1、,什么是新陈代谢 生命系统中的能量从何而来 食物怎样为人体供能，它们命运如何 有氧运动能消耗脂肪,第三章 能量、物质的获得与转换,一、能量代谢简介 二、光合作用 三、物质代谢,新陈代谢是生物的基本特征之一包括生物在生命活动中所进行的一切化学反应的总称。,第一节 代谢简介,生物体内新陈代谢各方面的相互关系：,生物的能量代谢ATP生成的具体方式生物氧化的特点和过程,一、生物的能量代谢,能量代谢的热力学原理能量传递媒介,1、能量代谢的热力学原理,自由能(G)：指一个反应体系中能够做功的那部分能量。自由能的变化(G)：产物的自由能与反应物的自由能之差，与反应转变过程无关。,标准自由能的变化(G0) 标
2、准条件：298K，101.3KPa，反应物浓度为1mol/L生化反应中标准自由能的变化(G0)： 标准条件： 298K，101.3KPa，反应物浓度为1mol/L，pH=7,如 A+B C+D G=(GC+GD)-(GA+GB)G = G0+RTlnCD/AB G0,反应自发进行,反应达到平衡,反应不能自发进行,葡萄糖的磷酸化是被ATP水解反应所驱动。,反应体系的总自由能差等于体系中各单独反应自由能的代数和即一个热力学上不能进行的反应（ G0 ）可以被另一个热力学上可以进行的反应（ G0 ）所驱动，只要它们自由能差的代数和小于零。在生化反应中，许多反应是被ATP的水解所驱动的。,两个磷酸基团,
3、ATP的作用ATP ADP 传递磷酸基团并提供能量ATP AMP + PPi机体内中间传递能量为生物膜物质运输提供能量为物质代谢提供能量,一个磷酸基团,动态平衡,重要的能量传递媒介,分解代谢释放的能量并不直接被吸能代谢所利用，而是通过一些能量传递物质来传递能量，起能量转运站的作用。 既可传递能量，又可暂时储藏能量。,ATP 烟酰胺辅酶 黄素辅酶,ATP（腺三磷）生物能量的主要传递者,烟酰胺辅酶（NAD、NADP）,NAD烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 NADP烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸 VB5（烟酰胺）氢载体,NAD+：R为H； NADP+：R为PO32-,返回,NADH+H+3ADP+3Pi+1/2O2
4、 NAD+4H2O+3ATP,重要的氢载体,NADH+H+1/2O2 NAD+H2O,3ADP+3Pi 3ATP+3H2O,黄素辅酶,FMN黄素单核苷酸 FAD黄素腺嘌呤二核苷酸氢载体 生物体内VB2以FMN和FAD形式存在,返回,FADH2+2ADP+2Pi+1/2O2=FAD+3H2O+2ATP,二、ATP生成的具体方式：,底物水平磷酸化氧化磷酸化光合磷酸化,1、底物水平磷酸化,在被氧化的底物上发生磷酸化作用。 即底物被氧化的过程中，形成了某些高能磷酸化合物的中间产物，通过酶的作用可将高能磷酸键直接转给ADP生成ATP。,底物水平磷酸化形成高能键能量来源于伴随着：与氧的存在与否无关,底物脱
5、氢 分子内部能量重新分布和集中,2、氧化磷酸化,通过生物氧化电子传递体系产生ATP的过程,A、生物氧化概念有机分子在机体内氧化成二氧化碳和水并释放出能量的过程B、生物氧化特点 在活体细胞中进行，需酶参加 温和条件 复杂的氧化还原过程 能量逐步释放，以ATP形式储存和转运 生物氧化的速度由细胞自动调控。C、生物氧化部位 在真核生物细胞内，生物氧化都是在线粒体内进行 原核生物则在细胞膜上进行,生物氧化,生物氧化过程,代 谢 分 子,O2-,H2O,能量,呼吸链,脱氢即是被氧化，H可拆分为H+ + e,电子传递过程,电子传递过程氧化型辅酶 还原型辅酶重要的电子传递载体：NAD+、NADP+、FMN+
