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物质代谢与能量代谢的关系ee Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望定义：营养物质在生物体内所经历的一切化学变化营养物质在生物体内所经历的一切化学变化作用：1.1.从周围环境中获取营养物质从周围环境中获取营养物质2.2.将外界营养物质转变为自身需要的物质或结构单元将外界营养物质转变为自身需要的物质或结构单元3.3.将结构单元组装成自身可利用的大分子将结构单元组装成自身可利用的大分子4.4.形成或分解功能分子形成或分解功能分子5.5.提供生命体需要的能量提供生命体需要的能量新陈代谢分类：新陈代谢物质代谢能量代谢合成代谢分解代谢放能代谢吸能代谢说明物质代谢和能量代谢是密不可分的分解代谢：分解代谢：有机营养物有机营养物(外界、外界、自身自身)通过一系列通过一系列化学反应转变成化学反应转变成结构简单的小分结构简单的小分子化合物，同时子化合物，同时释放能量的过程。释放能量的过程。合成代谢：合成代谢：生物体利用小分生物体利用小分子或大分子结构子或大分子结构元件合成所需的元件合成所需的生物大分子的过生物大分子的过程，此过程需要程，此过程需要能量。能量。一、生物的能量通用货币ATP1.结构特性结构特性 ATP（腺苷三磷酸）是一分子腺嘌呤、一分子（腺苷三磷酸）是一分子腺嘌呤、一分子核糖和三个相连的磷酸基团构成的核苷酸。核糖和三个相连的磷酸基团构成的核苷酸。二、绿色植物的光合作用（photosynthesis）生命世界最初的能量来源于太阳能。光合作用是自然界通过自养生物（绿色植物和光合细菌）将光能转变为化学能的主要途径。叶绿体是绿色植物光合作用的器官。三、生物氧化细胞主要的获能方式1、生物氧化的概念是指糖、脂类、蛋白质等有机化合物在细胞内氧化分解为CO2和H2O，并释放能量的过程。它包括一系列氧化还原反应，体内所需能它包括一系列氧化还原反应，体内所需能量大部分来自有机物的氧化。量大部分来自有机物的氧化。2、生物氧化的特点：发生在活细胞中，有多种酶的参与和调控；在温和条件下进行（体温、生理pH）；是一个复杂的氧化还原过程，包括电子转移和质子的转移；能量的释放是逐步的，并以ATP的形式传送。3、生物氧化的过程生物氧化全过程包括：生物氧化全过程包括：Stage1：糖、脂、蛋白质分解为乙酰：糖、脂、蛋白质分解为乙酰CoA；Stage2：乙酰：乙酰CoA进入进入TCA cycle产生还产生还原性辅酶和原性辅酶和CO2；Stage3：还原性辅酶通过呼吸链释放能量。：还原性辅酶通过呼吸链释放能量。（1）糖酵解糖酵解的定义：在酶的作用下，葡萄糖生成丙酮 酸、NADH及少量ATP的过程。己糖的磷酸化糖酵解的三个阶段：磷酸己糖的裂解 ATP和丙酮酸的生成第一阶段：葡萄糖的磷酸化第一阶段：葡萄糖的磷酸化ATP ADPATPADP己糖激酶己糖激酶磷酸果磷酸果糖激酶糖激酶磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖异构酶异构酶第二阶段：第二阶段：磷酸己糖的裂解磷酸己糖的裂解醛缩酶醛缩酶丙糖磷酸丙糖磷酸异构酶异构酶第三阶段：磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸和第三阶段：磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸和ATP的生成的生成NAD+NADH+H+PiADP ATPH2OMg或或MnATP ADP 丙酮酸丙酮酸PEP丙酮酸激酶丙酮酸激酶3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛脱氢酶脱氢酶磷酸甘油酸磷酸甘油酸激酶激酶变变位位酶酶烯醇化酶烯醇化酶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 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 E1: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 糖糖酵酵解解的的代代谢谢途途径径E2E1E3NADH+H+l糖酵解是一个不需氧的产能过程糖酵解是一个不需氧的产能过程l产能的方式和数量产能的方式和数量方式：底物水平磷酸化方式：底物水平磷酸化净生成净生成ATP数量：从数量：从G开始开始22-2=2ATP 从从Gn开始开始22-1=3ATP小结生理意义1.