1、第四章第四章 细胞代谢细胞代谢问题解读问题解读1.锁与钥匙学说锁与钥匙学说一、酶作用专一性的机制一、酶作用专一性的机制锁与钥匙学说锁与钥匙学说：n认为整个酶分子的天然构象是具有刚性结构的，认为整个酶分子的天然构象是具有刚性结构的，酶表面具有特定的形状。酶与底物的结合如同一酶表面具有特定的形状。酶与底物的结合如同一把钥匙对一把锁一样。把钥匙对一把锁一样。缺陷：缺陷：如果酶的活性中心是如果酶的活性中心是“锁锁”，那么这种结构不可，那么这种结构不可能既适合于可逆反应的底物，又适合于可逆反应的产物。能既适合于可逆反应的底物，又适合于可逆反应的产物。2.2.诱导契合学说诱导契合学说诱导契合学说诱导契合学
2、说n该学说认为酶表面并没有一种与底物互补该学说认为酶表面并没有一种与底物互补的固定形状，而只是由于底物的诱导才形的固定形状，而只是由于底物的诱导才形成了互补形状成了互补形状.诱导契合学说诱导契合学说n酶分子的构象与底物的结构原来并不完全吻合，酶分子的构象与底物的结构原来并不完全吻合，只有当底物与酶接近时，结构上才相互诱导适只有当底物与酶接近时，结构上才相互诱导适应，应，酶与底物的结构均发生形变酶与底物的结构均发生形变，更密切地多，更密切地多点结合。同时，酶在底物的诱导下，其活性中点结合。同时，酶在底物的诱导下，其活性中心进一步形成，并与底物受催化攻击的部位密心进一步形成，并与底物受催化攻击的部
3、位密切靠近，形成酶切靠近，形成酶-底物中间复合物。底物中间复合物。二、细胞呼吸（生物氧化）概念二、细胞呼吸（生物氧化）概念 有机物质在生物体细胞内氧化分解产生二氧有机物质在生物体细胞内氧化分解产生二氧化碳、水，并释放出大量能量的过程。化碳、水，并释放出大量能量的过程。细胞呼吸细胞呼吸O2CO2+H2O1.1.细胞呼吸细胞呼吸与体外燃烧的相同点与体外燃烧的相同点n细胞呼吸中物质的氧化方式有加氧、脱氢、细胞呼吸中物质的氧化方式有加氧、脱氢、失电子，遵循氧化还原反应的一般规律。失电子，遵循氧化还原反应的一般规律。n物质在体内外氧化时所消耗的氧量、最终物质在体内外氧化时所消耗的氧量、最终产物（产物（C
4、OCO2 2，H H2 2O O）和释放能量均相同。）和释放能量均相同。w是在细胞内温和的环境是在细胞内温和的环境中由酶催化进行的，能中由酶催化进行的，能量是逐步释放的，并储量是逐步释放的，并储存于存于ATP中。中。w代谢物脱下的氢与氧结代谢物脱下的氢与氧结合产生合产生H2O，有机酸脱，有机酸脱羧产生羧产生CO2。2.2.细胞呼吸与体外燃烧的不同点细胞呼吸与体外燃烧的不同点细胞呼吸细胞呼吸体外燃烧体外燃烧w在高温、干燥环境在高温、干燥环境中进行，能量是骤中进行，能量是骤然释放的。然释放的。CO2、H2O由物质中由物质中的碳和氢直接与氧的碳和氢直接与氧结合生成。结合生成。3.3.生物氧化的一般过
5、程生物氧化的一般过程三、糖酵解（三、糖酵解（glycolysis）（一）糖酵解的概念（一）糖酵解的概念 葡萄糖（葡萄糖（有氧或无氧条件下有氧或无氧条件下）经酶促作用）经酶促作用降解成降解成丙酮酸丙酮酸，并伴随生成，并伴随生成ATP的过程称为糖的过程称为糖酵解，也称作酵解，也称作Embden-Meyerhof-Parnas途径，途径，简称途径。简称途径。此过程在细胞溶胶中进行，此过程在细胞溶胶中进行，是动物、植物和微生物细胞中葡萄糖分解的共是动物、植物和微生物细胞中葡萄糖分解的共同代谢途径。同代谢途径。（二）厌氧呼吸与发酵（二）厌氧呼吸与发酵 发酵作用（发酵作用（fermentation）是指葡