6、、FAD+ （氧化型）NADH、NADH2、NADPH、FADH （还原型）电子传递链位置：质膜(原核)，线粒体内膜(真核)。,NADH+H+1/2O2 NAD+H2O G=-220kJ/mol 3ATP NADPH+H+1/2O2 NADP+H2O G=-202kJ/mol 3ATP FADH2+1/2O2 FAD+H2O G=-181kJ/mol 2ATP,电子传递抑制剂,鱼藤酮、安密妥 NADH CoQ 抗霉素A Cytb Cytc1 氰化物、硫化氢、叠氮化合物、一氧化碳Cyta/a3 O2,氧化磷酸化,电子传递，伴随ADP ATP生物氧化，伴随磷酸化作用需氧细胞生命活动的基础，主要的能
7、量来源。高能磷酸化合物：ATP,+O2 H2O,能量物质ADP+Pi ATP CO2+H2O,NAD+,NADH,能量,NAD+,H+,氧化磷酸化过程,合成代谢、细胞运动、肌肉收缩、物质运输、神经传导,FMN、CoQ、Cyt,电子传递链中生成ATP的部位,NADH 3ATPFADH2 2ATP,3、光合磷酸化,光引起光合色素逐出电子，通过电子传递产生ATP的过程,第二节 能量的获得光合作用,“万物生长靠太阳”“落叶归根”保护森林就是保护我们自己,自然界中存在不同种类的光合生物 产氧光合作用：蓝细菌、藻类、绿色植物,光合作用：光合细胞将光能转化为化学能合成有机物的过程。（绿色植物、光合细菌）H2
8、O+CO2 (CH2O)+O2光+ H2O ATP+CO2+2H+ C6H12O66CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6H2O + 6O2,光,光,还原作用,氧化作用,不产氧光合作用,紫硫细菌,氢细菌,一、光合器官,二、光合色素,高等植物叶绿体中含有：叶绿素类和类胡萝卜素类藻类中含藻胆类色素光合细菌含菌绿素或菌紫素,光合作用整个反应过程分为,光反应暗反应,光反应在叶绿素的参与下，把太阳能转变为化学能（ATP、NADPH）暗反应毋需叶绿素参与，在叶绿体基质中进行，利用光反应中产生的ATP和NADPH，推动CO2的还原和固定，变成糖类化合物,三、光反应,光合色素吸收、 传递光能，并将光能
9、转化成化学能，形成ATP的过程 类囊体上进行反应,1、两个光反应系统,光系统(PS )作用中心为P700的叶绿素a分子 光系统(PS )作用中心为P680的叶绿素a分子,原初反应,发生于最起始阶段的反应，是光合作用中直接与光能利用联系的反应光能的吸收光能的传递光化学反应,天线色素吸收的光能以诱导共振方式传递到作用中心，作用中心叶绿素被激发成激发态(chl*)，产生一个高能电子，电子传递给一个电子受体A，A被还原， chl失去电子被氧化,光引起了氧化还原反应，产生了电荷分离,2、光合电子传递链,质体醌,质体蓝素,ATP NADPH 氧,生成,铁氧还蛋白,Mn,脱Mg叶绿素,e,Z,产生ATP,循
10、环式光合磷酸化,光合磷酸化的机制,类囊体膜中存在的几种复合体,PS,细胞色素复合体,PS,FNR复合体,ATP酶复合体,Fd-NADP+还原酶,暗反应：叶绿体基质中进行 利用光反应产生的ATP ，使CO2还原（NADPH提供电子）合成糖，分为三步,四、暗反应,CO2的固定 还原反应 二磷酸核酮糖的再生,光合作用的暗反应,卡尔文循环,CO2的固定,还原反应,二磷酸核酮糖的再生,需要3分子ATP,在C3植物中，卡尔文循环是直接使用了来自空气的CO2，它所产生的第1个有机物是3C化合物3-磷酸甘油酸在炎热干旱的日子里，C3植物叶子的气孔处于关闭状态，可减少水分的丢失，却阻止了CO2的进入,二磷酸核酮
