专题八；新陈代谢 总论与生物氧化
思维导图 新陈代谢的研究方法 二===三====二三=二二=- 生物体内能量代谢的基本规律 新陈代谢总论 高能化合物与ATP的作用！ 22- 磷酸肌酸是高能磷酸键的贮存形式！ 55555555555555,- 新陈代谢总论与生物氧化 辅酶A的递能作用 -5二5二二二二、- 生物氧化的特点} ============2- 呼吸链的组成及电子传递顺序 生物氧化 氧化磷酸化的作用1 胞质中NADH的跨膜作用
新陈代谢总论与生物氧化 新陈代谢总论 新陈代谢的研究方法 生物体内能量代谢的基本规律 高能化合物与ATP的作用 磷酸肌酸是高能磷酸键的贮存形式 辅 酶A的递能作用 生物氧化 生物氧化的特点 呼吸链的组成及电子传递顺序 氧化磷酸化的作用 胞质中NADH的跨膜作用
考点一：新陈代谢总论 新陈代谢概述 1、新陈代谢(metabolism)定义 ●新陈代谢(metabolism)是生物最基本的特征，是生命存在的前提。恩格斯曾深刻地揭示了新陈代谢的 本质：“生命是蛋白体的存在方式，这个存在方式的基本因素在于它与周围外部的自然界的不断的新 陈代谢，而且这种新陈代谢一旦停止，生命就随之停止，结果便是蛋白体的分解。”新陈代谢是生物 与外界环境进行物质交换与能量交换的全过程。新陈代谢包括生物体内所发生的一切合成和分解作用。 (注意：名词解释) ●同化作用(assimilation):生物体将从周围环境中摄取的蛋白质、脂肪、糖类等营养物质，通过一系 列生化反应，转变为自身结构化合物的过程称为同化作用。（注意：名词解释） ●异化作用(catabolism):将体内物质经过一系列的生化反应，分解为不能再利用的物质排出体外的 过程，称为异化作用(catabolism)。(注意：名词解释)
考点一：新陈代谢总论 添加文字 添加文字添加文字添加文字添加文字添加文字 添加文字添加文字添加文字添加文字添加文字 添加文字添加文字添加文字添加文字添加文字 添加文字添加文字添加文字添加文字添加文字 添加文字添加文字添加文字添加文字。 新 陈 代 谢 概 述 1、新陈代谢(metabolism) 定义 ●新陈代谢(metabolism) 是生物最基本的特征，是生命存在的前提。恩格斯曾深刻地揭示了新陈代谢的 本质：“生命是蛋白体的存在方式，这个存在方式的基本因素在于它与周围外部的自然界的不断的新 陈代谢，而且这种新陈代谢一旦停止，生命就随之停止，结果便是蛋白体的分解。 ”新陈代谢是生物 与外界环境进行物质交换与能量交换的全过程。新陈代谢包括生物体内所发生的一切合成和分解作用。 (注意：名词解释) ●同化作用(assimilation):生物体将从周围环境中摄取的蛋白质、脂肪、糖类等营养物质，通过一系 列生化反应，转变为自身结构化合物的过程称为 同化作用。(注意：名词解释) ●异化作用(catabolism) : 将体内物质经过一系列的生化反应，分解为不能再利用的物质排出体外的 过程，称为异化作用(catabolism)。 (注意：名词解释)
考点一：新陈代谢总论 新陈代谢概述 2、合成代谢与分解代谢的关系 ()新陈代谢包括生物体内所发生的一切合成和分解作用。合成代谢是吸能反应，分解代谢是放能反应。合成代谢 与分解代谢的关系如图。 麻最的 器终以 R”8 NAD 细大分子 体分予 腻基能 一1合代谢与分解代的关 (②)合成代谢与分解代谢是相互联系、相互依存、相互制约的。一个合成代谢过程常常包括许多分解反应，一个分 解代谢过程也常常包括许多合成反应。在能量代谢的放能与吸能两方面，也是相互联系、相互制约的。如ATP在反应 中既能供应能量，而它本身合成时又需消耗能量，因此它的合成又受能量供应的限制。 (3)合成代谢反应与分解代谢反应的主次关系也是相互转化的，由于这种转化使得生物个体的发展呈现出生长、发 育和衰老等不同的阶段。机体通过新陈代谢获得它所必需的能量；通过新陈代谢建造和修复生物体；通过新陈代谢完 成遗传信息的贮存、传递和表达过程，使得生物物种世代繁衍、生生不息
