第三章物质能量与代谢

第十六章细胞代谢和基因表达的调控细胞代谢包括物质代谢和能量代谢。

细胞代谢是一个完整统一的网络，并且存在复杂的调节机制，这些调节机制都是在基因表达产物（蛋白质或RNA）的作用下进行的。

重点：物质代谢途径的相互联系，酶活性的调节。

第一节物质代谢途径的相互联系细胞代谢的基本原则是将各类物质分别纳入各自的共同代谢途径，以少数种类的反应转化种类繁多的分子。

不同代谢途径可以通过交叉点上关键的中间物而相互转化，其中三个关键的中间物是G-6-P、丙酮酸、乙酰CoA。

一、糖代谢与脂代谢的联系1、糖转变成脂图糖经过酵解，生成磷酸二羟丙酮及丙酮酸。

磷酸二羟丙酮还原为甘油，丙酮酸氧化脱羧转变成乙酰CoA，合成脂肪酸。

2、脂转变成糖图甘油经磷酸化为3-磷酸甘油，转变为磷酸二羟丙酮，异生为糖。

在植物、细菌中，脂肪酸转化成乙酰CoA，后者经乙醛酸循环生成琥珀酸，进入TCA，由草酰乙酸脱羧生成丙酮酸，生糖。

动物体内，无乙醛酸循环，乙酰CoA进入TCA氧化，生成CO2和H2O。

脂肪酸在动物体内也可以转变成糖，但此时必需要有其他来源的物质补充TCA中消耗的有机酸（草酰乙酸）。

糖利用受阻，依靠脂类物质供能量，脂肪动员，在肝中产生大量酮体（丙酮、乙酰乙酸、β-羟基丁酸）。

二、糖代谢与氨基酸代谢的关系1、糖的分解代谢为氨基酸合成提供碳架图糖→丙酮酸→α-酮戊二酸+ 草酰乙酸这三种酮酸，经过转氨作用分别生成Ala、Glu和Asp。

2、生糖氨基酸的碳架可以转变成糖凡是能生成丙酮酸、α—酮戊二酸、琥珀酸、草酰乙酸的a.a，称为生糖a.a。

Phe、Tyr、Ilr、L ys、Trp等可生成乙酰乙酰CoA，从而生成酮体。

Phe、Tyr等生糖及生酮。

三、氨基酸代谢与脂代谢的关系氨基酸的碳架都可以最终转变成乙酰CoA，可以用于脂肪酸和胆甾醇的合成。

生糖a.a的碳架可以转变成甘油。

Ser可以转变成胆胺和胆碱，合成脑磷脂和卵磷脂。

动物体内脂肪酸的降解产物乙酰CoA，不能为a.a合成提供净碳架。

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第一节ATP是细胞内的“能量通货〞课标内容要求核心素养对接解释ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质。

从物质与能量视角，阐明细胞生命活动过程中贯穿着物质与能量的变化。

(生命观念、科学思维)一、小资料萤火虫的荧光是怎样形成的1．荧光发出的意义萤火虫以荧光作为求偶的信号，吸引异性个体前来交尾。

不同种类的萤火虫所发出的荧光有不同的特点。

2．荧光的形成萤火虫的腹部后端具有发光细胞，细胞内含有一种称为荧光素的发光物质。

荧光素在接受ATP中的能量时可以被激活，与氧发生化学反应形成氧化荧光素，而荧光那么是这些化学反应的副产物。

二、ATP是细胞生命活动的直接能源1．ATP的作用实验(1)实验过程有学者利用刚刚失去收缩功能的离体肌肉进行实验：在肌肉上滴加葡萄糖溶液后观察肌肉反应，肌肉没有收缩；然后，在同一块肌肉上滴加ATP溶液，肌肉很快发生了明显的收缩。

(2)实验说明作为能源物质的葡萄糖不能直接被肌肉利用，而ATP可以。

(3)ATP的能量转化特点在细胞中，ATP转化率非常高，在它形成1 min内就被消耗掉了。

(4)ATP的功能研究发现，只有ATP不断生成，生命活动才能发生。

因此，ATP是生命活动的直接能源。

2．ATP的分子结构特点ATP是由1个核糖、1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成的。

核糖是一种五碳糖(C5H10O5)，腺嘌呤是一种含氮碱基。

核糖与腺嘌呤结合成的基团称腺苷。

腺苷与3个磷酸基团组成腺苷三磷酸。

3个磷酸基团中的一个磷酸基团连接在糖分子上，其余2个那么相继连接在前一个磷酸基团上。

连接2个磷酸基团之间的磷酸键稳定性较差，水解时可以释放出大量的能量，被称为高能磷酸键，以“～〞表示。

三、细胞内ATP与ADP保持动态平衡1．ATP的分布与含量在活细胞中，ATP广泛分布在细胞核、线粒体、叶绿体、细胞溶胶等结构中，但含量很低。

2．ATP的水解与能量的去向ATP在细胞中易于水解。

1个ATP分子含有2个高能磷酸键，在酶的作用下，远离腺苷的那个高能磷酸键水解，形成腺苷二磷酸(ADP)，释放出1个磷酸，同时释放能量。

一、填空题1、在动物体内，1分子葡萄糖经过无氧氧化的终产物为（CO2）和（乳酸），生成（ 2 ）分子ATP；1分子葡萄糖经过有氧氧化的终产物为（CO2）和（H2O ），生成（38 ）分子ATP。