11、糖羧化酶要求较高的CO2浓度在CO2浓度偏低，O2浓度提高的情况下： RuBP酶还能在光照条件下结合O2，促使O2分解二磷酸核酮糖，释放出CO2，称为光呼吸光呼吸抵消掉一部分光合作用的成果,C4植物,生活在热带的植物,如玉米、甘蔗等，为了减少光呼吸的负作用，进化出C4途径，C4循环光合作用的第一个产物是四碳二羧酸 C4植物具有特殊的保水适应能力 C4植物CO2固定在叶肉细胞中 卡尔文循环在含有叶绿体的维管束鞘细胞中,+NADP+,+NADPH,NADPH,NADP+,景天科植物代谢（CAM）,菠萝、仙人掌等肉质植物 仅在夜晚才打开气孔准许CO2进入的办法保水,比较C4途径和CAM途径异同,相同
12、点：都是在炎热干旱条件下，即能保持住体内水分，又能进行光合作用的适应性特征 不同点： CAM植物CO2固定和卡尔文循环是发生在同一细胞中 C4植物发生在两种不同细胞中,感受“筋疲力尽”,感受“筋疲力尽”,运动时，肌肉需要消耗能量来做功。肌肉细胞利用氧来释放葡萄糖中的能量。有氧运动是指人体在氧气充分供应的情况下进行的体育锻炼。有氧运动“燃烧”血糖、血脂肪酸和血氨基酸。葡萄糖在无氧酵解时产生大量丙酮酸、乳酸等中间代谢产物，不能通过呼吸排除。这些酸性产物堆积在细胞和血液中，就成了“疲劳毒素”，会让人感到疲乏无力、肌肉酸痛，严重时会出现酸中毒和增加肝肾负担。,细菌用于生产酸奶、奶酪,你吃的食物中的能量
13、都来自太阳,一氧化碳和氰化物都因 破坏细胞呼吸而致人死命,第三节 物质代谢,细胞呼吸生物能转换与释放,+,+,+,糖类代谢,糖的来源 糖的代谢 糖代谢紊乱引发的病症,一、糖的来源,绿色植物和光合微生物的光合作用动物体内糖异生,二、糖的中间代谢,糖酵解途径（EMP）三羧酸循环（TCA）,糖酵解的研究历史是从酒精发酵的研究开始的。我国早在4000年前就有酿酒的记载，但糖变酒的过程直到19世纪才搞清楚。,1、糖酵解途径 ( EMP),1897年，Hans Buchner 和 Eduard兄弟发现，酵母汁可以把蔗糖变酒精，证明了发酵可以在活细胞以外进行。否定了巴斯德的发酵离不开活细胞，是没有空气的生命
14、过程的观点。 1905年，Arthur Harden和William Young发现发酵与无机磷将糖磷酸化有关。并证明发酵活性取决于两类物质：酶和辅酶、金属离子。 1940年，Gustar Embden 和Otto Meyerhof等人发现肌肉中也存在着与酵母十分类似的不需氧的分解葡萄糖并产生能量的过程。 他们称此为酵解过程，又称为EMP途径。,酵解：葡萄糖降解成丙酮酸并伴随生成ATP的过程。,发酵：葡萄糖或有机物降解产生ATP的过程，根据产物的不同分为乙醇发酵和乳酸发酵等。,糖酵解途径,由葡萄糖生成丙酮酸的过程。 所有具有细胞结构的生物所具有的代谢途径，在有氧和无氧条件下都能进行。,反应的亚
