代谢总论
19.1 复习笔记
一、新陈代谢概述
1．定义
（1）新陈代谢（metabolism）简称代谢，是营养物质在生物体内所经历的一切化学变化总称，是生物体表现其生命活动的重要特征之一。
（2）代谢途径是指完成某一代谢过程的一组相互衔接的酶促反应。代谢通过代谢途径将有机分子都转变成代谢的最终产物。
（3）中间代谢（intermediary metabolism）是指新陈代谢途径中的个别环节，个别步骤。
2．生物催化剂—酶
（1）定义
酶是推动生物体内全部代谢活动的工具。
（2）特点
①高度专一性
酶对催化的反应和反应物有严格的选择性，往往只能催化一种或一类反应。
②很高的催化效率
③活性受到调节
每种特殊的酶都有其调节机制，使错综复杂的新陈代谢过程成为高度协调的、高度整合在一起的化学反应网络。
（3）代谢中间产物
代谢中间产物（metabolic intermediates），简称代谢物（metabolites）是在代谢过程中连续转变的酶促产物的统称。生物体内酶催化的化学反应是连续的，前一种酶的作用产物往往成为后一种酶的作用底物。
3．功能
（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，即大分子的组成前体；
（3）将结构元件装配成自身的大分子，例如蛋白质、核酸、脂类以及其他组分；
（4）形成或分解生物体特殊功能所需的生物分子；
（5）提供生命活动所需的一切能量。
二、分解代谢与合成代谢
1．分解代谢（catabolism）
（1）分解代谢
分解代谢是指从外界环境获得的或自身贮存的有机营养物通过一系列反应步骤转变为较小的、较简单的物质的过程，与分解代谢相伴随的是能量的释放。
（2）分解代谢途径
分解代谢途径是指分解代谢所经过的反应途径。
2．合成代谢（anabolism）
合成代谢又称生物合成，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。由小分子建造成大分子是使分子结构变得更为复杂。这种过程都是需要提供能量的。
3．分解代谢与合成代谢途径的异同点
（1）不同点
①同一种物质，其分解代谢和合成代谢途径一般是不相同的，他们并非可逆反应，而是通过不同的中间反应或不同的酶来实现；
②分解和合成代谢选择不同的途径，增加了生物机体内化学反应的数量，提高了代谢活动的调控的灵活性和应变能力；
③同一种物质的两种过程是在细胞的不同部位进行，这种现象在真核细胞生物比较常见。
（2）相同点
分解代谢和合成代谢存在双方都可共同利用的代谢环节—两用代谢途径，如柠檬酸循环。
三、能量代谢在新陈代谢中的重要地位
1．相关概念
（1）物质代谢
物质代谢是指在分解代谢和合成代谢的途径中所包括的物质转化。
（2）能量代谢
能量代谢是指以物质代谢为基础，与物质代谢过程相伴随发生的能量转化。
2．能量
（1）太阳能
太阳能是所有生物最根本的能量来源，光能通过光合作用转化为化学能。
（2）自由能
自由能是指能用于机体做功的能量。能够直接提供自由能推动生物体多种化学反应的核苷酸类分子有ATP、GTP、UTP以及CTP等。
（3）自然界以ATP形式贮存的自由能的用途
①提供生物合成做化学功时所需的能量；
②是生物机体活动以及肌肉收缩的能量来源；
③供给营养物逆浓度梯度跨膜运输到机体细胞内所需的自由能；
④在DNA、RNA和蛋白质等生物合成中，保证基因信息的正确传递，ATP也以特殊方式起着递能作用。
（4）ATP供能的基本方式
当ATP提供能量时，ATP分子失掉一个磷酰基而变为ADP和磷酸分子。ADP又可在捕获能量的前提下，再与无机磷酸结合形成ATP。ATP和ADP的往复循环是生物机体利用能量的基本方式。
3．辅酶I和辅酶II辅酶的递能作用
（1）分解代谢释放的能量还能以氢原子和电子的形式将自由能转移给生物合成的需能反应；
（2）这种具有高能的氢原子是由脱氢反应形成的；
（3）脱氢酶催化物质的脱氢反应将脱下的氢原子和电子传递给一类特殊能接受这种氢原子和电子的辅酶，称为辅酶I和辅酶II。
4．FMN和FAD的递能作用
（1）FMN（黄素腺嘌呤单核苷酸）和FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸），它们也是在传递电子和氢原子中起作用的载体；
（2）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。
5．辅酶A在能量代谢中的作用
（1）结构
辅酶A简写为CoA，分子中含有腺嘌呤、D-核糖、磷酸、焦磷酸、泛酸和巯基乙胺，巯基是CoA的活泼基团。
（2）作用
①携带酰基的部位在-SH基上，因此CoA又常以辅酶A-SH或CoA-SH表示；
②CoA-SH在酶促转乙酰基的反应中，起着接受或提供乙酰基的作用，乙酰-CoA形成的硫酯键和ATP的高能磷酸键相似，都在水解时释放出大量的自由能。
