浙大生物化学课件10：代谢.pptx

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1、生物化学浙江大学生命科学学院江辉第十章代谢总论一、新陈代谢的概念二、自养生物与异养生物三、物质代谢和能量代谢四、新陈代谢过程五、新陈代谢的反应机制六、新陈代谢的调控七、新陈代谢的研究方法一、新陈代谢的概念新陈代谢是指生物体内所发生的一切分解和合成作用，是生物最基本的特征之一。一方面：从环境中摄取养料，通过体内系列化学变化，同化为组成生物的种种物质（合成代谢或同化作用）；另一方面：生物组成物质不断分解（分解代谢或异化作用）。分解代谢和合成代谢是同时进行，相互依存的。新陈代谢的功能从周围环境中获得营养物质。将外界引入的营养物质转变为自身需要的结构元件。将结构元件装配成自身

2、的大分子。形成或分解生物体特殊功能所需的生物分子。提供机体生命活动所需的一切能量。新陈代谢内容物质代谢指生物将无机化合物、CO2和水转变为有机化合物（同化作用）或将有机化合物又分解成无机化合物、CO2和水的相反过程（异化作用）。强调的是物质之间的转换过程。能量代谢指生物将光能转变为化学能或在物质代谢过程中进行能量转移及释放的反应。强调的是能量转换过程。生长旺盛时：合成代谢>分解代谢成长的生物：合成代谢=分解代谢衰老或饥饿：合成代谢<分解代谢柠檬酸α-酮戊二酸琥珀酰CoA延胡索酸草酰乙酸三羧酸循环乙酰CoA丙酮酸Ile，Met，Ser，Thr，Val磷酸烯醇式丙酮酸磷酸

3、丙糖糖脂肪甘油脂肪酸乙酰乙酰CoA酮体Leu，Lys，Phe，Tyr，TrpArg，Gln，His，ProGluPhe，TyrAsp，AsnIle，Leu，TrpAla，Cys，Gly，Ser，Thr，Trp二、自养生物与异养生物自养生物（Autotrophs）：可利用大气中的CO2作为唯一碳源构建所有含碳分子，如光合细菌和高等植物。异养生物（Heterotrophs）：不能利用大气中的CO2，必须从环境中获得相对复杂的有机碳分子如葡萄糖，如高等动物和多数微生物。生物圈氧和二氧化碳的循环许多自养生物可进行光合作用，利用太阳能作为能量来源，而异养生物通过分解自养生物产生

4、的有机营养物获得能量。生物圈中自养生物和异养生物生活在一起，自养生物利用CO2建造自己的有机生物分子，有些还分解水产生O2；异养生物利用这些有机物作为营养物质，把CO2排放到大气中去，有些在氧化反应中消耗O2产生水。其中CO2、O2和H2O在自养和异养间不断循环，太阳能是其中的驱动力。生物圈氮的循环所有生命体都需要氮源，为合成氨基酸、核苷酸及其他化合物所必需。植物可利用铵或硝酸盐作为唯一氮源；脊椎动物的氮源必须是氨基酸或其他有机化合物；少量的生物—蓝细菌和与部分植物根部共生菌可以转变（固定）大气氮为氨；硝化细菌氧化氨生成硝酸盐和亚硝酸盐；一些细菌把硝酸盐转化为N2。三

5、、物质代谢和能量代谢物质循环需要大量的能量，开始于光合生物捕获太阳能并利用太阳能合成富含能量的碳水化合物和其他有机营养物质；这些有机物被异养生物用作能源。在代谢过程及能量转化过程中，有一部分有用能量（自由能）耗失，并有一定数量的能量不可逆地被转化成了无用能（热和熵）。与物质循环相比，能量只以一种方式流向生物圈，生物不能再利用以热和熵散失的自由能；物质的（碳、氧、氮）循环是连续的，而能量不断地被转化为无用的形式，如热。代谢作用中的能量关系分解代谢是代谢作用的分解过程，有机物（糖、脂和蛋白质）被转化为更小、更简单的终产物（如乳酸、CO2和NH3等），分解代谢释放能量，部分

6、被转化为ATP和还原的电子载体（NADH、NADPH和FADH2），其余的作为热量散失。合成代谢也称生物合成，小、简单的前体物质形成更大、更复杂的分子，如脂、多糖、蛋白质和核酸等，合成代谢需要能量的输入，通常需要ATP分子磷酸酯键的转移和还原力（NADH、NADPH和FADH2）。1、叶绿素的光合作用：6CO2+6H2O→葡萄糖+6O2光能在叶绿素作用下合成NADPH和ATP（光能→化学能），CO2转化为己糖，H2O→O2和H+（为NADP+接受）2、酒精发酵：葡萄糖→乙醇+CO2+H+释放的H+转交给NAD+，最终形成ATP（化学能转变）葡萄糖分解产生乙醇和CO2（

7、物质转换）。四、新陈代谢过程1、消化吸收：从食物摄入到进入胃后，通过一系列酶作用，分解成简单的分子而进入细胞的过程。2、中间代谢：在细胞内所进行的代谢中一系列酶促反应。生物通过这些反应，营养物质发生转变，释放出细胞或机体生长和维持所需的能量。糖（淀粉、多糖、糖原）→单糖（G）→丙酮酸→乙酰-CoA→CO2+H2O+能3、排泄阶段：CO2通过呼吸系统、H2O通过尿、汗等、能量通过发热方式排出体外。代谢作用的特点1、代谢过程所包含的化学反应通常不是一步完成，由一系列的中间代谢过程所组成，反应数目虽多，但有极强的顺序性。2、代谢作用需要温和的条件，绝大多数