOH二酰甘油脂肪酶二酰甘油脂肪酶H2OR2COOH单酰甘油脂肪酶单酰甘油脂肪酶-CH2-O-C-R1R2-C-O-CHCH2-O-C
37、-R3O=O=O=H2OR3COOH三酰甘油脂肪酶三酰甘油脂肪酶O=O=-CH2-O-C-R1R2-C-O-CHCH2OH限速酶限速酶甘油的氧化分解与转化肉肉碱碱转转运运载载体体线线粒粒体体膜膜脂酰脂酰CoA脱氢酶脱氢酶L(+)-羟脂酰羟脂酰CoA脱氢酶脱氢酶 NAD+NADH+H+烯脂酰烯脂酰CoA 水化酶水化酶H2OFADFADH2 酮脂酰酮脂酰CoA 硫解酶硫解酶CoA-SH脂酰脂酰CoA合成酶合成酶ATPCoASHAMP PPiH2O呼吸链呼吸链 2ATP H2O 呼吸链呼吸链 3ATP TCA 氨基酸代谢氨基酸代谢u氨基酸既可以被用于合成蛋白质或其他生物分子，氨基酸既可以被用于合成蛋
38、白质或其他生物分子，又可以被氧化为尿素和二氧化碳以提供能量。又可以被氧化为尿素和二氧化碳以提供能量。u氧化的第一步是由转氨酶将氨基酸上的氨基除去，氧化的第一步是由转氨酶将氨基酸上的氨基除去，氨基随后被送入尿素循环，而留下的脱去氨基的碳氨基随后被送入尿素循环，而留下的脱去氨基的碳骨架以酮酸的形式存在。骨架以酮酸的形式存在。u有多种酮酸（如有多种酮酸（如-酮戊二酸，由脱去氨基的谷氨酸酮戊二酸，由脱去氨基的谷氨酸所形成）是柠檬酸循环的中间物。所形成）是柠檬酸循环的中间物。u此外，生糖氨基酸（此外，生糖氨基酸（glucogenic amino acid）能够通）能够通过糖异生作用被转化为葡萄糖过糖异生
39、作用被转化为葡萄糖氨基酸代谢库食物蛋白质消化吸收 组织蛋白质分解 体内合成氨基酸(非必需氨基酸)氨基酸代谢概况-酮酸 脱氨基作用 酮 体氧化供能糖胺 类脱羧基作用氨 尿素代谢转变其它含氮化合物(嘌呤、嘧啶等)合成 鸟鸟氨氨酸酸循循环环2ADP+PiCO2+NH3+H2O氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸2ATPN-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸Pi鸟氨酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸精氨酸精氨酸延胡索酸延胡索酸精氨酸代精氨酸代 琥珀酸琥珀酸瓜氨酸瓜氨酸天冬氨酸天冬氨酸ATPAMP+PPi鸟氨酸鸟氨酸尿素尿素线粒体线粒体胞胞 液液小结小结n n代谢的一个很大的特点是：即使是差异巨代谢的一个很大的特点是：即使是差异巨大的不同物种，它
40、们之间的基本代谢途径大的不同物种，它们之间的基本代谢途径也还是相似的。例如，也还是相似的。例如，柠檬酸柠檬酸，作为三羧，作为三羧酸循环中的最为人们所知的中间产物，存酸循环中的最为人们所知的中间产物，存在于所有的生物体中，无论是微小的单细在于所有的生物体中，无论是微小的单细胞的细菌还是巨大的多细胞生物如大象。胞的细菌还是巨大的多细胞生物如大象。n n代谢中所存在的这样的相似性很可能是由代谢中所存在的这样的相似性很可能是由于相关代谢途径的高效率以及这些途径在于相关代谢途径的高效率以及这些途径在进化史早期就出现而形成的结果。进化史早期就出现而形成的结果。二、代谢调节二、代谢调节机体有精细的调节机体有
41、精细的调节机制，调节代谢的机制，调节代谢的强度、方向和速度强度、方向和速度内外环境内外环境不断变化不断变化影响机体代谢影响机体代谢适应环境适应环境的变化的变化三、各组织、器官物质代谢各具特色三、各组织、器官物质代谢各具特色结构不同结构不同酶系的种类、酶系的种类、含量不同含量不同不同的组不同的组织、器官织、器官代谢途径不同、代谢途径不同、功能各异功能各异是机体物质代谢的枢纽。是机体物质代谢的枢纽。在糖、脂、蛋白质、水、盐及维生素代谢中均具在糖、脂、蛋白质、水、盐及维生素代谢中均具有有独特而重要独特而重要的作用。的作用。肝肝合成、储存糖原合成、储存糖原分解糖原生成葡萄糖，释放入血液分解糖原生成葡萄
