Chapter19 代 谢 总 论
metabolism
C H 3 C C O O H
O
C H 3 C
O
S C oA
C H 3 C P O 3
+
O
2
C H 3 C H C H 2 C O O H
O H
C H 3 C H 2 C H 2 C O O H
C H 3 C O O H
A D P A T P
O
C H 3 C C H 2 C O O H
磷酸乙酰转移酶
乙 酸 激 酶
一、什么是生物代谢？
Chapter19 代谢总论
生物代谢是指生物活体与外界环境不断进行的物质（包
括气体、液体和固体）交换过程。其本质是 活细胞中发生一
系列化学变化，每一变化均由酶催化。
二、物质代谢和能量代谢
新陈代谢
同化作用：小分子合成大分子；需要能量
异化作用：大分子分解为小分子：释放能量
物质代谢 ————能量代谢
Chapter19 代谢总论
三、中间代谢、代谢途径、代谢物和中间代谢物
四、代谢的研究方法
● 苯环化合物示踪法
● 稳定同位素示踪法
● 放射性同位素示踪法
五、代谢和生命发展
● 个体发育和系统发育
Chapter19 代谢总论
六,ATP是能量代谢的“货币” O - P
O
O
-
N
N
N
N
N H 2
O
H
H
O H
H
O H
H
O C H 2O
-
P
O
O
-
O
-
P
O
O
-
三磷酸腺苷 ( A T P )
ATP ADP AMP
Pi Pi
Chapter19 代谢总论
七、能量代谢中辅酶的递能作用
1、辅酶 I和辅酶 II的递能作用
NAD+ (烟酰胺 -腺嘌呤二核苷酸，又称为辅酶 I)
NADP+(烟酰胺 -腺嘌呤磷酸二核苷酸,又称为辅酶 II )
2,FMN和 FAD递能作用
FAD(黄素 -腺嘌呤二核苷酸 )和 FMN(黄素单核苷酸 )
3,CoA在能量代谢中的作用
辅酶 A是生物体内代谢反应中乙酰化酶的辅酶，它的前体
是维生素 (B3)泛酸，乙酰 -CoA水解可释放出大量能量。
Chapter20 生 物 能 学
Bioenergetics
Chapter20 Bioenergetics
一、有关热力学和能的基本概念
（一）体系的概念、性质和状态
● 开放体系、封闭体系、隔离体系
● 一个体系的性质包括压力、体积、温度、比热、表
面张力等
（二）能的两种形式 ——热与功
（三）内能（ U）和焓（ H）的概念,H=U+PV
Chapter20 Bioenergetics
一、有关热力学和能的基本概念
（四）热力学第一定律
在一个孤立体系
中的能量可以变换
其形式，但其总能
量不变。
Chapter20 Bioenergetics
一、有关热力学和能的基本概念
五、化学能的转化,光能、化学能和热能等的转化
? 维持生命活动的能量, 主要有两个来源,
? 光能 （ 太阳能 ）, 植物和某些藻类, 通过光合作用
将光能转变成生物能 。
? 化学能,动物和大多数的微生物, 通过生物氧化作
用将有机物质 （ 主要是各种光合作用产物 ） 存储的
化学能释放出来, 并转变成生物能 。
Chapter20 Bioenergetics
一、有关热力学和能的基本概念
六、热力学第二定律（ 25页）和熵的概念
七、自由能的概念,⊿ G= ⊿ H–T⊿ S
热的传导只能由高温物体传至低温物体。热的自发地
逆向传导是不可能的。
代表体系能量分散程度的状态函数，统称为熵（ S）。
凡是能够用于做功的能量称之为自由能（ G）。
Chapter20 Bioenergetics
二,化学反应中自由能的变化和意义
（一）化学反应的自由能变化公式
A+B==C+D+⊿ H
⊿ G = ⊿ H–T⊿ S
自发进行的化学反应 ⊿ G＜ 0
Chapter20 Bioenergetics
二,化学反应中自由能的变化和意义
（二）标准自由能变化与平衡常数的关系
A+B==C+D+⊿ H
（三）自由能变化的可加性及其在生物化学
反应中的意义
（四）能量学在生物化学应用中的一些规定（ 32页）
（三）自由能变化的可加性及其在生物化学
反应中的意义
在偶联的几个反应中，自由能的总变化等于每一步反应
自由能变化的总和。
意义：一个热力学上不能进行的反应，可以由与它相偶联
的，热力学上容易进行的反应驱动。
Chapter20 Bioenergetics
三,高能磷酸化合物
（一）高能磷酸化合物的概念
● 一般将水解时释放 5000卡以上自由能的化合物称为
高能化合物，如 ATP,ADP,GTP等。
注意：跟键能的区别
（二）高能磷酸化合物的类型 34页
O
-
P
O
O
-
N
N
N
N
N H
2
O
H
H
O H
H
O H
H
O C H
2
O
-
P
O
O
-
O
-
P
O
O
-
三磷酸腺苷 ( A T P )
Chapter20 Bioenergetics
（二）高能磷酸化合物的类型 34页
1、磷氧键型（ —O~P)
C O
C H
O
C H 2
O H
O P
O
O
-
O
-
P
O
O
-
O
-
C H 3 C
O
O P
O
O