2、糖酵解在（细胞质）中进行，三羧酸循环在（线粒体）中进行。

3、脂肪的水解在（细胞质）中进行，脂肪酸的分解是在（线粒体）中进行，脂肪酸的氧化方式为（β-氧化）。

4、1分子软脂酸（C16）彻底氧化需要经过（7 ）轮β-氧化，共产生（8 ）个二碳单位。

5、核酸合成所需要的核糖和NADPH由（磷酸戊糖）过程提供。

6、将体内各物质代谢联系在一起的代谢枢纽为（三羧酸循环）。

7、采收后的果蔬呼吸强度逐渐（降低）。

8、采收后的果蔬在氧气充足的条件下进行（有氧）呼吸，产生大量（热量）；在氧气不足的条件下进行（无氧）呼吸，产生大量（乙醇）。

9、影响呼吸强度的因素包括（温度）、（湿度）、（氧气含量）、（伤口）和（污染）。

10、果蔬最适宜的贮藏温度是（0~4℃），湿度是（80~90% ），O2含量是（3% ），CO2含量是（0~5% ）。

11、在果蔬成熟过程中可溶性糖含量（增加），有机酸含量（降低），果胶含量（降低）。

12、在尸僵期，ATP含量（减少），形成（肌动球）蛋白，组织（僵硬）。

13、肉类具有香味的原因之一是ATP酶解产生了（肌苷酸）。

14、动物屠宰后以（无氧）呼吸为主，终产物为（乳酸），因此pH值（下降）。

15、果蔬呼吸强度越大，其耐储性越（差）。

二、是非题1、糖酵解是一个厌氧过程。

√2、糖酵解的产物是乳酸。

×3、糖酵解的全部反应都是在细胞质中进行的。

√4、磷酸己糖途径是体内获得磷酸核糖的主要途径。

√5、三羧酸循环是在线粒体中进行的。

√6、生物体是一个与外界环境不断进行物质和能量交换的开放体系。

√7、在乙醇发酵过程中，氧的加入可使乙醇产量增加。

×8、三羧酸循环途径的唯一作用是氧化供能。

×9、磷酸己糖途径是体内又一重要供能途径。

第三章能量代谢【教学目标】要求学生了解能量来源和能值，熟悉人体能量消耗的构成，能计算人体一日所需的能量。

【主要内容】能量来源和能值，每克碳水化合物、脂肪、蛋白质各可能产生多少能量。

能量消耗的构成及其特点，基础代谢和基础代谢率。

如何计算人体一日所需能量。

【重点难点】能量消耗的构成。

如何计算人体一日所需能量。

【教学方法及学生活动设计】多媒体教学，提供课程网站，指导学生阅读相关文献，在此基础上引导学生进行专题讨论。

【课时安排】1课时能量是人类赖以生存的基础。

能量是做功的能力，包括光能、化学能、电能、热能等。

人们为了维持生命、生长、发育、繁殖后代和从事各种活动，每天必须从外界取得一定物质和能量。

体内的能量，一方面不断地释放出热量，维持体温的恒定并不断地向环境中散发，另一方面作为能源可维持各种生命活动的正常进行。

人体每时每刻都在消耗能量，没有能量就没有机体任何功能活动，甚至于维持。

一、能量的来源和能值1．能量的来源人体能量主要来源于碳水化合物、脂肪和蛋白质。

碳水化合物是主要来源。

脂肪次之。

蛋白质作能源物质既不经济也不科学。

此外：酒中的乙醇也能提供较高的能量。

在三大营养素的化学键中贮存着机体所需要的化学能。

在体内，化学能可以转化为热能或机械能。

三大营养素经消化吸收进入体内，在进一步的分解过程中可释放出能量。

人体摄取三大营养素，一方面重新合成自身机体的组成成分，另一方面作为能量来源提供机体所需的所有能量。

2. 能量的单位国际营养科学协会及国际生理科学协会确认以“焦耳”作为统一使用的能量单位。

为使用方便，实践中常用单位为“千焦”。

在营养学上，食物能量基于营养素在分解过程中释放的热量来测定，并以热量单位来表示。

传统的热量单位为“卡、千卡”。

卡和焦耳在美国均可使用。

我国传统单位为卡，现在国家规定用焦耳。

卡与焦耳可以相互换算：1 cal＝4.184J，1 J＝0.239cal。

3. 能值（1）每克糖类、脂肪、蛋白质在体内生物氧化产生的能量值称为能量系数，又叫能值。

能量代谢与物质代谢的关系
能量代谢与物质代谢之间存在密切的关系。

能量代谢是指人体在进行各种生理活动时所需的能量消耗，而物质代谢则是指人体对营养物质进行分解、吸收、利用和排泄的过程。

在物质代谢过程中，营养物质首先被分解为较小的分子，如葡萄糖、氨基酸、脂肪酸等，这些分子进一步参与能量代谢过程。

例如，葡萄糖是细胞内主要的能量来源之一，通过糖酵解和三羧酸循环途径，最终产生三磷酸腺苷（ATP）供细胞使用。

脂肪酸也可以在有氧条件下被氧化为ATP，提供能量。

另一方面，能量代谢过程也受物质代谢的调节。

例如，当身体需要能量时，血糖水平降低，胰岛素水平下降，脂肪酸和胆固醇会进入血液，供能量使用。

而当人体处于饥饿状态时，能量代谢会降低，以减少能量的消耗，同时物质代谢也会相应减慢，降低对营养物质的需求量。

因此，能量代谢和物质代谢是相互依存、相互影响的过程，二者密切相关。

能量代谢提供人体生命活动所需的能量，而物质代谢则为能量代谢提供所需的营养物质。

只有两者协调平衡，人体才能保持正常的代谢状态。