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第十九章代谢总论第一节新陈代谢的一般规律一、基本概念新陈代谢是体内化学反应的总称，体内的化学反应通常由酶催化，一系列的连续反应构成代谢途径，代谢途径的个别步骤称作中间代谢，个别步骤的产物称作中间产物。
新陈代谢的主要作用有:获取营养物质，并将其转化为自身所需的物质，称作合成代谢;分解营养物质提供生命活动所需的能量，称作分解代谢;合成代谢和分解代谢的调控步骤通常由不同的酶催化，分解代谢中大量释放能量的反应通常是不可逆的，在合成代谢中，这样的步骤需要输入能量来完成。
有时，合成代谢和分解代谢可以在不同的细胞器中进行。
有些代谢环节是合成代谢和分解代谢共同利用的，称作两用代谢途径，如柠檬酸循环就是两用代谢途径。
二、代谢途径的一览图1 点1 线或1 点2 线:410 个;1 点3 线:71 个;1 点4 线:20 个;1 点5 线:11 个;1 点6 线或6 线以上:8 个;1 点1 线在1 个途径的末端;1 点2 线在1 个途径的中间;1 点3 线参与2 个途径；其余类推。
三、代谢途径的类型(a)多种游离酶构成的代谢途径;(b)多酶复合体构成的代谢途径;(c)膜结合酶构成的代谢途径。
四、分解代谢的三个阶段五、能量代谢在新陈代谢中的重要地位六、辅酶I 和辅酶Ⅱ的的递能作用七、FMN 和FAD 的递能作用八、辅酶A 在能量代谢中的作用九、分解代谢和合成代谢的调控代谢途径的区域化细胞提取液的离心分离第二节代谢中常见的有机反应机制有机化学反应常涉及共价键的断裂。
共价键断裂时，若两个电子分开，称作均裂断裂，产生不稳定基团，常见于氧化还原反应。
若两个电子不分开，称作异裂断裂，如C-H 键断裂，电子对通常留在碳原子一侧（碳原子的电负性大于氢原子），形成碳负离子和氢离子，富电子的碳负离子为亲核基团，容易与缺电子的亲电基团发生反应。
若有氢负离子的受体存在，C-H 键断裂时电子有可能留在氢原子一侧形成碳正离子和氢负离子，缺电子的亲电基团容易与富电子的碳负离子(为亲核基团)发生反应。
第19章代谢总论1、合成代谢2、分解代谢3、在能量贮存和传递中，哪些物质起着重要作用？答案：1、又称生物合成，是生物体利用小分子或大分子的结构元件建造成自身大分子的过程。
2、有机营养物，不管是从外界环境获得的，还是自身贮存的，通过一系列反应步骤转变为较小的、较简单的物质的过程。
3、高能化合物（如磷酸肌酸、磷酸烯醇式丙酮酸等）可将其高能磷酸基团转移给ADP生成ATP，生成的ATP分子又可将其高能磷酸基团转移给其他化合物使之获得能量，所以ATP 不仅是机体细胞最直接的能源，同时A TP在能量的传递中起中间题的作用。
物质氧化产生的高能位电子和脱下的氢原子通过辅酶Ⅰ或辅酶Ⅱ传递给生物合成中需要还原力的反应。
FMN和FAD都能接受两个电子和两个氢原子，它们在氧化还原反应中，特别是在氧化呼吸链中起着传递电子和氢原子的作用。
乙酰-CoA形成的硫脂键和A TP的高能磷酸键相似，都在水解时释放出大量的自由能。
因此可以说，乙酰-CoA具有高的乙酰基转移势能。
第20章生物能学1、生物氧化2、氧化磷酸化作用3、磷氧比值4、底物水平磷酸化5、解偶联剂6、怎样判断一个生物化学反应在标准状态下进行的方向？A TP、磷酸烯醇式丙酮酸、磷酸肌酸、葡糖糖-6-磷酸在水解时的标准自由能变化分别为-30.5kJ/mol、-61.9 kJ/mol 、-43.1kJ/mol、-13.8kJ/mol，当反应物、产物的起始浓度都为1mol/L时，判断下列反应进行的方向：①磷酸肌酸+ADP→ATP+肌酸；②磷酸烯醇式丙酮酸+ADP→ATP+丙酮；③葡糖糖-6-磷酸+ADP→葡萄糖+A TP。