考点一：新陈代谢总论 添加文字 添加文字添加文字添加文字添加文字添加文字 添加文字添加文字添加文字添加文字添加文字 添加文字添加文字添加文字添加文字添加文字 添加文字添加文字添加文字添加文字添加文字 添加文字添加文字添加文字添加文字。 新 陈 代 谢 概 述 2、合成代谢与分解代谢的关系 (1)新陈代谢包括生物体内所发生的一切合成和分解作用。合成代谢是吸能反应，分解代谢是放能反应。合成代谢 与分解代谢的关系如图。 (2)合成代谢与分解代谢是相互联系、相互依存、相互制约的。一个合成代谢过程常常包括许多分解反应，一个分 解代谢过程也常常包括许多合成反应。在能量代谢的放能与吸能两方面，也是相互联系、相互制约的。如 ATP 在反应 中既能供应能量，而它本身合成时又需消耗能量，因此它的合成又受能量供应的限制。 (3)合成代谢反应与分解代谢反应的主次关系也是相互转化的，由于这种转化使得生物个体的发展呈现出生长、发 育和衰老等不同的阶段。机体通过新陈代谢获得它所必需的能量；通过新陈代谢建造和修复生物体；通过新陈代谢完 成遗传信息的贮存、传递和表达过程，使得生物物种世代繁衍、生生不息
考点一：新陈代谢总论 新陈代谢概述 3、新陈代谢的特点：（注意：简答题） 各种生物都具有各自特异的新陈代谢类型，此特异方式决定于遗传，环境条件也有一定的影响。各种生物的新陈 代谢过程虽然复杂但却有共同的特点： (1)生物体内的绝大多数代谢反应是在温和的条件下，由酶所催化进行的。 (2)生物体内反应步骤虽然繁多，但相互配合、有条不素、彼此协调，而且有严格的顺序。 (3)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机制，包括分子水平、细胞水平和整体水平的调节机制。 (4)新陈代谢的反应途径一般都有严格的细胞定位，即代谢途径被局限于细胞的特定区域。新陈代谢实质上就是错综复 杂的化学反应相互配合、彼此协调，对周围环境高度适应而形成的一个有规律的化学反应网络。 4、新陈代谢的过程 新陈代谢过程包括：营养物质的消化吸收、中间代谢（物质在细胞中合成和分解所经历的化学反应过程）以及代谢 产物(metabolite)的排泄等阶段
考点一：新陈代谢总论 添加文字 添加文字添加文字添加文字添加文字添加文字 添加文字添加文字添加文字添加文字添加文字 添加文字添加文字添加文字添加文字添加文字 添加文字添加文字添加文字添加文字添加文字 添加文字添加文字添加文字添加文字。 新 陈 代 谢 概 述 3、新陈代谢的特点：(注意：简答题) 各种生物都具有各自特异的新陈代谢类型，此特异方式决定于遗传，环境条件也有一定的影响。各种生物的新陈 代谢过程虽然复杂但却有共同的特点： (1)生物体内的绝大多数代谢反应是在温和的条件下，由酶所催化进行的。 (2)生物体内反应步骤虽然繁多，但相互配合、有条不素、彼此协调，而且有严格的顺序。 (3)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机制，包括分子水平、细胞水平和整体水平的调节机制。 (4)新陈代谢的反应途径一般都有严格的细胞定位，即代谢途径被局限于细胞的特定区域。新陈代谢实质上就是错综复 杂的化学反应相互配合、彼此协调，对周围环境高度适应而形成的一个有规律的化学反应网络。 4、新陈代谢的过程 新陈代谢过程包括：营养物质的消化吸收、中间代谢(物质在细胞中合成和分解所经历的化学反应过程)以及代谢 产物(metabolite) 的排泄等阶段