15、细胞定位：细胞质 反应过程：两个阶段,由10步反应完成,己糖激酶,葡萄糖 G,6-磷酸葡萄糖 G-6-P,-1ATP,1,2,3,4,5,6,磷酸己糖异构酶,6-磷酸葡萄糖 G-6-P,6-磷酸果糖 F-6-P,6-磷酸果糖激酶-1,6-磷酸果糖 F-6-P,1,6-二磷酸果糖 F-1,6-BP,-1ATP,磷酸二羟丙酮,3-磷酸甘油醛,醛缩酶,1,6-二磷酸果糖 F-1,6-BP,2分子的3-磷酸甘油醛,磷酸丙糖异构酶,磷酸二羟丙酮,3-磷酸甘油醛,3-磷酸甘油醛,3-磷酸甘油醛脱氢酶,1,3-二磷酸甘油酸,磷酸甘油酸激酶,第一次底物水平磷酸化,+1ATP,1,3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油
16、酸,2,磷酸甘油酸变位酶,3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,烯醇化酶,2-磷酸甘油酸,磷酸烯醇式丙酮酸(PEP),丙酮酸激酶,磷酸烯醇式丙酮酸 PEP,丙酮酸 PA,这是糖酵解途径中的第二次底物水平磷酸化,+1ATP,2,TCA循环,乙酰CoA,反应方程式,葡萄糖+2Pi+2ADP+2NAD+ 2丙酮酸+2ATP+2NADH+2H+2H2O,糖酵解所得产物,ATP,丙酮酸,NADH + H+,不同生物不同去向,有氧条件下： NADH2的最终电子受体为氧，产物H2O,无氧条件：究竟以何种物质作为受氢体，产生何种发酵产物，是因不同细胞内不同酶系而异，总称为EMP型发酵，也称为厌氧发酵。,乙醇发酵乳酸
17、发酵,发酵是指微生物或其离体的酶分解糖类。,厌氧发酵,乙醇发酵：,酵母等微生物生醇发酵，丙酮酸由丙酮酸脱羧酶催化，生成乙醛，在乙醇脱氢酶催化下，生成乙醇。,乙醇发酵产物：2ATP能量2mol乙醇饮料、酿酒、试剂2molCO2发面、制汽水,乳酸脱氢酶,丙酮酸 PA,乳酸 LA,乳酸发酵,人体不含丙酮酸脱羧酶，丙酮酸由乳酸脱氢酶催化，生成乳酸。,丙酮酸的去路乙酰辅酶A乳酸乙醇, 迅速提供能量，使机体在无氧或缺氧情况下能进行生命活动 红细胞没有线粒体，完全依赖糖酵解供能 神经、白细胞、骨髓等代谢极为活跃，也常由糖酵解提供部分能量,生理意义,酵解的能量效率,净得2个ATP和2个NADH无氧条件下2分子
18、NADH将H交给2分子丙酮酸生成2分子乳酸。有氧条件下，NADH上的电子可通过两条途径进入线粒体：A、3-磷酸甘油酸穿梭途径传给FAD+，产生2个ATP，常见于肌肉和神经细胞中。B、苹果酸-天冬氨酸穿梭途径传给NAD+，产生3个ATP，常见于肝和心肌细胞中。,2、好氧呼吸与三羧酸（TCA）循环,当存在外在的最终电子受体O2时，底物可被完全氧化成CO2+H2O，产生ATP，这种对能源的氧化称为好氧呼吸。,糖有氧氧化的反应过程,分三个阶段： 糖酵解途径：葡萄糖 丙酮酸 丙酮酸 乙酰CoA 三羧酸循环和氧化磷酸化 CO2+H2O,氧化分解反应过程：,O2,G,O2,G-6-P,PA,O2,PA,乙酰
19、CoA,CO2,O2,H+e,H2O,胞液,线粒体,以葡萄糖为例：,丙酮酸 乙酰CoA,反应的亚细胞部位：线粒体 总反应式：,丙酮酸脱氢酶 复合体,丙酮酸 PA,乙酰CoA,三羧酸循环（tricarboxylic acid cycle, TAC或TCA)乙酰CoA经过一系列氧化、脱羧，最终形成CO2和H2O并产生能量的过程。 柠檬酸循环、Krebs循环 1953年，Krebs获诺贝尔奖，被称为ATP循环之父,三羧酸循环,柠檬酸,分步反应,+,柠檬酸合成酶,乙酰CoA,草酰乙酸,柠檬酸,柠檬酸,顺乌头酸,异柠檬酸,异柠檬酸脱氢酶,NAD+ NADH+H+CO2,异柠檬酸,- 酮戊二酸( -KG)
