学习必备欢迎下载19 新陈代谢 指生物体内一些化学变化的总称， 是生物体表现其生命活动的重要特征之一。是由多种酶协同作用的化学反应网络。从物质代谢 来说，新陈代谢包括分解代谢和合成代谢。分解代谢 生物大分子通过一系列的酶促反应步骤，转变为较小的、 较简单的物质的过程。合成代谢 生物体利用小分子或大分子的结构元件合成自身生物大分子的过程。能量代谢 在生物体内，以物质代谢为基础，与物质代谢过程相伴随发生的，是蕴藏在化学物质中的能量转化，统称为能量代谢20 机体内许多磷酸化合物， 当其磷酰基水解时， 释放出大量的自由能 （一般水解时能释放出 5kcal/mol 以上的自由能）。这类化合物称为 高能磷酸化合物 。其释放高能量的化学键叫 “ 高能键 ” ，有符号 “ ” 表示。磷酸肌酸和磷酸精氨酸以高能磷酸基团的转移作为贮能物质统称为磷酸原21 生物膜 是构成细胞所有膜的总称， 包括围在细胞质外围的质膜和细胞器的内膜系统。被动运输指物质从高浓度的一侧， 通过膜运输到低浓度的一侧， 物质顺浓度梯度的方向跨膜运输的过程。不需要消耗代谢能的穿膜运输。特点：物质的运送速率既依赖于膜两侧运送物质的浓度差；又与被运送物质的分予大小，电荷和在脂双层中的溶解性有关。主动运输指物质逆浓度梯度的穿膜运输过程。需消耗代谢能，并需专一性的载体蛋白。特点：专一性。有的细胞膜能主动运输某些氨基酸，但不能运送葡萄糖。有的则相反。运送速度可以达到“ 饱利“ 状态。方向性。如细胞为了保持其内、外的 K+、 Na+的浓度梯度差以维持其正常的生理活动，细胞主动地向外运送Na+ ，而向内运送 K+ 。 选择性抑制。各种物质的运送有其专一的抑制剂阻遏这种运送。需要提供能量。如果一种物质的运输与另一种物质的运输相关而且方向相同，称为同向运输。 方向相反则称为反向运输，这二者又统称为协同运输。Na+、K+-泵实际是分布在膜上的Na+、K+-ATP 酶。通过水解 ATP 提供的能量主动向外运输 Na+，而向内运输 K+ 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 11 页学习必备欢迎下载Na+、K+-泵由、两个亚基组成，其中亚基跨膜，亚基是一个糖蛋白，在膜上以 22 四聚体存在。亚基上在膜内侧表面上有Na+、ATP 的结合位点，在膜外侧有K+、乌本苷结合位点。Na+、K+-泵的作用机制，人们普遍接受的是构象变化假说Ca2+泵的主要性质：Ca2+泵具有 Ca2+激活的 Ca2+ATP 酶活性。心肌和骨骼肌中 Ca2+主动运送是通过Ca2+ATP酶的作用实现的。 Ca2+泵主动运送 Ca2+是通过水解 ATP 提供的能量驱动的。 每一分子的 ATP 酶每秒钟大约可水解达10个 ATP 分子。每水解一分子ATP 运送 2 分子 Ca2+ ； Ca2+ATP 酶是肌质网膜的主要成份。占膜总蛋白的90%。一般来说，物质通过膜运输时不需进行化学修饰，但有些糖在通过细胞膜时需要进行磷酸化反应加入一个磷酸基团，以糖-磷酸的形式才能通过膜，称为基团运输。ATPADP 交换体 存在于线粒体内膜上的二聚体蛋白，通过其构象的变化，起着将 ATP 运输到膜外和将 ADP 运输到膜内的作用。有些物质在细胞内被囊泡裹入形成分泌泡，然后与细胞质膜接触、 融合并向外排除释放被裹入的物质，此过程称为胞吐作用 。如胰岛素的分泌。胞吞作用 细胞从外界摄入的大分子或颗粒，逐渐被质膜的一小部分包围， 内陷，随后从质膜上脱落下来形成含有摄入物质的细胞内囊泡的过程。吞噬作用 ：凡以大的囊泡形式内吞较大的固体颗粒、直径达几微米的复合物、 微生物及细胞碎片等的过程。如高等动物的免疫系统的巨噬细胞内吞内侵的细菌；原生动物摄取细菌和食物颗粒。需能，不具有专一性。胞饮作用 ：以小的囊泡形式将细胞周围的微滴状液体（直径1 微米）吞入细胞内的过程。被吞进的微滴常含有离子或小分子。需能，不具有专一性。受体介导的胞吞作用 ：指内吞物（配体，是蛋白质或小分子）与细胞表面的专一性受体结合， 并随即引发细胞膜的内陷， 形成的囊泡将配体裹入并输入细胞内的过程。离子载体 是一类可溶于脂双层的疏水性的小分子物质，可增加脂双层对离子的透性。分类：移动性离子载体；通道形成体。（一）缬氨霉素从链霉菌中分离的一种抗生素，对K+结合具有高度的选择性。（二） “ A23187” 载体移动性离子载体，运输Ca2+、Mg2+等 2 价阳离子。在运输阳离子进入细胞的同时，将 2 个 H+带到细胞外。（三）尼日利亚菌素它是一个多环醚羧酸化合物。