物質代謝與能量代謝的關系物質代謝與能量代謝的關系第1頁定義：營養物質在生物體內所經歷一切化學改變作用：1.從周圍環境中獲取營養物質2.將外界營養物質轉變為本身需要物質或結構單元3.將結構單元組裝成本身可利用大分子4.形成或分解功效分子5.提供生命體需要能量新陳代謝物質代謝與能量代謝的關系第2頁分類：新陳代謝物質代謝能量代謝合成代謝分解代謝放能代謝吸能代謝說明物質代謝和能量代謝是密不可分分解代謝：有機營養物(外界、本身)經過一系列化學反應轉變成結構簡單小分子化合物，同時釋放能量過程。合成代謝：生物體利用小分子或大分子結構元件合成所需生物大分子過程，此過程需要能量。物質代謝與能量代謝的關系第3頁細胞能量貨幣——ATP綠色植物光合作用生物氧化生物體內代謝網絡物質代謝與能量代謝的關系第4頁一、生物能量通用貨幣—ATP1.結構特征

ATP（腺苷三磷酸）是一分子腺嘌呤、一分子核糖和三個相連磷酸基團組成核苷酸。物質代謝與能量代謝的關系第5頁二、綠色植物光合作用（photosynthesis）生命世界最初能量起源于太陽能。光合作用是自然界經過自養生物（綠色植物和光合細菌）將光能轉變為化學能主要路徑。葉綠體是綠色植物光合作用器官。物質代謝與能量代謝的關系第6頁三、生物氧化——細胞主要獲能方式1、生物氧化概念是指糖、脂類、蛋白質等有機化合物在細胞內氧化分解為CO2和H2O，并釋放能量過程。它包含一系列氧化還原反應，體內所需能量大個別來自有機物氧化。物質代謝與能量代謝的關系第7頁2、生物氧化特點：發生在活細胞中，有各種酶參加和調控；在溫和條件下進行（體溫、生理pH）；是一個復雜氧化還原過程，包含電子轉移和質子轉移；能量釋放是逐步，并以ATP形式傳送。物質代謝與能量代謝的關系第8頁3、生物氧化過程生物氧化全過程包含：Stage1：糖、脂、蛋白質分解為乙酰CoA；Stage2：乙酰CoA進入TCAcycle產生還原性輔酶和CO2；Stage3：還原性輔酶經過呼吸鏈釋放能量。物質代謝與能量代謝的關系第9頁（1）糖酵解糖酵解定義：在酶作用下，葡萄糖生成丙酮酸、NADH及少許ATP過程。己糖磷酸化糖酵解三個階段：磷酸己糖裂解

ATP和丙酮酸生成物質代謝與能量代謝的關系第10頁第一階段：葡萄糖磷酸化

ATPADPATPADP己糖激酶磷酸果糖激酶磷酸葡萄糖異構酶物質代謝與能量代謝的關系第11頁第二階段：磷酸己糖裂解醛縮酶丙糖磷酸異構酶物質代謝與能量代謝的關系第12頁第三階段：磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸和ATP生成

NAD+

NADH+H+

PiADP

ATPH2OMg或MnATPADP丙酮酸PEP丙酮酸激酶3-磷酸甘油醛脫氫酶磷酸甘油酸激酶變位酶烯醇化酶物質代謝與能量代謝的關系第13頁GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATP

ADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+

NADH+H+

ADPATP

ADPATP磷酸烯醇式丙酮酸E1:己糖激酶E2:6-磷酸果糖激酶-1E3:丙酮酸激酶NAD+乳酸糖酵解代謝路徑E2E1E3NADH+H+

物質代謝與能量代謝的關系第14頁糖酵解是一個不需氧產能過程產能方式和數量方式：底物水平磷酸化凈生成ATP數量：從G開始2×2-2=2ATP

從Gn開始2×2-1=3ATP小結生理意義1.是機體在缺氧情況下獲取能量有效方式。2.是一些細胞在氧供給正常情況下主要供能路徑。①無線粒體細胞，如：紅細胞②代謝活躍細胞，如：白細胞、骨髓細胞物質代謝與能量代謝的關系第15頁（2）三羧酸循環三羧酸循環概念：指乙酰CoA和草酰乙酸縮合生成含三個羧基檸檬酸，重復進行脫氫脫羧，又生成草酰乙酸，再重復循環反應過程。物質代謝與能量代謝的關系第16頁TCA第一階段：檸檬酸生成

H2O草酰乙酸

OCH3-C-SCoACoASHH2O檸檬酸合成酶順烏頭酸酶順烏頭酸酶物質代謝與能量代謝的關系第17頁TCA第二階段：氧化脫羧CO2GDP＋PiGTPNAD+NADH+H+NAD+NADH+H+CoASH異檸檬酸脫氫酶CO2－酮戊二酸脫氫酶琥珀酸脫氫酶物質代謝與能量代謝的關系第18頁TCA第三階段：草酰乙酸再生

FADFADH2H2ONAD+NADH+H+草酰乙酸琥珀酸脫氫酶延胡索酸酶蘋果酸脫氫酶物質代謝與能量代謝的關系第19頁

OCH3-C-SCoACoASHNADH+CO2FADH2H2ONADH+CO2NADHGTP三羧酸循環

（TCA）

草酰乙酸再生階段檸檬酸生成階段氧化脫羧階段檸檬酸異檸檬酸順烏頭酸－酮戊二酸琥珀酸琥珀酰CoA延胡索酸蘋果酸草酰乙酸NAD+NAD+FADNAD+脫水物質代謝與能量代謝的關系第20頁三羧酸循環8個反應可寫成一個化學平衡方式，總反應式為：乙酰CoA+2H2O+FAD+GDP+Pi→2CO2+3NADH+3H++FADH2+CoA-SH在動物中，琥珀酰CoA合成酶反應形成GTP在能量上與ATP相等。物質代謝與能量代謝的關系第21頁假如考慮丙酮酸脫氫酶反應,考慮到每分子葡萄糖產生2分子丙酮酸,葡萄糖經過酵解和三羧酸循環分解代謝方程式為：葡萄糖+6H2O+10NAD++2FAD+4ADP+4Pi→6CO2+10NADH+10H++2FADH2+4ATP到此為止，每摩爾葡萄糖在這個方程式中只產生4molATP。在酵解個別產生ATP是2mol。葡萄糖氧化產生ATP大多數不是直接從酵解和三羧酸循環產生，而是經過還原電子載體在呼吸鏈中再氧化產生。物質代謝與能量代謝的關系第22頁（3）電子傳遞與