考点一： 新陈代谢总论 新陈代谢的研究方法（注意：简答题） 生物体的新陈代谢构成了错综复杂的反应网络，研究代谢的方法有多种，下面简要介绍最常用的几种方法。 1、活体内与活体外实验 文献中通常用"in vivo”表示活体内实验，"in vitro”表示活体外实验。 ●活体内实验结果代表生物体在正常生理条件下，在神经、体液等调节机制下的整体代谢情况，比较接近生物体 的实际。活体内实验为搞清许多物质的中间代谢过程提供了有力的实验依据。例如1904年，德国化学家F.Knoop就 是根据体内实验提出了脂肪酸的β-氧化学说注意：见第10章“脂质代谢”)。 ●活体外实验是用从生物体分离出来的组织切片、组织匀浆或体外培养的细胞、细胞器及细胞抽提物研究代谢的 过程。体外实验可同时进行多个样本，或进行多次重复实验。活体外实验曾为代谢过程的研究提供了许多重要的线索 和依据。例如糖酵解、三羧酸循环、氧化磷酸化等反应过程均是从体外实验获得了证据
考点一：新陈代谢总论 添加文字 添加文字添加文字添加文字添加文字添加文字 添加文字添加文字添加文字添加文字添加文字 添加文字添加文字添加文字添加文字添加文字 添加文字添加文字添加文字添加文字添加文字 添加文字添加文字添加文字添加文字。 新陈代谢的研究方法(注意：简答题) 生物体的新陈代谢构成了错综复杂的反应网络，研究代谢的方法有多种，下面简要介绍最常用的几种方法。 1、活体内与活体外实验 文献中通常用“in vivo”表示活体内实验，“in vitro”表示活体外实验。 ●活体内实验结果代表生物体在正常生理条件下，在神经、体液等调节机制下的整体代谢情况，比较接近生物体 的实际。活体内实验为搞清许多物质的中间代谢过程提供了有力的实验依据。例如1904年，德国化学家 F.Knoop 就 是根据体内实验提出了脂肪酸的β-氧化学说(注意：见第10章“脂质代谢”)。 ●活体外实验是用从生物体分离出来的组织切片、组织匀浆或体外培养的细胞、细胞器及细胞抽提物研究代谢的 过程。体外实验可同时进行多个样本，或进行多次重复实验。活体外实验曾为代谢过程的研究提供了许多重要的线索 和依据。例如糖酵解、三羧酸循环、氧化磷酸化等反应过程均是从体外实验获得了证据
考点一：新陈代谢总论 新陈代谢的研究方法（注意：简答题） 2、同位素示踪法 概念：同位素是指原子序数相同，在元素周期表上的位置相同，而质量不同的元素。它们是质子数相同而中子数 不同的原子。同位素示踪技术是研究代谢过程的最有效方法。因为用同位素标记的化合物与非标记物的化学性质、生 理功能及在体内的代谢途径完全相同。追踪代谢过程中被标记的中间代谢物、产物及标记位置，可获得代谢途径的丰 富资料。 举例：例如用14C标记乙酸的羧基，同时喂饲动物，如发现动物呼出的CO2中有14C,则说明乙酸的羧基转变成 了CO2。胆固醇分子中的碳原子来源于乙酰辅酶A就是用同位素示踪法得到阐明的。 放射性同位素指相对原子质量不同，衰变中有射线辐射的同位素。放射性同位素根据其衰变时放出的射线性质， 可用不同的计数器进行测定。Y射线可用Y计数器测定，射线可用液体闪烁计数器测定，稳定性同位素如2H可用质 谱法测定。 优/缺点：同位素示踪法特异性强、灵敏度高、测定方法简便，是现代生物学研究中不可缺少的手段。放射性同位 素对人体有毒害，而且某些同位素的半衰期长，容易造成环境污染，因此应在专门的同位素实验室操作