7、从ATP的结构特点说明其在机体细胞能量传递中的作用。
答案：1、生物氧化指有机物质在生物体内氧化分解成二氧化碳和水，同时释放出能量形成ATP的过程。
由于生物氧化是在细胞内进行，氧化过程消耗氧气而放出二氧化碳和水，所以生物氧化又称为“细胞呼吸”或“呼吸作用”。
第19章代谢总论⒈怎样理解新陈代谢？答：新陈代谢是生物体内一切化学变化的总称，是生物体表现其生命活动的重要特征之一。
它是由多酶体系协同作用的化学反应网络。
新陈代谢包括分解代谢和合成代谢两个方面。
新陈代谢的功能可概括为五个方而：①从周围环境中获得营养物质。
②将外界引入的营养物质转变为自身需要的结构元件。
③将结构元件装配成自身的大分子。
④形成或分解生物体特殊功能所需的生物分子。
⑤提供机体生命活动所需的一切能量。
⒉能量代谢在新陈代谢中占何等地位？答：生物体的一切生命活动都需要能量。
生物体的生长、发育，包括核酸、蛋白质的生物合成，机体运动，包括肌肉的收缩以及生物膜的传递、运输功能等等，都需要消耗能量。
如果没有能量来源生命活动也就无法进行．生命也就停止。
⒊在能量储存和传递中，哪些物质起着重要作用？答：在能量储存和传递中，ATP（腺苷三磷酸）、GTP（鸟苷三磷酸）、UTP（尿苷三磷酸）以及CTP（胞苷三磷酸）等起着重要作用。
⒋新陈代谢有哪些调节机制？代谢调节有何生物意义？答：新陈代谢的调节可慨括地划分为三个不同水平：分子水平、细胞水平和整体水平。
分子水平的调节包括反应物和产物的调节（主要是浓度的调节和酶的调节）。
酶的调节是最基本的代谢调节，包括酶的数量调节以及酶活性的调节等。
酶的数量不只受到合成速率的调节，也受到降解速率的调节。
合成速率和降解速率都备有一系列的调节机制。
在酶的活性调节机制中，比较普遍的调节机制是可逆的变构调节和共价修饰两种形式。
细胞的特殊结构与酶结合在一起，使酶的作用具有严格的定位条理性，从而使代谢途径得到分隔控制。
多细胞生物还受到在整体水平上的调节。
这主要包括激素的调节和神经的调节。
高等真核生物由于分化出执行不同功能的各种器官，而使新陈代谢受到合理的分工安排。
人类还受到高级神经活动的调节。
除上述各方面的调节作用外，还有来自基因表达的调节作用。
代谢调节的生物学意义在于代谢调节使生物机体能够适应其内、外复杂的变化环境，从而得以生存。
第七篇代谢及代谢途径（第十九～三十一章小结）第十九章代谢总论代谢是指生物体内发生的所有化学反应的总称，包括物质代谢和能量代谢。
代谢组也叫做小分子清单，是指反映细胞状态的各种小分子的样式，包括所有代谢过程的总和以及相关的细胞过程。
新陈代谢可分为分解代谢和合成代谢两类。
分解代谢是有机营养物质，通过一系列反应转变为较小、较简单的物质的过程伴随着能量的逐步释放。
合成代谢是生物体利用小分子或大分子的结构元件建造自身大分子的过程，这种过程需要提供能量。
代谢途径指一系列合成或分解化合物的反应，可分为合成代谢途径、分解代谢途径和无定向代谢途径。
按照代谢进行的方向，代谢途径可以分为：线状、环状和分支状。
代谢途径有如下特点：代谢途径是不可逆的；反应条件温和；在物种间高度保守，十分相似；代谢途径都有限速步骤，受到高度调节；在真核细胞中，代谢途径高度分室化的；为了利于机体的调控，同一化合物的合成代谢和分解代谢途径至少有一步是不同的。
细胞内同一代谢途径中酶的组织形式有分散存在、形成多酶复合体、与膜结合的多酶复合物以及多功能酶。
新陈代谢有多种研究方法，如同位素示踪法、使用酶的抑制剂、利用遗传缺陷症等，其中同位素示踪法是最常用的方法。
第二十章生物大分子的消化和吸收食物中摄入的生物大分子在进入细胞进行分解代谢之前有一个消化和吸收的过程。
在各种水解酶的作用下，蛋白质、脂质、多糖和核酸被降解成各自的组成单位，再通过吸收或运输进入细胞被进一步分解。
