第七章 新陈代谢和生物氧化 第一节新陈代谢 第二节氧化磷酸化
第七章 新陈代谢和生物氧化 第一节 新陈代谢 第二节 氧化磷酸化
第一节新陈代谢 一.新陈代谢通论 (一)新陈代谢的概念 新陈代谢(metabolism)是生命最基本的特征之一，泛指生物 与周围环境进行物质交换、能量交换和信息交换的过程。生物一方 面不断地从周围环境中摄取能量和物质，通过一系列生物反应转变 成自身组织成分，即所谓同化作用（assimilation);另一方面，将 原有的组成成份经过一系列的生化反应，分解为简单成分重新利用 或排出体外，即所谓异化作用(dissimilation),通过上述过程不 断地进行自我更新
（一） 新陈代谢的概念 需要能量 释放能量 能量 代谢 第一节 新陈代谢 一 .新陈代谢通论 新陈代谢（metabolism）是生命最基本的特征之一，泛指生物 与周围环境进行物质交换、能量交换和信息交换的过程。生物一方 面不断地从周围环境中摄取能量和物质，通过一系列生物反应转变 成自身组织成分，即所谓同化作用（assimilation）；另一方面，将 原有的组成成份经过一系列的生化反应，分解为简单成分重新利用 或排出体外，即所谓异化作用（dissimilation），通过上述过程不 断地进行自我更新
新陈代谢的共同特点： 1.由酶催化，反应条件温和；2.诸多反应有严格的顺序， 彼此协调；3.对周围环境高度适应。 (二)新陈代谢的内涵 小分子一→大分子 合成代谢（同化作用） 需要能量 新陈 能量代谢 物质代谢 信息交换 释放能量 分解代谢（异化作用） 大分子一小分子
新陈代谢的共同特点： 1. 由酶催化，反应条件温和；2. 诸多反应有严格的顺序， 彼此协调；3. 对周围环境高度适应。 小分子 大分子 合成代谢（同化作用） 需要能量 释放能量 分解代谢（异化作用） 大分子 小分子 物 质 代 谢 能 量 代 谢 新 陈 代 谢 信 息 交 换 （二）新陈代谢的内涵
太 阳 (光能) 光 自 电子传递 物界能量 合 (电能) 养 ADP AiP 细 用 (化学能) 胞 合成 (CH20) (C02) o 分解 +H20 传递及转化总过程 呼吸作用 (化学能) 电子传递 (电能) 异 ADP ATP 养 (化学能) 生物合成 细 机械功 胞 象 主动运输 生物发光 生物发电 生物发热
生物界能量传递及转化总过程 太 阳 电子传递 合成 分解 电子传递 光合作用呼吸作用生命现象 自养细胞异养细胞 ADP ATP (CH 2O) +O 2 (CO 2 ) +H 2 O ADP ATP （光 能） （电 能） （化 学 能） （化 学 能） （电 能） （化 学 能） 生物合成 机 械 功 主动运输 生物发光 生物发电 生物发热
Energy Transformations 。 Green plants can uniquely tap sunlight in the process of photosynthesis 6 CO2 +6 H2O+energy +C6H1206+602 Plant cells also can convert these carbo- hydrate molecules into fat molecules and, with the proper nutri- ents,into proteins. Animals must get their energy by eating plants or other animals that eat plants
Energy Transformations • Green plants can uniquely tap sunlight in the process of photosynthesis. * 6 CO2 + 6 H2O + energy C6H12O6 + 6 O2 Plant cells also can convert these carbohydrate molecules into fat molecules and, with the proper nutrients, into proteins. Animals must get their energy by eating plants or other animals that eat plants
(三) 新陈代谢的调节 生物机体的新陈代谢是一个完整的整体，机体代谢的协调 配合，关键在于它存在有精密的调节机制。代谢的调节使生物 机体能适应其内、外复杂的变化环境，从而得以生存。这种精 密的调节机制是生物在长期演化中获得的。 代谢调节可分为三个不同水平： ●分子水平 细胞水平 整体水平
(三) 新陈代谢的调节 •分子水平 •细胞水平 •整体水平 生物机体的新陈代谢是一个完整的整体，机体代谢的协调 配合，关键在于它存在有精密的调节机制。代谢的调节使生物 机体能适应其内、外复杂的变化环境，从而得以生存。这种精 密的调节机制是生物在长期演化中获得的。 代谢调节可分为三个不同水平：
(四)代谢中常见的有机化学反应机制 ●基团转移反应 氧化-还原反应 ·消除、异构化和重排反应 碳-碳键的形成与断裂反应
(四)代谢中常见的有机化学反应机制 •基团转移反应 •氧化-还原反应 •消除、异构化和重排反应 •碳-碳键的形成与断裂反应
二.新陈代谢研究方法 (一).活体内(in vivo)与活体外实验in vitro) (二).酶抑制剂的应用 (三).气体测量法 (四).核磁共振波谱法 (五).利用遗传缺陷症研究代谢途径 (六).同位素示踪法 (七).代谢途径阻断
二. 新陈代谢研究方法 (一). 活体内(in vivo)与活体外实验(in vitro) (二). 酶抑制剂的应用 (三). 气体测量法 (四). 核磁共振波谱法 (五). 利用遗传缺陷症研究代谢途径 (六). 同位素示踪法 (七). 代谢途径阻断
三.生物能学简介 (一)有关热力学的一些基本概念 ·体系、环境、状态 ·能的两种形式一热与功 ·热力学第一定律和内能(internal energy)、焓(enthalpy) ·热力学第二定律和熵(entropy) ·自由能(free energy)
三. 生物能学简介 (一)有关热力学的一些基本概念 • 体系、环境、状态 • 能的两种形式 — 热与功 • 热力学第一定律和内能(internal energy)、焓(enthalpy) • 热力学第二定律和熵(entropy) • 自由能(free energy)
(二).自由能(free energy) 物理意义：一△G=W*（体系中能对环境作功的能量) 自由能的变化能预示某一过程能否自发进行，即： △G0,反应不能自发进行 △G=0,反应处于平衡状态。 自由能的概念对于研究生物化学过程的力能学具有很重要的意义，生物 体用于作功的能量正是体内化学反应释放的自由能，生物氧化释放的能量也 正是为有机体利用的自由能。它不仅可以用来判断机体内某一过程能否自发 进行，而且还可以利用自由能这个函数来计算反应的其它有用参数
(二).自由能（free energy） 物理意义：－ΔＧ＝Ｗ* (体系中能对环境作功的能量) 自由能的变化能预示某一过程能否自发进行，即： ΔG0，反应不能自发进行 ΔG=0，反应处于平衡状态。 自由能的概念对于研究生物化学过程的力能学具有很重要的意义，生物 体用于作功的能量正是体内化学反应释放的自由能，生物氧化释放的能量也 正是为有机体利用的自由能。它不仅可以用来判断机体内某一过程能否自发 进行，而且还可以利用自由能这个函数来计算反应的其它有用参数