考点一：新陈代谢总论 添加文字 添加文字添加文字添加文字添加文字添加文字 添加文字添加文字添加文字添加文字添加文字 添加文字添加文字添加文字添加文字添加文字 添加文字添加文字添加文字添加文字添加文字 添加文字添加文字添加文字添加文字。 新陈代谢的研究方法(注意：简答题) 2、同位素示踪法 概念：同位素是指原子序数相同，在元素周期表上的位置相同，而质量不同的元素。它们是质子数相同而中子数 不同的原子。同位素示踪技术是研究代谢过程的最有效方法。因为用同位素标记的化合物与非标 记物的化学性质、生 理功能及在体内的代谢途径完全相同。追踪代谢过程中被标记的中间代谢物、产物及标记位置，可获得代谢途径的丰 富资料。 举例：例如用14C标记乙酸的羧基，同时喂饲动物，如发现动物呼出的CO₂ 中 有14C, 则说明乙酸的羧基转变成 了CO₂ 。胆固醇分子中的碳原子来源于乙酰辅酶 A就是用同位素示踪法得到阐明的。 放射性同位素指相对原子质量不同，衰变中有射线辐射的同位素。放射性同位素根据其衰变时放出的射线性质， 可用不同的计数器进行测定。Y 射线可用γ计数器测定，β射线可用液体闪烁计数器测定，稳定性同位素如2H 可用质 谱法测定。 优/缺点：同位素示踪法特异性强、灵敏度高、测定方法简便，是现代生物学研究中不可缺少的手段。放射性同位 素对人体有毒害，而且某些同位素的半衰期长，容易造成环境污染，因此应在专门的同位素实验室操作
考点一：新陈代谢总论 新陈代谢的研究方法（注意：简答题） 3、代谢途径阻断法 在研究物质代谢过程中，还可应用抗代谢物(antimetabolite)或酶抑制剂(enzyme inhibitor)来阻抑中间代谢的某 一环节，观察这些反应被抑制后的结果，以推测代谢情况。 ●例如Krbs利用丙二酸抑制琥珀酸脱氢酶，造成琥珀酸的积累，为三羧酸循环途径的确认提供了重要依据 4、突变体研究法 突变是研究代谢的有效办法。由于基因的突变，造成某一种酶的缺失，导致相应产物的缺失和酶作用底物的堆积。 对这些突变生物体的研究有助于鉴别代谢途径的酶及中间代谢物。 ●例如，能够在乳糖培养基上生长的大肠杆菌基因突变后，因β-半乳糖苷酶的缺失，造成了乳糖的堆积（不能被分 解为半乳糖和葡萄糖)，通过对这种大肠杆菌突变体的研究，最终阐明了乳糖的代谢过程。 •营养缺陷型微生物及人类遗传性代谢病的研究，为研究代谢过程开辟了新的实验途径。此外，还可以应用药物 来造成实验动物的代谢异常，从而对其进行代谢研究。例如用根皮苷损伤狗的肾小管，使之不能吸收葡萄糖；或者用 四氧嘧啶损伤狗的胰岛，使之不能产生胰岛素，上述两种方法都曾用于糖尿病的研究
考点一：新陈代谢总论 添加文字 添加文字添加文字添加文字添加文字添加文字 添加文字添加文字添加文字添加文字添加文字 添加文字添加文字添加文字添加文字添加文字 添加文字添加文字添加文字添加文字添加文字 添加文字添加文字添加文字添加文字。 新陈代谢的研究方法(注意：简答题) 3、代谢途径阻断法 在研究物质代谢过程中，还可应用抗代谢物(antimetabolite)或酶抑制剂(enzyme inhibitor)来阻抑中间代谢的某 一环节，观察这些反应被抑制后的结果，以推测代谢情况。 ●例如Krebs 利用丙二酸抑制琥珀酸脱氢酶，造成琥珀酸的积累，为三羧酸循环途径的确认提供了重要依据 4、突变体研究法 突变是研究代谢的有效办法。由于基因的突变，造成某一种酶的缺失，导致相应产物的缺失和酶作用底物的堆积。 对这些突变生物体的研究有助于鉴别代谢途径的酶及中间代谢物。 ●例如，能够在乳糖培养基上生长的大肠杆菌基因突变后，因β-半乳糖苷酶的缺失，造成了乳糖的堆积(不能被分 解为半乳糖和葡萄糖),通过对这种大肠杆菌突变体的研究，最终阐明了乳糖的代谢过程。 ●营养缺陷型微生物及人类遗传性代谢病的研究，为研究代谢过程开辟了新的实验途径。此外，还可以应用药物 来造成实验动物的代谢异常，从而对其进行代谢研究。例如用根皮苷损伤狗的肾小管，使之不能吸收葡萄糖；或者用 四氧嘧啶损伤狗的胰岛，使之不能产生胰岛素，上述两种方法都曾用于糖尿病的研究