20、,第一次氧化脱羧,NAD+ NADH+H+ HSCoA CO2, -KG脱氢酶 复合体,- 酮戊二酸( -KG),琥珀酰CoA,第二次氧化脱羧,GDP GTP Pi HSCoA,琥珀酰CoA合成酶,琥珀酰CoA,琥珀酸,底物水平磷酸化,FAD FADH2,琥珀酸脱氢酶,琥珀酸,延胡索酸,延胡索酸酶,H2O,延胡索酸,苹果酸,苹果酸脱氢酶,NAD+ NADH+H+,苹果酸,草酰乙酸,三羧酸循环反应的全过程,丙酮酸,NAD+ NADHCO2,反应方程式：,产ATP： 2( 4 3 + 1 2 + 1 1)=30,NADH 3ATP,1+3,FAD 2ATP,GTP ATP,1葡萄糖 2丙酮酸,产A
21、TP： 23+2=8ATP,EMP途径,产能计算：1mol葡萄糖有氧分解时产生的ATP：38ATP,葡萄糖经EMP、TCA完全氧化，总方程式为：,生理意义：,提供氧化还原能量 为合成代谢提供中间体,丙酮酸,磷酸戊糖途径（磷酸己糖支路）,葡萄糖除酵解外的另一种途径开始时需要6分子葡萄糖以6-磷酸葡萄糖的形式参与，循环1次用去1分子葡萄糖，产生大量NADPH + H+形式的还原力可产生磷酸戊糖参加核酸代谢 磷酸戊糖分子也可重排可产生不同碳链长度的磷酸单糖，进入酵解途径。,12,6,糖醛酸途径,由6-磷酸葡萄糖或1-磷酸葡萄糖生成糖醛酸的途径生理意义 解毒作用：糖醛酸在肝脏中可与药物或含-OH、CO
22、OH、-SH、-NH2基的异物结合成可溶于水的化合物 可作为供体：形成硫酸软骨素、透明脂酸、肝素等 糖醛酸可转化为抗坏血酸 从糖醛酸形成木酮糖，与磷酸戊糖途径相连接,糖原的合成与分解,糖原的分解代谢糖原中的葡萄糖残基是由-1,4糖苷键相连，分支点处是由-1,6糖苷键相连。,糖原,磷酸化酶,1-磷酸葡萄糖,磷酸葡萄糖变位酶,6-磷酸葡萄糖,已糖激酶,葡萄糖,磷酸己糖异构酶,6-磷酸果糖,磷酸果糖激酶,1,6-二磷酸果糖,醛缩酶,磷酸二羟丙酮,3-磷酸甘油醛,磷酸丙糖异构酶,3-磷酸甘油醛,磷酸甘油醛脱氢酶,1,3-二磷酸甘油酸,磷酸甘油酸激酶,3-磷酸甘油酸,磷酸甘油酸变位酶,2-磷酸甘油酸,烯
23、醇化酶,磷酸烯醇式丙酮酸,丙酮酸激酶,丙酮酸,糖原合成酶,糖原的合成代谢体外合成是糖原分解代谢的可逆过程 而体内糖原合成另有途径G-1-P UDPG新糖原 糖原,UDP葡萄糖焦磷酸化酶,分支酶,糖异生途径,植物利用光合作用合成糖 动物可以将丙酮酸、甘油、乳酸及某些氨基酸等非糖物质转化成糖生理意义：生物合成糖的重要途径场所：肝脏，肾上腺皮质、脑、肌肉前体：所有能生成丙酮酸的物质如：柠檬酸、-酮戊二酸、延胡索酸、苹果酸等,糖类物质,糖尿病低血糖症,三、糖代谢紊乱引发的病症,1、糖尿病,由于胰岛素缺乏或其受体异常(肥胖导致对胰岛素的不敏感) 不能对抗由肾上腺素、胰高血糖素、肾上腺皮质激素引起的血糖升
24、高作用 使病人在空腹时血糖浓度120mg%，产生血糖和尿糖。,糖代谢紊乱的机制糖原合成减少 糖异生作用加强 葡萄糖转化为6-磷酸葡萄糖减弱 糖酵解和三羧酸循环减弱 肌肉和脂肪组织中葡萄糖进入细胞膜减慢,由于糖的生成增加而分解减慢导致高血糖及尿糖同时乙酰CoA通过TCA分解途径减少，在NADH还原下转化为酮体，使糖尿病人并发酮血症和酮尿症。,II型糖尿病,以往通常被称为非胰岛素依赖型糖尿病，或成年发病型糖尿病，约占糖尿病患者总数的90%。多发于40岁以上的成年人或老年人，有明显的家族遗传性。,II型糖尿病患者多数起病比较缓慢，体型较肥胖，病情较轻，有口干、口渴等症状，也有不少人甚至无症状，较少出
