《陈代谢与生物能学》PPT课件

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1、Chapter7Metabolismandoxidativephosphorylation§5.1MetabolismandBioenergetics§5.2Oxidativephosphorylation§5.1MetabolismandBioenergetics新陈代谢：是生物体内进行的所有化学变化的总称，是生物体表现其生命活动的重要特征之一，是生命存在的前提，是生物与外界环境进行物质与能量交换的全过程。物质代谢大分子分解为小分子释放能量需要能量小分子合成为大分子分解代谢合成代谢能量代谢1,METABOLISMLivingthings

2、exhibitmetabolicdiversity异养生物太阳能葡萄糖释放能量以ATP形式存放光合作用自养生物高等植物光合细菌蓝、绿藻高等动物多数微生物Theflowofenergyinbiosphereandthecarbonandoxygencyclesareintimatelyrelated新陈代谢的两个目的：产生维持生命活动的动力合成生物分子*分解代谢（Catabolism）：不同的底物分子通过不同的分解途径转变成少数共同的中间代谢物，而进入共同的代谢途径，在这一氧化过程中，释放的化学能部分以ATP形式捕获，部分化学能以富含能量的

3、电子形式转移至NAD+或NADP+上，少部分传至FAD上。NAD+的还原是分解代谢的一部分，NADH的再氧化将伴随着ADP的磷酸化过程。NADPH为合成代谢中的生物合成提供还原力。*合成代谢（Anabolism）：由小分子前体合成生物大分子的过程。需要的能量由分解代谢产生的ATP和NADPH提供。NAD+NADH+H+NADP+NADPH+H+NAD+/NADH:氧化途径（分解代谢）中电子受体NADP+/NADPH:还原途径（合成代谢）电子供体FMNFMNH2+2H-2HFADFADH2+2H-2H分解代谢氧化放能合成代谢还原吸能合成代谢

4、与分解代谢之间的关系:二者互为对立，互相交叉新陈代谢过程总描述：分解代谢总是会聚集到少数几个终产物；合成代谢总是分叉产生出许多不同产物。分解代谢与合成代谢虽均分为三个阶段，但二者并不互为可逆。TCA循环是分解代谢和合成代谢交汇的枢纽。既是各燃料分子最终氧化的共同途径，也可为合成代谢提供原料，具有双重性功能。阶段2：构件分子降解为更小的中间代谢物。α-酮酸碳骨架直接进入TCAcycle氨基酸三碳α-酮酸（丙酮酸）乙酰CoA葡萄糖→丙酮酸甘油→丙酮酸脂肪酸→乙酰CoA*分解代谢三阶段阶段1：生物大分子降解为构件分子。蛋白质→氨基酸，多糖→葡萄

5、糖，脂肪→甘油和脂肪酸阶段3：中间代谢物通过TCA循环最终分解为CO2、H2O。*合成代谢三阶段阶段3：从构件分子合成大分子化合物，如脂肪的合成原料是小分子乙酰辅酶A，先合成出脂肪酸，再合成各种脂类。阶段1：利用分解代谢阶段之2、3产生的小分子作为合成原料前体。阶段2：先合成各种生物大分子的构件单元。注：*各类生物代谢的起点和进行方向不同，但都遵循许多中心转化过程。*生物可直接利用分解代谢产生的构件分子作为前体装配成生物大分子。合成代谢与分解代谢途径通常不重合（1）二者部分代谢过程相同，个别或少数过程不同，由不同的酶催化。例：糖酵解与糖异

6、生（2）二者途径完全不同，催化的酶系不同。例：脂肪酸的氧化与合成酶是推动全部代谢活动的工具任何一个代谢途径均由多个酶促反应驱动；一系列连续的化学反应构成化学反应链；多酶系统：a.分散的多酶体系(separate,solubleentities)b.多酶复合物(multienzymecomplex)c.膜结合酶系(membraneboundsystem)*各代谢途径的细胞定位区域部位代谢分工1、线粒体2、胞液3、内质网4、细胞核5、糖颗粒6、溶酶体三羧酸循环（线粒体膜）；电子传递和氧化磷酸化脂肪酸氧化；氨基酸分解代谢酵解；脂肪酸合成；糖异生

7、的部分途径；尿素合成脂类合成；类固醇合成；蛋白质合成DNA的复制；RNA的合成糖原的合成与降解蛋白质降解新陈代谢特点：在温和条件下进行，由酶催化；各反应有严格的顺序性；代谢途径的单向性(代谢中的限速酶)生物体对内外环境条件有高度的适应性和灵敏的自动调节。调控机制：（1）细胞内酶调控：酶活性、酶含量（2）激素水平调控：激素→靶细胞→cAMP→酶活→代谢途径（3）神经系统调控：新陈代谢的研究方法invivo/invitroexperiment：脂肪酸的β氧化；琥珀酸脱氢同位素示踪法：尿素循环（15N）；胆固醇的C来源于乙酰CoA遗传欠缺症：苯

8、丙酮尿症；突变体研究法：微生物突变（研究代谢、表达菌）代谢途径阻断法：抗代谢物或酶抑制剂（酵母酒精发酵）；基因突变。核磁共振波谱法：磷酸肌酸生物系统做功：运动、心脏收缩、细胞主动运输、神经信号