42、糖，释放入血液是糖异生的主要器官是糖异生的主要器官肝在糖代谢中的作用肝在糖代谢中的作用如如肝在维持血糖稳定中起重要作用。肝在维持血糖稳定中起重要作用。酮体酮体乳酸乳酸 游离脂酸游离脂酸葡萄糖葡萄糖以葡萄糖有氧氧化供能为主。以葡萄糖有氧氧化供能为主。心脏心脏耗能大，耗氧多。耗能大，耗氧多。葡萄糖为主要能源。葡萄糖为主要能源。不能利用脂酸，葡萄糖供应不足时，利用酮体。不能利用脂酸，葡萄糖供应不足时，利用酮体。脑脑合成、储存糖原；合成、储存糖原；通常以脂酸氧化为主要供能方式；通常以脂酸氧化为主要供能方式；剧烈运剧烈运动时，以糖酵解为主。动时，以糖酵解为主。肌肌 肉肉能量主要来自糖酵解。能量主要来自糖
43、酵解。红红细细胞胞合成及储存脂肪的重要组织；合成及储存脂肪的重要组织；将脂肪分解成脂酸、甘油，供机体其他组织利用。将脂肪分解成脂酸、甘油，供机体其他组织利用。脂肪组织脂肪组织也可进行糖异生和生成酮体；也可进行糖异生和生成酮体；肾髓质主要由糖酵解供能；肾皮质主要由脂酸、肾髓质主要由糖酵解供能；肾皮质主要由脂酸、酮体有氧氧化供能。酮体有氧氧化供能。肾脏肾脏四、各种代谢物均具有各自共同的代谢池四、各种代谢物均具有各自共同的代谢池例如例如各各种种组组织织 消化吸收的糖消化吸收的糖 肝糖原分解肝糖原分解糖异生糖异生血血糖糖五、五、ATP是机体能量利用的共同形式是机体能量利用的共同形式营养物分营养物分 解
44、解释放释放能量能量ADP+PiATP直直接接供供能能六、六、NADPH是合成代谢所需的还原当量是合成代谢所需的还原当量例如例如乙酰乙酰CoANADPH+H+脂酸、胆固醇脂酸、胆固醇磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径物质代谢的相互联系物质代谢的相互联系Metabolic Interrelationships第第 二二 节节一、在能量代谢上的相互联系一、在能量代谢上的相互联系三大营养素三大营养素共同中共同中间产物间产物共同最终共同最终代谢通路代谢通路糖糖脂肪脂肪蛋白质蛋白质乙酰乙酰CoACoATAC2H2H氧氧化化磷磷酸酸化化ATPCOCO2 2三大营养素可在体内氧化供能。三大营养素可在体内氧化供能。从能量
45、供应的角度看，三大营养素可以互相代从能量供应的角度看，三大营养素可以互相代替，并互相制约。替，并互相制约。一般情况下，供能以糖、脂为主，并尽量节约一般情况下，供能以糖、脂为主，并尽量节约蛋白质的消耗。蛋白质的消耗。脂肪分解脂肪分解增强增强ATP 增多增多ATP/ADP 比值增高比值增高任一供能物质的代谢占优势，常能抑制和节约任一供能物质的代谢占优势，常能抑制和节约其他物质的降解。其他物质的降解。糖分解被抑制糖分解被抑制 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1被抑制被抑制（糖分解代谢限速酶之一）（糖分解代谢限速酶之一）例如例如饥饿时饥饿时 肝糖原分解肝糖原分解 ，肌糖原分解肌糖原分解 肝糖异生肝糖异生
46、，蛋白质分解蛋白质分解 以脂酸、酮体分解供能以脂酸、酮体分解供能为主为主蛋白质分解明显降低蛋白质分解明显降低1 2 天天3 4 周周（一）糖代谢与脂代谢的相互联系（一）糖代谢与脂代谢的相互联系1.摄入的糖量超过能量消耗时摄入的糖量超过能量消耗时 二、糖、脂和蛋白质二、糖、脂和蛋白质之间的相互联系之间的相互联系葡葡萄萄糖糖乙酰乙酰CoA合成脂肪合成脂肪（脂肪组织）（脂肪组织）合成糖原储存（肝、肌肉）合成糖原储存（肝、肌肉）2.脂肪的甘油部分能在体内转变为糖脂肪的甘油部分能在体内转变为糖脂酸脂酸乙酰乙酰CoA葡萄糖葡萄糖脂脂肪肪甘油甘油甘油激酶甘油激酶肝、肾、肠肝、肾、肠磷酸磷酸-甘油甘油葡葡萄萄