25、现酮症。多数患者在饮食控制及口服降糖药治疗后可稳定控制血糖。但有一些患者，尤其是糖尿病病史较长，大于20年的，形体消瘦的老年糖尿病患者，会出现胰岛素水平的低下，需要用外源性胰岛素控制血糖。,糖尿病与早老性痴呆症,近年来，很多研究提示，早老性痴呆症可能与胰岛素受体有关，也就是说，它和糖尿病有密切的关系。有人提出，阿尔茨海默氏病可以称为“脑型糖尿病”,2005年有研究发现，患者大脑中胰岛素受体减少，类胰岛素生长因子减少。Northwestern大学的一项研究，发现在早老性痴呆症患者的大脑当中，出现了一种叫做“ADDL”的蛋白质（学名是“类淀粉beta-衍生可扩散连接物），它把胰岛素受体赶出神经细胞
26、本来，胰岛素受体就在神经突触上，当胰岛素受体缺乏时，神经突触的功能受损，中枢神经系统功能紊乱，人便丧失了记忆力。,幸好，研究者发现，ADDL是在发病早期开始积累的，而且它的破坏过程是可逆的。也就是说，如果及时开始预防，就可以避免老年痴呆的悲剧发生。研究者还推测，在这个发现之后，治疗II型糖尿病的药物，将有可能用于老年痴呆的治疗；而预防糖尿病的各种饮食措施，也对于预防早老性痴呆症有所帮助。,目前已经发现，增加户外运动、增加绿叶蔬菜、增加粗粮、增加豆制品、低脂肪膳食、增加维生素和矿物质、摄入一些植物药用成分、避免汞、铅、铝等污染元素，都对预防早老性痴呆症有所帮助,2、低血糖症：,血糖浓度 6070
27、mg%脑组织对低血糖敏感，当血糖浓度45mg%时，严重影响脑组织的机能活动，出现惊厥和昏迷，称低血糖休克。静脉注射葡萄糖可得到缓解,脂类代谢,脂肪酸、甘油三酯的分解 磷脂代谢 胆固醇代谢 脂肪代谢紊乱与疾病,一、脂肪酸、甘油三酯的分解,甘油三酯的水解,甘油三酯,甘油二酯,甘油单酯,甘油,A. 甘油的命运,3-磷酸甘油醛,甘油,3-磷酸甘油,磷酸二羟丙酮,B. 脂肪酸的氧化脂肪酸 脂酰辅酶A (n),脂酰辅酶A（n-2）,+ 乙酰辅酶A （2C）,线粒体酶,TCA循环,活化,哺乳动物甘油三酯生物合成,二、磷脂的代谢,磷脂的分解代谢磷脂 甘油、磷酸、脂肪酸、氨基醇,磷脂酶,糖代谢,TCA循环,磷脂
28、合成,磷脂的生物合成磷脂酸 磷脂醇基载体 高等动植物磷脂酸 细菌,胞嘧啶核苷酸,卵磷脂的合成,磷脂酰胆碱胆碱+ATP 磷酸胆碱+ADP磷酸胆碱+CTP CDP-胆碱+PPi CDP-胆碱+甘油二酯 磷脂酰胆碱+CMP,胆碱激酶,磷酸胆碱胞嘧啶 核苷酸转移酶,磷酸胆碱转移酶,三、胆固醇的代谢,合成场所：肝脏及肠壁组织、皮肤、肾上腺皮质、性腺 胆固醇合成酶：内质网、胞液，NADPH、ATP乙酰CoA 二羟甲基戊酸 异戊烯醇焦磷酸酯 鲨烯羊毛脂固醇 胆固醇,胆酸、维生素D、维生素E、维生素K、类胡萝卜素、麝香 橡胶、松节油、桉树油、柠檬油、质体醌,胆固醇是胆酸的前体,胆固醇,胆酸,胆固醇衍生类固醇激
29、素胆固醇衍生维生素D,胆固醇,食物,合成,形成膜,固醇激素,维生素D,胆酸,胆固醇酯,四、脂肪代谢紊乱与疾病,脂肪肝肝脏中的脂蛋白不能及时将肝细胞脂肪运出，造成脂肪在肝细胞中的堆积所致。长期会破坏肝细胞机能，引起结缔组织增生，造成“肝硬变”。,胆固醇代谢与动脉粥样硬化内源性胆固醇降解受阻HDL过低LDL受体基因遗传性损伤，无法运送胆固醇进入细胞降解,蛋白质降解和氨基酸的分解代谢,机体对外源蛋白质的需要及消化 氨基酸脱氨基、转氨基及联合脱氨基作用 氨基氮的排泄 氨基酸碳骨架的氧化途径 氨基酸代谢综合症,一、机体对外源蛋白质的需要及消化,机体摄入的蛋白质量和排出量在正常状态下处于平衡状态，称为氮平