6、萄糖或其）是指葡萄糖或其他有机营养物通过厌氧呼吸降解获得能量，贮他有机营养物通过厌氧呼吸降解获得能量，贮存存ATP的过程。的过程。根据产物不同，有乳酸发酵、根据产物不同，有乳酸发酵、乙醇发酵之分。乙醇发酵之分。乳酸细菌、酵母菌等微生物的厌氧呼吸也叫乳酸细菌、酵母菌等微生物的厌氧呼吸也叫发酵。（发酵。（P77）（三）糖酵解的化（三）糖酵解的化学历程学历程 糖原（或淀粉）糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸果糖磷酸果糖1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮2 1，3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸2 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2 2-
7、磷酸甘油酸磷酸甘油酸2 磷酸烯醇丙酮酸磷酸烯醇丙酮酸2 丙酮酸丙酮酸第第一一阶阶段段第第二二阶阶段段第第三三阶阶段段葡萄糖葡萄糖己糖磷酸酯的生成己糖磷酸酯的生成丙糖磷酸的生成丙糖磷酸的生成丙酮酸与丙酮酸与ATP的合成的合成 小小 结结：1 1、底物：、底物：1 1分子葡萄糖分子葡萄糖 产物：产物：2 2分子丙酮酸分子丙酮酸 2 2、耗能：、耗能：2 2分子分子ATPATP 产能：产能：4 4分子分子ATPATP，净生成，净生成2 2分子分子ATP ATP 3 3、细胞定位：细胞细胞定位：细胞溶胶溶胶 4 4、总反应：、总反应：C6H12O6+2NAD+2ADP+2Pi 2C3H4O3+2NAD
8、H+2H+2ATP+2H2O（四）糖酵解的生物学意义（四）糖酵解的生物学意义 提供能量；提供能量；是在不需要氧供应的条件下，产生是在不需要氧供应的条件下，产生ATP的一种供能的一种供能方式，其最主要的生理意义在于迅速提供能量（方式，其最主要的生理意义在于迅速提供能量（为厌氧为厌氧微生物和微生物和缺氧下某些组织细胞正常活动提供能量缺氧下某些组织细胞正常活动提供能量，如机如机体缺氧、剧烈运动肌肉局部缺血等，能迅速获得能量体缺氧、剧烈运动肌肉局部缺血等，能迅速获得能量）形成多种重要的中间产物，为其他生物合成形成多种重要的中间产物，为其他生物合成（如氨基酸、脂类等）提供原料；（如氨基酸、脂类等）提供原
9、料；为葡萄糖的彻底氧化分解作准备。为葡萄糖的彻底氧化分解作准备。丙酮酸的去路丙酮酸的去路 1、无氧条件下，生成乳酸、无氧条件下，生成乳酸 CH3C OCOOHCH3CHOHCOOH NADH+H+NAD+2、无氧条件下，生成乙醇、无氧条件下，生成乙醇丙酮酸丙酮酸脱羧酶脱羧酶醇脱氢酶醇脱氢酶3、有氧条件下、有氧条件下 丙酮酸丙酮酸线粒体线粒体丙酮酸丙酮酸乙酰辅酶乙酰辅酶A柠檬酸循环柠檬酸循环CO2 H2O四、柠檬酸循环柠檬酸循环（一）柠檬酸循环过程柠檬酸循环过程柠檬酸循环柠檬酸循环（二）柠檬酸循环的反应特点（二）柠檬酸循环的反应特点1.1.需氧需氧2.2.两次脱羧、四次脱氢（三次受体是两次脱羧、
10、四次脱氢（三次受体是NADNAD，一次是一次是FADFAD）3.3.产生产生1 1分子分子GTPGTP（三）生理意义（三）生理意义1.普遍存在普遍存在2.生物体获得能量的最有效方式生物体获得能量的最有效方式3.是糖类、蛋白质、脂肪三大物质转化的枢纽是糖类、蛋白质、脂肪三大物质转化的枢纽1.代谢物脱下的成对氢原子（代谢物脱下的成对氢原子（2H）通过多）通过多种酶和辅酶所催化的连锁反应逐步传递，种酶和辅酶所催化的连锁反应逐步传递，最终与氧结合生成水，这一系列酶和辅酶最终与氧结合生成水，这一系列酶和辅酶称为称为电子传递链电子传递链又称又称呼吸链。呼吸链。2.人体细胞线粒体内最重要的有两条，即人体细胞