47、糖糖3.脂肪的分解代谢受糖代谢的影响脂肪的分解代谢受糖代谢的影响饥饿、糖供应不足或糖代谢障碍时饥饿、糖供应不足或糖代谢障碍时高酮血症高酮血症草酰乙酸草酰乙酸相对不足相对不足糖不足糖不足脂肪大量动员脂肪大量动员酮体生成增加酮体生成增加氧化氧化受阻受阻（二）糖与氨基酸代谢的相互联系（二）糖与氨基酸代谢的相互联系例如例如丙氨酸丙氨酸丙酮酸丙酮酸脱氨基脱氨基糖异生糖异生葡萄糖葡萄糖1.大部分氨基酸脱氨基后，生成相应的大部分氨基酸脱氨基后，生成相应的-酮酸，可转变为糖。酮酸，可转变为糖。2.糖代谢的中间产物可氨基化生成某些糖代谢的中间产物可氨基化生成某些 非必需氨基酸非必需氨基酸糖糖丙酮酸丙酮酸草酰乙酸
48、草酰乙酸乙酰乙酰CoA柠檬酸柠檬酸-酮戊二酸酮戊二酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸氨基酸氨基酸乙酰乙酰CoA脂肪脂肪 1.蛋白质可以转变为脂肪蛋白质可以转变为脂肪 2.氨基酸可作为合成磷脂的原料氨基酸可作为合成磷脂的原料丝氨酸丝氨酸磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸胆胺胆胺脑磷脂脑磷脂胆碱胆碱卵磷脂卵磷脂（三）脂类与氨基酸代谢的相互联系（三）脂类与氨基酸代谢的相互联系 但不能说，脂类可转变为氨基酸。但不能说，脂类可转变为氨基酸。脂肪脂肪甘油甘油磷酸甘油醛磷酸甘油醛糖酵解途径糖酵解途径丙酮酸丙酮酸 其他其他-酮酸酮酸某些非必需氨基酸某些非必需氨基酸3.脂肪的甘油部分可转变为非必需氨基酸脂肪的甘油
49、部分可转变为非必需氨基酸（四）核酸与糖、蛋白质（四）核酸与糖、蛋白质代谢的相互联系代谢的相互联系 1.氨基酸是体内合成核酸的重要原料氨基酸是体内合成核酸的重要原料甘氨酸甘氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺一碳单位一碳单位合成嘌呤合成嘌呤合成嘧啶合成嘧啶2.磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供磷酸核糖由磷酸戊糖途径提供葡萄糖、糖原葡萄糖、糖原丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoA脂肪脂肪Leu、Lys草酰乙酸草酰乙酸-酮戊二酸酮戊二酸琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸TyrProVal,Ile,Met,ThrAspGluArgHisPro胆固醇、酮体胆固醇、酮体AlaTrpSerGlyThrCys甘油甘油脂酸脂酸目目 录
50、录目目 录录代代 谢谢 调调 节节The Regulation of Metabolism第第 四四 节节n n生物体是一个完整的统一体，各种代谢密切联系、生物体是一个完整的统一体，各种代谢密切联系、生物体是一个完整的统一体，各种代谢密切联系、生物体是一个完整的统一体，各种代谢密切联系、相互作用、相互制约，生物在其进化过程中形成一相互作用、相互制约，生物在其进化过程中形成一相互作用、相互制约，生物在其进化过程中形成一相互作用、相互制约，生物在其进化过程中形成一套有效而灵敏的调节控制系统。套有效而灵敏的调节控制系统。套有效而灵敏的调节控制系统。套有效而灵敏的调节控制系统。n n研究代谢调节有着重