考点一：新陈代谢总论 生物体内能量代谢的基本规律（注意：判断、填空） 伴随着生物体的物质代谢所发生的一系列的能量转变成能量代谢(energy metabolism)。生物体能量 代谢同整个自然界一样都要服从热力学定律。了解热力学的基本概念和基本原理，有助于理解具体的代谢 反应过程能否发生，以及物质转化与能量转移的方向。 热力学第一定律(first law of thermodynamics)是能量守恒定律，指能量既不能创造也不能消灭，只 能从一种形式转变为另一种形式。生命活动所需要的能量来自物质的分解代谢。生命体内的机械能、电能、 辐射能、化学能、热能等可以相互转变，但生物体与环境的总能量将保持不变。 热力学第二定律是指任何一种物理或化学的过程都自发地趋向于增加体系与环境的总熵(entropy)。对 各种生化反应来说，最重要的热力学函数是自由能(free energy),即生物体在恒温恒压下用以做功的能量， 自由能可以判断反应能否自发进行，是吸能反应，还是放能反应
考点一：新陈代谢总论 添加文字 添加文字添加文字添加文字添加文字添加文字 添加文字添加文字添加文字添加文字添加文字 添加文字添加文字添加文字添加文字添加文字 添加文字添加文字添加文字添加文字添加文字 添加文字添加文字添加文字添加文字。 生物体内能量代谢的基本规律(注意：判断、填空) 伴随着生物体的物质代谢所发生的一系列的能量转变成能量代谢(energy metabolism)。生物体能量 代谢同整个自然界一样都要服从热力学定律。了解热力学的基本概念和基本原理，有助于理解具体的代谢 反应过程能否发生，以及物质转化与能量转移的方向。 热力学第一定律(first law of thermodynamics)是能量守恒定律，指能量既不能创造也不能消灭，只 能从一种形式转变为另一种形式。生命活动所需要的能量来自物质的分解代谢。生命体内的机械能、电能、 辐射能、化学能、热能等可以相互转变，但生物体与环境的总能量将保持不变。 热力学第二定律是指任何一种物理或化学的过程都自发地趋向于增加体系与环境的总熵(entropy)。对 各种生化反应来说，最重要的热力学函数是自由能(free energy),即生物体在恒温恒压下用以做功的能量， 自由能可以判断反应能否自发进行，是吸能反应，还是放能反应
考点一：新陈代谢总论 生物体内能量代谢的基本规律（注意：判断、填空） 吉布斯自由能变化 内容： 在没有做功条件时，自由能将转变为热能丧失。熵是指混乱度或无序性，是一种无用的能。在标准温 度和压力条件下，自由能变化△G、总热能变化△H、总体熵的改变△S三者间关系可用下式表示： △G=△H-T△S ●△G0时，反应不能自发进行，当给体系补充自由能时，才能推动反应进行（为吸能反应）： ●△G=0时，表明体系已处于平衡状态
考点一：新陈代谢总论 添加文字 添加文字添加文字添加文字添加文字添加文字 添加文字添加文字添加文字添加文字添加文字 添加文字添加文字添加文字添加文字添加文字 添加文字添加文字添加文字添加文字添加文字 添加文字添加文字添加文字添加文字。 生物体内能量代谢的基本规律(注意：判断、填空) 吉布斯自由能变化 内容： 在没有做功条件时，自由能将转变为热能丧失。熵是指混乱度或无序性，是一种无用的能。在标准温 度和压力条件下，自由能变化△G、总热能变化△H、总体熵的改变△S三者间关系可用下式表示： △G=△H-T△S ●△G0 时，反应不能自发进行，当给体系补充自由能时，才能推动反应进行(为吸能反应); ●△G =0时，表明体系已处于平衡状态