30、衡 细胞生长、更新及修复，提供能量 外源蛋白质补充,外源蛋白质的消化胃蛋白酶蛋白质 多肽 氨基酸,糜蛋白酶,胰蛋白酶,弹性蛋白酶,羧肽酶氨肽酶,蛋白质,CO2,-酮酸,糖、脂肪,苯丙氨酸、酪氨酸 色氨酸、亮氨酸 谷氨酸、谷氨酰胺,赖氨酸、精氨酸,缬氨酸、亮氨酸 丝氨酸、丙氨酸,胃蛋白酶,苯丙氨酸 酪氨酸、色氨酸,二、脱氨基、转氨基及联合脱氨基作用,脱氨基作用：氨基酸失去氨基的作用 氧化脱氨基（动植物）、非氧化脱氨基（细菌）,氧化脱氨基,转氨基作用：是-氨基酸和酮酸之间氨基的转移作用,谷丙转氨酶,谷草转氨酶,转氨酶：催化转氨基反应的酶大多数转氨酶需要以-酮戊二酸（或谷氨酸）作为氨基的受体。真核细
31、胞线粒体、胞液通过转氨作用调节体内非必需氨基酸的种类和数量，以满足体内蛋白质合成时对非必需氨基酸的需求,联合脱氨基作用,转氨基作用,脱氨基作用,三、氨基氮的排泄,氨基氮 氨NH3尿素、尿酸 氨对生物体是有毒物质，影响脑、神经中枢系统 氨的转运形式主要是谷氨酰胺，中性无毒，可透过细胞膜尿素生成位置：肝脏,H2N C NH2O,NH4+ + 谷氨酸,谷氨酰胺 + H+,ATP,ADP+Pi,肌肉可利用丙氨酸将氨运送到肝脏葡萄糖-丙氨酸循环NH4+-酮戊二酸+NADPH+H+ 谷氨酸+NADP+H2O谷氨酸+丙酮酸 -酮戊二酸+丙氨酸丙氨酸+ -酮戊二酸 丙酮酸+谷氨酸,谷氨酸脱氢酶,丙酮酸转氨酶,
32、丙氨酸转氨酶,（肌肉中）,（肝脏中）,（肌肉中）,糖酵解,糖异生,NH3,氨基酸,谷氨酸,-酮戊二酸NADPH,尿素循环,-酮戊二酸,精氨酸酶,TCA循环,TCA循环,2NH4+CO2+3ATP+天冬氨酸+2H2O尿素+2ADP+2Pi+AMP+PPi+延胡索酸形成1分子尿素可清除2分子氨基氮和1分子CO2,尿酸,四、氨基酸碳骨架的氧化途径,20种氨基酸经20种不同的多酶体系氧化分解均形成5种氧化产物进入三羧酸循环（乙酰CoA、草酰乙酸、-酮戊二酸、延胡索酸、琥珀酰CoA）最终氧化成CO2、H2O,五、氨基酸代谢综合症,氨基酸代谢中缺乏某一种酶，都可能引起疾患，这种疾病称为代谢缺陷症。 由于某
33、种酶的缺乏，致使该酶的作用物在血中或尿中大量出现。这种代谢缺陷属于分子疾病。其病因和DNA分子突变有关，往往是先天性的，又称为先天性遗传代谢病。 目前已发现的氨基酸代谢病已达30多种。,核酸的降解及核苷酸代谢,核苷酸是核酸生物合成的前体 核苷酸衍生物是许多生物合成的活性中间物 ATP是生物能量代谢中通用的高能化合物 腺苷酸是三种重要辅酶（烟酰胺核苷酸、黄素腺嘌呤二核苷酸、辅酶A）的组分 某些核苷酸是代谢的调节物质,核酸和核苷酸的分解代谢核苷酸的生物合成,一、核酸和核苷酸的分解代谢,核酸 核苷酸 核苷+磷酸碱基+戊糖-1-磷酸核酸内切酶 核酸外切酶 限制性内切酶：识别外源DNA双链的核酸内切酶,
34、核酸酶,磷酸二酯酶,核苷酸酶,磷酸单酯酶,核苷磷酸化酶,嘌呤碱的分解腺嘌呤核苷酸 腺嘌呤核苷 腺嘌呤次黄嘌呤核苷酸 次黄嘌呤核苷 次黄嘌呤,H2O Pi,Pi 核糖-1-P,H2O Pi,核苷酸酶,Pi 核糖-1-P,核苷酸酶,核苷磷酸化酶,核苷磷酸化酶,腺嘌呤核苷酸 脱氨酶,腺嘌呤核苷 脱氨酶,腺嘌呤 脱氨酶,+H2O -NH3,+H2O -NH3,+H2O -NH3,鸟嘌呤核苷酸 鸟嘌呤核苷 鸟嘌呤黄嘌呤核苷酸 黄嘌呤核苷 黄嘌呤,H2O Pi,Pi 核糖-1-P,H2O Pi,核苷酸酶,Pi 核糖-1-P,核苷酸酶,核苷磷酸化酶,核苷磷酸化酶,鸟嘌呤核苷酸 脱氨酶,鸟嘌呤核苷 脱氨酶,鸟