绝大多数动物消化道缺乏水解β-1，4糖苷键的酶，因此纤维素就无法被水解利用。
而带有α-1，4糖苷键的淀粉和糖原则可以在消化道分泌的各种α-糖苷酶催化下被最终水解成葡萄糖单位。
单糖进入细胞被吸收的过程是运输蛋白介导的，至少有Na+-单糖共运输蛋白系统和不依赖于Na+的易化扩散运输系统参与催化单糖从肠腔进入小肠上皮细胞的过程。
脂在消化过程中需要由胆囊分泌的胆汁酸（盐）进行增溶。
在胆汁酸（盐）的帮助下，大脂滴被分散成小的脂滴，此过程被称为乳化，这大大提高了脂水解效率。
第19章代谢总论1、合成代谢2、分解代谢3、在能量贮存和传递中，哪些物质起着重要作用？答案：1、又称生物合成，是生物体利用小分子或大分子的结构元件建造成自身大分子的过程。
2、有机营养物，不管是从外界环境获得的，还是自身贮存的，通过一系列反应步骤转变为较小的、较简单的物质的过程。
3、高能化合物（如磷酸肌酸、磷酸烯醇式丙酮酸等）可将其高能磷酸基团转移给ADP生成ATP，生成的ATP分子又可将其高能磷酸基团转移给其他化合物使之获得能量，所以ATP 不仅是机体细胞最直接的能源，同时A TP在能量的传递中起中间题的作用。
物质氧化产生的高能位电子和脱下的氢原子通过辅酶Ⅰ或辅酶Ⅱ传递给生物合成中需要还原力的反应。
FMN和FAD都能接受两个电子和两个氢原子，它们在氧化还原反应中，特别是在氧化呼吸链中起着传递电子和氢原子的作用。
乙酰-CoA形成的硫脂键和A TP的高能磷酸键相似，都在水解时释放出大量的自由能。
因此可以说，乙酰-CoA具有高的乙酰基转移势能。
第20章生物能学1、生物氧化2、氧化磷酸化作用3、磷氧比值4、底物水平磷酸化5、解偶联剂6、怎样判断一个生物化学反应在标准状态下进行的方向？A TP、磷酸烯醇式丙酮酸、磷酸肌酸、葡糖糖-6-磷酸在水解时的标准自由能变化分别为-30.5kJ/mol、-61.9 kJ/mol 、-43.1kJ/mol、-13.8kJ/mol，当反应物、产物的起始浓度都为1mol/L时，判断下列反应进行的方向：①磷酸肌酸+ADP→ATP+肌酸；②磷酸烯醇式丙酮酸+ADP→ATP+丙酮；③葡糖糖-6-磷酸+ADP→葡萄糖+A TP。
7、从ATP的结构特点说明其在机体细胞能量传递中的作用。
答案：1、生物氧化指有机物质在生物体内氧化分解成二氧化碳和水，同时释放出能量形成ATP的过程。
由于生物氧化是在细胞内进行，氧化过程消耗氧气而放出二氧化碳和水，所以生物氧化又称为“细胞呼吸”或“呼吸作用”。
2、伴随着呼吸链电子传递过程发生的ATP的合成称为氧化磷酸化。
氧化磷酸化是生物体内的糖、脂肪、蛋白质氧化分解，并合成ATP的主要方式。
3、在氧化磷酸化过程中，每消耗1摩尔氧原子与所消耗的无机磷酸的摩尔数称磷氧比值（P/O）。
4、在底物被氧化的过程中，底物分子内部能量重新分布产生高能磷酸键（或高能硫脂键），由此高能键提供能量使ADP（或GDP）磷酸化生成A TP（或GTP）的过程称为底物水平磷酸化。
5、使电子传递和氧化磷酸化作用偶联过程分离的一类化学物质称为解偶联剂。
它使呼吸链电子传递过程中泵出线粒体内膜的质子不经质子通道回流，但能通过其他途径使质子返回线粒体基质，从而破坏了内膜两侧的电化学梯度，结果使电子继续传递、组织耗氧增加，但没有A TP合成。
6、在标准状态下，生物化学反应进行的方向可根据反应的标准自由能变化判断：若△G0’小于零，反应向正方向进行；若△G0’大于零，反应向逆反应方向进行；若△G0’等于零，可逆反应达到平衡。