其作用生要是进行H+与 K+的交换精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 11 页学习必备欢迎下载四）短杆菌肽 A 属于形成通道的离子载体。 15 个氨基酸残基组成的线性多肽，具有疏水性侧链。由两个单体分子头 -头相对的二聚体形成一条穿膜通道。主要运输一价阳离子。22 糖酵解 是葡萄糖在无氧条件下降解为丙酮酸并伴随ATP 生成的过程。是一切有机体中普遍存在的葡萄糖降解途径。在细胞质 中进行磷酸果糖激酶 是分子量为 340000的四聚体。它是一个别构酶，ATP 是该酶的变构抑制剂，对此酶有抑制效应，在有柠檬酸、脂肪酸时对加强抑制效应。AMP或无机磷酸可消除抑制，增加酶的活性。高H+浓度（即 pH 值低）抑制该酶活性（生物学意义是，可阻止酵解途径继续进行，防止乳酸生成；又可防止血液pH 下降，避免酸中毒）。兔体内有三种同功酶： 磷酸果糖激酶 A存在于心肌和骨骼中， 受磷酸肌酸、柠檬酸和无机磷酸抑制；磷酸果糖激酶B 存在于肝脏和红细胞中，受2,3-二磷酸甘油酸抑制；磷酸果糖激酶C存在于脑中，受腺嘌呤核苷酸的抑制。底物水平磷酸化 (substrate level phosphorylation)将底物的高能磷酸基直接转移给 ADP(或 GDP)生成 ATP(或 GTP)。这种 ADP（或 GDP）的磷酸化作用与底物的脱氢作用直接相偶联的反应过程，称为底物水平磷酸化。23 柠檬酸循环 是糖、脂肪、蛋白质和氨基酸等氧化所共同经历的途径。此外，柠檬酸循环生成的中间物质也是许多生物合成的前体。因次柠檬酸循环是两用代谢途径。有氧氧化的反应过程第一阶段：葡萄糖丙酮酸（细胞液）第二阶段：丙酮酸乙酰CoA （线粒体）第三阶段：三羧酸循环及氧化磷酸化（线粒体）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 11 页学习必备欢迎下载大肠杆菌丙酮酸脱氢酶复合体的内容缩写肽链数辅基催化反应丙酮酸脱氢酶E124 TPP 丙酮酸氧化脱羧二氢硫辛酰转乙E224 硫辛酰胺将乙酰基转移到CoA酰基酶二氢硫辛酸脱氢酶E312 FAD 将还原型硫辛酰胺转变为氧化型五、三羧酸循环的调控三羧酸循环的速度主要取决于细胞对ATP 的需求量，另外也受细胞对于中间产物需求的影响。有3个调控部位。1、柠檬酸合成酶（限速酶）ATP 、NADH 是该酶的变构抑制剂，高浓度的ATP 和NADH抑制柠檬酸的合成，即抑制三羧酸循环地进行。高农度的琥珀酰 -CoA抑制该酶的活性。2、异柠檬酸脱氢酶该酶受 ATP和NADH 变构抑制，受 ADP 变构促进和 Ca2+激活。3、 - 酮戊二酸脱氢酶该酶受产物琥珀酰CoA 和 NADH 抑制，也受高能荷抑制。Ca2+激活。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 11 页学习必备欢迎下载三羧酸循环的调节若从丙酮酸开始，加上纽带生成的 1 个 NADH ，则共产生 10+2.5=12.5个 ATP。若从葡萄糖开始，共可产生12.52+7=32 个 ATP。(二版及其他教材为 38 个 ATP，NADH3ATP，FADH2 2ATP) 可见由糖酵解和 TCA 循环相连构成的糖的有氧氧化途径，是机体利用糖氧化获得能量的最有效的方式，也是机体产生能量的主要方式。24 有机物质（糖、脂肪和蛋白质）在生物细胞内进行氧化分解而生成CO2 和 H2O并释放出能量的过程称为生物氧化。生物氧化通常需要消耗氧， 所以又称为呼吸作用。生物氧化主要包括三方面的内容（1）细胞如何在酶的催化下将有机化合物中的C 变成 CO2CO2 如何形成？?脱羧反应（2） 在酶的作用下细胞怎样利用分子氧将有机化合物中的H 氧化成 H2OH2O如何形成？?电子传递链（3）当有机物被氧化成CO2 和 H2O 时，释放的能量怎样转化成ATP能量如何产生？精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 11 页学习必备欢迎下载?底物水平磷酸化?氧化磷酸化第二节 电子传递链一、概念需氧细胞内糖、脂肪、氨基酸等通过各自的分解途径所形成的还原性辅酶，包括NADH 和FADH2通过电子传递途径被重新氧化。即还原型辅酶上的氢原子以质子 的形式脱下，其电子沿一系列按一定顺序排列的电子传递体转移，最后转移给分子氧并生成水，这个电子传递体系称为电子传递链 。由于消耗氧，故也叫呼吸链。电子传递链在原核生物存在于质膜 上，在真核细胞存在于 线粒体内膜 上。