是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式。是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式。2.是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径。是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径。无线粒体的细胞，如：红细胞无线粒体的细胞，如：红细胞 代谢活跃的细胞，如：白细胞、骨髓细胞代谢活跃的细胞，如：白细胞、骨髓细胞（2）三羧酸循环三羧酸循环的概念三羧酸循环的概念：指乙酰指乙酰CoA和草酰乙酸和草酰乙酸缩合生成含三个羧基的柠檬酸，反复的进缩合生成含三个羧基的柠檬酸，反复的进行脱氢脱羧，又生成草酰乙酸，再重复循行脱氢脱羧，又生成草酰乙酸，再重复循环反应的过程。环反应的过程。TCA第一阶段：柠檬酸生成第一阶段：柠檬酸生成H2O草酰乙酸草酰乙酸 OCH3-C-SCoACoASHH2O柠檬酸合成酶柠檬酸合成酶顺乌头顺乌头酸酶酸酶顺乌头酸酶顺乌头酸酶TCA第二阶段：氧化脱羧第二阶段：氧化脱羧CO2GDPPiGTPNAD+NADH+H+NAD+NADH+H+CoASH异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶CO2 酮戊二酸酮戊二酸脱氢酶脱氢酶琥珀酸琥珀酸脱氢酶脱氢酶TCA第三阶段：草酰乙酸再生第三阶段：草酰乙酸再生FAD FADH2H2ONAD+NADH+H+草酰乙酸草酰乙酸琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶延胡索酸酶延胡索酸酶苹果酸苹果酸脱氢酶脱氢酶 OCH3-C-SCoACoASHNADH+CO2FADH2H2ONADH+CO2NADHGTP三羧酸循环三羧酸循环 （TCA）草草 酰酰 乙乙 酸酸再生阶段再生阶段 柠檬酸的柠檬酸的生成阶段生成阶段 氧氧 化化 脱脱羧阶段羧阶段柠檬酸柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸顺乌头酸顺乌头酸 酮戊二酸酮戊二酸琥珀酸琥珀酸琥珀酰琥珀酰CoA延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸NAD+NAD+FADNAD+脱水脱水三羧酸循环的8个反应可写成一个化学平衡方式，总反应式为：乙酰CoA+2H2O+FAD+GDP+Pi 2CO2+3NADH+3H+FADH2+CoA-SH在动物中，琥珀酰CoA合成酶反应形成的GTP在能量上与ATP相等。如果考虑丙酮酸脱氢酶的反应,考虑到每分子葡萄糖产生2分子丙酮酸,葡萄糖通过酵解和三羧酸循环的分解代谢方程式为：葡萄糖+6H2O+10 NAD+2FAD+4ADP+4 Pi 6CO2+10 NADH+10H+2FADH2+4ATP到此为止，每摩尔葡萄糖在这个方程式中只产生4molATP。在酵解部分产生的ATP是2mol。葡萄糖氧化产生的ATP大多数不是直接从酵解和三羧酸循环产生的，而是通过还原的电子载体在呼吸链中再氧化产生的。（3）电子传递与氧化磷酸化电子传递过程电子传递过程：指还原型的辅酶通过电子传递再氧：指还原型的辅酶通过电子传递再氧化的过程。化的过程。电子传递链：电子传递链：是指由一系列具有氧化还原作用的电是指由一系列具有氧化还原作用的电子载体组成，子载体组成，并且按其对电子亲和力递增的顺序并且按其对电子亲和力递增的顺序排列排列，即电子从，即电子从NADHNADH到氧的方向传递。到氧的方向传递。氧化磷酸化：氧化磷酸化：指电子沿电子传递链传递过程中伴随指电子沿电子传递链传递过程中伴随ADPADP磷酸化而生成磷酸化而生成ATPATP的作用。的作用。四、生物体内的代谢网络