①对于“磷酸肌酸+ADP→A TP+肌酸”的反应，可以看成是磷酸肌酸→肌酸+Pi和Pi+ADP→ATP相偶联的反应，ATP进行磷酸基团水解的△G0’为-30.5 kJ/mol，那么其逆反应的△G0’为+30.5 kJ/mol，根据偶联反应△G0’的可加和性，磷酸肌酸+ADP→ATP+肌酸反应△G0’=-43.1kJ/mol +30.5kJ/mol =-12.6kJ/mol，所以“磷酸肌酸+ADP→ATP+肌酸”向右进行。
同理可知，②反应向右进行，③向左进行。
7、ATP是高能磷酸化合物的典型代表，一个ATP分子由一分子腺嘌呤、一分子核糖和三个相连的磷酸基团组成。
三磷酸腺苷中的三个磷酸基团依次与核糖5’-羟基形成磷酸脂，分别称为α、β、γ磷酸基团，α磷酸基团与腺苷之间的磷酸酯键为普通磷酯键，而β和γ磷酸基团之间和β、γ磷酸基团之间的磷酸酯键为高能磷酸键。
β、γ磷酸基团在水解或者基团转移时都能释放出30.48kJ/mol的自由能，而普通磷酯键在水解或者基团转移时能释放出的自由能在20kJ/mol以下，在生物机体细胞内还有一些高能化合物，在磷酸基团水解或者基团转移时能释放出40～60kJ/mol的自由能，甚至更多。
这些高能化合物（如磷酸肌酸、磷酸烯醇式丙酮酸等）可将其高能磷酸基团转移给ADP生成ATP，生成的ATP分子又可以将其高能磷酸基团转移给其他化合物使之获得能量，所以ATP不仅是机体细胞最直接的能源，同时ATP在能量的传递中起中间体作用。
第21章生物膜与物质运输1、钙调蛋白2、协同运输3、基团转运4、什么是Na+泵和Ca2+泵？其生理特点是什么？5、什么是生物膜的流动性？膜脂和膜蛋白有几种主要运动模式？答案：1、钙调蛋白是由Cheug和Kakiuchi等在1970年发现的一类蛋白质，它在调节神经突触膜、脂肪细胞膜、小肠基底膜以及红细胞膜等的Ca2+运输中起着重要作用。
2、一些糖和氨基酸的主动运输并不是直接通过水解ATP提供能量，而是依赖于以离子梯度形成贮存的能量。
例如小肠或肾脏细胞中葡萄糖的运输是伴随Na+一起运输入细胞的，所以这种运输成为协同运输。
3、物质通过膜运输需要对该物质进行化学修饰，加上一个基团。
例如有些糖在通过细菌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。
4、Na+泵也称为Na+-K+泵，它是一种跨膜的酶，又叫Na+，K+-ATP酶。
Na+泵通过水解ATP提供的能量主动向外运输Na+，而向内运输K+，对维持细胞内外Na+和K+的浓度梯度极为重要。
Na+，K+，Mg2+ATP ADP +Pi + H+Ca2+泵是指存在与肌质网膜上的Ca2+-ATP酶，催化以下反应：2 Ca2+（外）+ATP（外）→2 Ca2+（内）+ADP（外）+Pi（外）Ca2+泵能够激活Ca2+-ATP酶活性，心肌和骨骼肌中Ca2+主动运输是通过Ca2+-ATP酶的作用来实现的，Ca2+泵主动运输Ca2+是通过水解ATP提供的能量驱动的。
每一分子的ATP 酶大约可以水解10个A TP分子，每水解1分子的ATP运输2分子Ca2+；Ca2+-ATP酶是肌质网的主要成分。
5、膜的流动性是指膜的运动状态，是生物膜的主要特征之一。
膜脂的运动方式：（1）磷脂分子在膜内侧作侧向扩散或侧向移动；（2）磷脂分子在脂双层作翻转运动；（3）磷脂烃链围绕C-C键旋转而导致异构化运动；（4）磷脂分子围绕与膜平面相垂直的轴左右摆动，从整个磷脂分子来看，这种运动还表现出梯度现象；（5）磷脂分子围绕与膜平面相互垂直的轴做旋转运动。
膜蛋白的运动方式：（1）膜蛋白的侧向扩散：指膜蛋白在生物膜二维流体的侧向移动；（2）膜蛋白的旋转扩散：膜蛋白围绕与膜平面相互垂直的轴进行旋转运动。
第22章糖酵解作用1、EMP途径2、糖酵解途径中第二次底物水平磷酸化是________酶催化的2-磷酸-甘油酸的分子内脱水反应，造成分子内能量重新排布，产生高能磷酸键。