11、线粒体内最重要的有两条，即NADH氧化呼吸链和琥珀酸氧化呼吸链。氧化呼吸链和琥珀酸氧化呼吸链。五、电子传递链的概念和类型五、电子传递链的概念和类型 3.四种复合体的排列关系四种复合体的排列关系4.电子传递链各复合体在线粒体内膜中的位置电子传递链各复合体在线粒体内膜中的位置(1)烟酰胺核苷酸烟酰胺核苷酸nNAD+：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(Nicotinamide Adenine Dinucleotide)，又叫辅酶，又叫辅酶，主要作为电，主要作为电子传递链的一个组分，起递氢体作用；子传递链的一个组分，起递氢体作用；nNADP+：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷
12、酸(Nicotin-amide Adenine Dinucleotide Phosphate)，又叫辅酶，又叫辅酶，主要在还原性生物合成中作为供氢体。主要在还原性生物合成中作为供氢体。n二者的递氢部位是二者的递氢部位是烟酰胺烟酰胺部分，为部分，为Vit PP。R=H:NAD+;R=H2PO3:NADP+NAD+和和NADP+的结构的结构NAD+（NADP+）的递氢机制）的递氢机制（氧化型）（氧化型）NHCONH2R+H+H+eNHCONH2RH+H+NAD+/NADP+NADH/NADPH（还原型）（还原型）(2)黄素辅基黄素辅基nFMN：黄素单核苷酸：黄素单核苷酸(Flavin Mononu
13、cleotide)nFAD：黄素腺嘌呤二核苷酸：黄素腺嘌呤二核苷酸(Flavin Adenine Dinucleotide)nFMN和和FAD中中异咯嗪环异咯嗪环起起递氢体递氢体作用。作用。n异咯嗪及核醇部分为异咯嗪及核醇部分为Vit B2（核黄素）。（核黄素）。CH2OOOHOHHHHCH2HOPOHONNNNNH2OPOHOCCHOHCHOHHOHCHHNHNNNOOH3CH3C1458910FAD结构结构FMN和和FAD递氢机制递氢机制 RNHNNNOOH3CH3CFMN/FAD1458910RNHNHHNNOOH3CH3C1458910+2HFMNH2/FADH2（氧化型）（氧化型）（
14、还原型）（还原型）线粒体基质线粒体基质 线粒体膜线粒体膜+-H+O2 H2O H+e-ADP+Pi ATP 化学渗透假说简单示意图化学渗透假说简单示意图三个偶联部位：三个偶联部位：ATPATP ATP NADH与与CoQ之间；之间；CoQ与与Cyt c之间；之间；Cyt aa3与氧之间。与氧之间。六、六、ATPATP的生成的生成葡萄糖完全氧化产生的葡萄糖完全氧化产生的ATP酵解阶段：酵解阶段：2 ATP 2 1 NADH2 ATP2 (3ATP或或2 ATP)三羧酸循环：三羧酸循环：2 1 GTP 2 3 NADH 2 1 FADH22 1 ATP2 9 ATP2 2ATP丙酮酸氧化：丙酮酸氧
15、化：2 1NADH2 3 ATP总计：总计：36 ATP 或或 38 ATPn NADH氧化呼吸链每传递氧化呼吸链每传递2H仅生成仅生成 2.5分分子子ATP到线粒体外被利用。到线粒体外被利用。n FADH2氧化呼吸链每传递氧化呼吸链每传递2H仅生成仅生成 1.5分分子子ATP到线粒体外被利用。到线粒体外被利用。总计：总计：30 ATP 或或 32 ATP七、关于必需氨基酸七、关于必需氨基酸n组氨酸和精氨酸组氨酸和精氨酸虽能在人体内合成，但合成量虽能在人体内合成，但合成量不足，若长期缺乏也能造成负氮平衡，因此，不足，若长期缺乏也能造成负氮平衡，因此，有人也将组氨酸和精氨酸归为营养必需氨基酸。有人也将组氨酸和精氨酸归为营养必需氨基酸。有了坚定的意志，就等于给双脚添了一对翅膀。有了坚定的意志，就等于给双脚添了一对翅膀。一个人的价值在于他的才华，而不在他的衣饰。一个人的价值在于他的才华，而不在他的衣饰。生活就像海洋，只有意志坚强的人，才能到达彼岸。生活就像海洋，只有意志坚强的人，才能到达彼岸。读一切好的书，就是和许多高尚的人说话。读一切好的书，就是和许多高尚的人说话。最聪明的人是最不愿浪费时间的人。最聪明的人是最不愿浪费时间的人。