二、呼吸链的组成呼吸链由一系列的氢传递体和电子传递体组成。包括： NADH-Q 还原酶 、琥珀酸 -Q还原酶 、细胞色素还原酶、细胞色素氧化酶（4种都是非亲水性蛋白质）。NADHNADH-Q还原酶Q细胞色素还原酶细胞色素 C细胞色素氧化酶O2琥珀酸 -Q还原酶FADH2呼吸链由一系列的氢传递体和电子传递体组成。包括：NADH-Q 还原酶（复合体）琥珀酸 -Q 还原酶（复合体 II）细胞色素还原酶（复合体III ）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 11 页学习必备欢迎下载细胞色素氧化酶（复合体IV）呼吸链的组成三、呼吸链的电子传递抑制剂1、概念： 能够阻断呼吸链中某部位电子传递的物质称为电子传递抑制剂。电子传递抑制剂的使用是研究呼吸链中电子传递体顺序的有效方法。（阻断部位物质的氧化-还原状态可以测出）2、常用的几种电子传递抑制剂及其作用部位（1）鱼藤酮、安密妥、杀粉蝶菌素。其作用是阻断电子在NADH-Q还原酶 内的传递，所以阻断了电子由NADH 向CoQ 的传递。（2）抗霉素 A：干扰电子在细胞色素还原酶中细胞色素b上的传递，所以阻断电子由 QH2向cytC1的传递。（3）氰化物（ CN-）、硫化氢（ H2S）、叠氮化物（ N3-）、一氧化碳（ CO ）等：其作用是阻断电子在细胞色素氧化酶中传递，即阻断了电子由 cytaa3向分子氧的传递。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 11 页学习必备欢迎下载呼吸链的电子传递抑制剂图示NADHNADH -Q 还原酶鱼藤酮、安密妥、杀粉蝶菌素CoQcytb抗霉素 Acytc1cytccytaa3氰化物、一氧化碳、硫化氢、叠氮化合物O2离子载体（离子载体抑制剂）是一类脂溶性物质， 能与H+以外的其他一价阳离子结合， 并作为他们的载体使他们能过穿过膜，消除跨膜的电位梯度。缬氨霉素（ K+）短杆菌肽（ K+Na+）由丙酮酸、草酰乙酸、乳酸、丙酸、甘油、氨基酸等非糖物质转变成葡萄糖的过程称为 糖异生。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 11 页学习必备欢迎下载丙酮酸羧化酶和磷酸烯醇式丙酮酸激酶丙酮酸激酶3果糖 -6- 磷酸酶磷酸果糖激酶2葡萄糖 -6- 磷酸酶己糖激酶1葡萄糖异生作用糖酵解作用糖酵解和葡萄糖异生途径中酶的差异葡萄糖异生作用的前体（大多数氨基酸）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 11 页学习必备欢迎下载糖异生与糖酵解作用的相互调节：1、磷酸果糖激酶（PFK ）和果糖 -1、6-二磷酸酶的调节：当AMP 水平高时，表明需要 ATP ，PFK激活，增加糖酵解，由于果糖-1、6-二磷酸酶 受抑制，则糖异生关闭。当ATP 和柠檬酸水平高时，PFK受抑制，降低糖酵解的速率，柠檬酸增加果糖-1、6-二磷酸酶 活性，从而增加糖异生速率。当饥饿时，由于血糖水平低，激素胰高血糖素释放，引起cAMP的级联作用，使酶蛋白磷酸化（ FBPase2 活化），降低 F-2、6-BP；当进食时，血糖水平较高，激素胰岛素释放，使F-2 、6-BP增加，激活PFK ，加速酵解；同时 F-2、6-BP的增加抑制 果糖 -1、6-二磷酸酶活性， 使糖异生作用受抑制。五. 乳酸循环（可立氏循环，Cori 循环）乳酸循环的生理意义 ：促进乳酸再利用，更新肝糖原，防止酸中毒+H+H+Cori 循环 在激烈运动时，糖酵解作用产生的NADH 的速度超出通过呼吸链再形成 NAD+的能力。这时 肌肉中酵解过程形成的丙酮酸由乳酸脱氢酶转变为乳酸使 NAD+再生，这样糖酵解作用才能继续提供ATP 。肌肉细胞内的乳酸扩散到血液并随着血流进入肝脏细胞，在肝脏中通过糖异生途径转变为葡萄糖，又回到血液，随血流供应肌肉和脑对葡萄糖的需要。这个循环过程称Cori 循环26 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 11 页学习必备欢迎下载糖原是由若干个葡萄糖单位组成的具有许多分支结构的多糖，是动物体内糖的储存形式。生糖原蛋白 具有自动催化作用的蛋白质，可催化约8 个葡萄糖单位连续以（1-4）糖苷键连接成链精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 11 页