3、糖酵解途径中三个酶所催化的反应是不可逆的，这三个酶依次是________、________和______。
4、用14C标记葡萄糖的第一位碳原子，用作糖酵解底物，写出标记原子在糖酵解各个中间体化合物中的位置。
5、为什么砷酸是糖酵解的毒物？氟化物和碘乙酸对糖酵解过程有什么作用？6、在EMP途径中，磷酸果糖激酶受A TP的反馈抑制，而ATP却又是磷酸果糖激酶的一种底物，试问为什么在这种情况下并不使酶失去效用？答案：1、在细胞液中，糖或糖原分子经一系列的酶促反应而转变成丙酮酸的过程，它是糖酵解、生醇发酵及有氧氧化的必经途径。
2、丙酮酸激3、己糖激酶、果糖磷酸激酶、丙酮酸激酶4、在糖酵解过程的第一阶段即活化阶段，葡萄糖-*C1标记原子在从葡萄糖-6-磷酸→果糖-6-磷酸→果糖-1，6-二磷酸的过程中位置不变。
在生成磷酸丙糖时，标记原子位于甘油醛-3-磷酸的第3位，即生成CHO-CHOH-*CH2OPi。
在随后生成的1，3-二磷酸甘油酸、3-磷酸甘油酸、2-磷酸甘油酸、磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸、乳酸等中间产物中，标记碳原子的位置不发生变化，都在第3位，即丙酮酸和乳酸的甲基所在的位置。
5、①砷酸的结构和性质与磷酸相似，糖酵解中，它替代磷酸生成1-砷酸-3-磷酸甘油酸，砷酸化合物很不稳定，迅速水解生成3-磷酸甘油酸，而不能像高能化合物甘油酸-1，3-二磷酸那样，能与底物水平磷酸化相偶联，在生成甘油酸-3-磷酸的同时，使ADP磷酸化生成ATP。
②氟化物和碘乙酸是一些巯基酶的抑制剂，糖酵解中，3-磷酸甘油醛脱氢酶就是含有巯基的酶，所以氟化物和碘乙酸能抑制该酶的活性，影响糖酵解的正常进行。
6、磷酸果糖激酶（PEK）是一种调节酶，又是一种别构酶。
A TP是磷酸果糖激酶的底物，也是别构抑制剂。
在磷酸果糖激酶上有两个ATP的结合位点，即底物结合位点和调节位点。
当机体能量供应充足（ATP浓度较高）时，ATP除了底物结合位点结合外，还和调节位点结合，使酶的构想发生改变，酶活性抑制。
反之机体能量供应不足（A TP浓度较低），ATP主要与底物结合位点结合，酶活性很少受到抑制。
第23章柠檬酸循环1、三羧酸循环2、回补反应3、组成丙酮酸脱氢酶系的三种主要酶是_________、__________、________，五种辅酶是________、________、________、_______、_______。
4、三羧酸循环每循环一周，共进行_______次脱氢，其中3次脱氢反应的辅酶是________，1次脱氢反应的辅酶是_______。
5、将乙酰辅酶A的两个碳原子标记后，经一轮三羧酸循环后，这两个标记碳原子的去向是_______，两轮循环后这两个标记碳原子的去向是______。
6、如果将柠檬酸和琥珀酸分别加入到三羧酸循环中完全氧化成CO2，形成的NADH和FADH2，经过呼吸链将H交给氧生成H2O，各需要经过多少次循环？7、利用分离出的线粒体可以研究细胞呼吸，可测定各种不同状况下氧的消耗。
如果将0.01mo/L的丙二酸钠添加到正在进行细胞呼吸的线粒体（以丙酮酸为燃料来源）中，呼吸作用很快会停止，并造成代谢中间产物的堆积。
问为什么会有中间产物的堆积？堆积的中间产物是什么？氧的消耗为什么会停止？8、然后理解三羧酸循环的双重作用？三羧酸循环中间体草酰乙酸消耗后必须及时进行回补，否则三羧酸循环就会中断，植物体内草酰乙酸有哪几种回补途径？答案1、又称柠檬酸循环、Krebs循环。
即在线粒体中，糖、脂、氨基酸等有机物代谢的共同中间体——乙酰辅酶A首先与草酰乙酸合成柠檬酸，再经过脱氢、脱羧等一系列的酶促反应，将乙酰辅酶A转变成CO2并生成NADH和FADH2的过程。