35、嘌呤 脱氨酶,+H2O -NH3,+H2O -NH3,+H2O -NH3,次黄嘌呤和黄嘌呤在黄嘌呤氧化酶的作用下氧化生成尿酸次黄嘌呤+O2+H2O 黄嘌呤+H2O2黄嘌呤+O2+H2O 尿酸+H2O2,黄嘌呤氧化酶,黄嘌呤氧化酶,还原反应,氧化反应,尿酸+2H2O+O2 尿囊素 +CO2+H2O2+H2O尿囊酸+H2O2尿素+乙醛酸,尿酸氧化酶,尿囊素酶,尿囊酸酶,H2N C NH2O,嘧啶碱的分解胞嘧啶+H2O 尿嘧啶+NH3,胞嘧啶脱氨酶,尿嘧啶+NAD(P)H+H+ 二氢尿嘧啶+NAD(P)+ -脲基丙酸-丙氨酸+CO2+NH3,二氢尿嘧啶脱氢酶,胸腺嘧啶+NAD(P)H+H+ 二氢胸腺
36、嘧啶+NAD(P)+ -脲基异丁酸-氨基异丁酸+CO2+NH3,二氢胸腺嘧啶脱氢酶,二、核苷酸的生物合成,嘌呤核糖核苷酸的合成生物体体能利用二氧化碳、甲酸盐、谷氨酰胺、天冬氨酸和甘氨酸作为合成嘌呤环的前体,天冬氨酸,甲酸盐,二氧化碳,甘氨酸,甲酸盐,谷氨酰胺,嘧啶核糖核苷酸的合成嘧啶环由氨甲酰磷酸和天冬氨酸合成而氨甲酰磷酸可由氨、二氧化碳和ATP合成,氨甲酰磷酸,天冬氨酸,习 题,1、光合作用分为_和_两阶段，他们分别在_和_两亚细胞结构中发生。2、原核生物和真核生物电子传递的位置分别是在_和_上。3、氧化型的电子传递载体主要有_和_，与其对应的还原型载体是_和_。,1、能够产生环路光合磷酸化
37、的是 （ ） A、光系统 B、光系统 C、光系统和光系统都可以 D、光系统和光系统都不可以2、下列关于光合细菌的说法是错误的是 （ ） A、光合细菌都是厌氧的 B、其光合作用的电子供体不是水 C、不会放出氧气 D、含有叶绿体3. 厌氧条件下，下列哪种物质会在哺乳动物肌肉组织中积累 （ ） A. 丙酮酸 B.乙醇 C. 乳酸 D. 二氧化碳,4. 关于胰岛素对糖代谢的调节描述错误的是 （ ） A. 促进糖变成脂肪 B. 促进糖的异生 C. 促进细胞膜对糖的通透性 D. 促进糖原合成5. 1分子丙酮酸在线粒体中彻底氧化生成CO2和H2O可产生多少分子ATP （ ） A. 15 B. 12 C. 9
38、 D. 8,生物新陈代谢包括_物质_代谢和_能量_代谢,或_分解_代谢和_合成_代谢。 葡萄糖经糖酵解过程最终生成_丙酮酸_，此产物生成_乙酰CoA _后经过三羧酸循环代谢得到的产物是_CO2_和_H2O_。绿色植物可通过_光合作用_生成糖，而动物则可通过_糖异生_途径合成糖。葡萄糖氧化过程依次发生在_细胞质_和_线粒体_两个亚细胞结构中。葡萄糖等有机物在有氧条件下发酵生成_CO2、H2O_,无氧条件下发酵生成_乙醇、乳酸_。,习题,1、光合作用分为_光反应_和_暗反应_两阶段。2、原核生物和真核生物电子传递的位置分别是在_细胞膜_和_线粒体内膜_上。3、氧化型的电子传递载体主要有_ NAD+
39、、NADP+、FMN+、FAD+ _，与其对应的还原型载体是_NADH、NADH2、NADPH、FADH_。,1、能够产生环路光合磷酸化的是 （ ） A、光系统 B、光系统 C、光系统和光系统都可以 D、光系统和光系统都不可以2、下列关于光合细菌的说法是错误的是 （ ） A、光合细菌都是厌氧的 B、其光合作用的电子供体不是水 C、不会放出氧气 D、含有叶绿体3、将下列载体按照电子传递顺序排序 （CBAD ） A、细胞色素 B、黄素单核苷酸 C、NADH D、O2,1. 以下与能量有关的代谢不在线粒体内进行的是（ ） A. 三羧酸循环 B. 氧化磷酸化 C. 脂肪酸氧化 D. 糖酵解作用,5. 以下仅在肝中合成的物质是 （ ） A. 尿素 B. 糖原 C. 胆固醇 D. 葡萄糖,