-
O
-
3-磷酸甘油酸磷酸
11.8千卡 /摩尔
乙酰磷酸
10.1千卡 /摩尔
(1)酰基磷酸化合物
H 3 N + C
O
O P
O
O -
O -
氨甲酰磷酸
酰基腺苷酸
R C H C
O
O P
O
O
O
-
A
N
+
H 3
氨酰基腺苷酸
(1)酰基磷酸化合物
1、磷氧键型（ —O~P)
（ 2）焦磷酸化合物
O
-
P
O
O
-
N
N
N
N
N H
2
O
H
H
O H
H
O H
H
O C H
2
O
-
P
O
O
-
O
-
P
O
O
-
ATP（三磷酸腺苷）
O - P
O
O -
O P
O
O -
O -
焦磷酸
7.3千卡 /摩尔
1、磷氧键型（ —O~P)
（ 3）烯醇式磷酸化合物
OP
O
OC O O H
C O
C H 2
磷酸烯醇式丙酮酸
14.8千卡 /摩尔
1、磷氧键型（ —O~P)
2、氮磷键型
OP
O
O
N H
C N H
N C H 3
C H 2 C O O H
OP
O
O
N H
C N H
N C H 3
C H 2 C H 2 C H 2 C H C O O H
N H 2
磷酸肌酸 磷酸精氨酸
10.3千卡 /摩尔 7.7千卡 /摩尔
这两种高能化合物在生物体内起储存能量的作用。
4、甲硫键型 C O O
-
C H N H
3
+
C H
2
C H
2
S
+
H
3
C A
S-腺苷甲硫氨酸
Chapter20 Bioenergetics
（三） ATP是生物体内的能量“货币” 37页
三,高能磷酸化合物
O
-
P
O
O
-
N
N
N
N
N H
2
O
H
H
O H
H
O H
H
O C H
2
O
-
P
O
O
-
O
-
P
O
O
-
ADP——ATP——ADP ——AMP能量转换途径
萤 火虫发光物质“虫
荧光酰腺苷酸”
7.3千卡 /摩尔
Chapter20 Bioenergetics
三,高能磷酸化合物
（四） 磷酸肌酸、磷酸精氨酸的贮能作用 37页
● 磷酸精氨酸是无脊椎动物肌肉中的贮能物质；
● 磷酸肌酸和磷酸精氨酸通过磷酸基团的转移作为贮
能物质统称为磷酸原。
（五） ATP系统的动态平衡
ATP======ADP ======AMP
Pi Pi
能荷水平 磷酸化势能 =
[ATP]
[ADP] ? Pi
The End
metabolism
C H 3 C C O O H
O
C H 3 C
O
S C oA
C H 3 C P O 3
+
O
2
C H 3 C H C H 2 C O O H
O H
C H 3 C H 2 C H 2 C O O H
C H 3 C O O H
A D P A T P
O
C H 3 C C H 2 C O O H
磷酸乙酰转移酶
乙 酸 激 酶
一、什么是生物代谢？
Chapter19 代谢总论
生物代谢是指生物活体与外界环境不断进行的物质（包
括气体、液体和固体）交换过程。其本质是 活细胞中发生一
系列化学变化，每一变化均由酶催化。
二、物质代谢和能量代谢
新陈代谢
同化作用：小分子合成大分子；需要能量
异化作用：大分子分解为小分子：释放能量
物质代谢 ————能量代谢
Chapter19 代谢总论
三、中间代谢、代谢途径、代谢物和中间代谢物
四、代谢的研究方法
● 苯环化合物示踪法
● 稳定同位素示踪法
● 放射性同位素示踪法
五、代谢和生命发展
● 个体发育和系统发育
Chapter19 代谢总论
六,ATP是能量代谢的“货币” O - P
O
O
-
N
N
N
N
N H 2
O
H
H
O H
H
O H
H
O C H 2O
-
P
O
O
-
O
-
P
O
O
-
三磷酸腺苷 ( A T P )
ATP ADP AMP
Pi Pi
Chapter19 代谢总论
七、能量代谢中辅酶的递能作用
1、辅酶 I和辅酶 II的递能作用
NAD+ (烟酰胺 -腺嘌呤二核苷酸，又称为辅酶 I)
NADP+(烟酰胺 -腺嘌呤磷酸二核苷酸,又称为辅酶 II )
2,FMN和 FAD递能作用
FAD(黄素 -腺嘌呤二核苷酸 )和 FMN(黄素单核苷酸 )
3,CoA在能量代谢中的作用
辅酶 A是生物体内代谢反应中乙酰化酶的辅酶，它的前体
是维生素 (B3)泛酸，乙酰 -CoA水解可释放出大量能量。
Chapter20 生 物 能 学
Bioenergetics
Chapter20 Bioenergetics
一、有关热力学和能的基本概念
（一）体系的概念、性质和状态
● 开放体系、封闭体系、隔离体系
● 一个体系的性质包括压力、体积、温度、比热、表
面张力等
（二）能的两种形式 ——热与功
（三）内能（ U）和焓（ H）的概念,H=U+PV
Chapter20 Bioenergetics
一、有关热力学和能的基本概念
（四）热力学第一定律
在一个孤立体系
中的能量可以变换
其形式，但其总能
量不变。
Chapter20 Bioenergetics
一、有关热力学和能的基本概念
五、化学能的转化,光能、化学能和热能等的转化
? 维持生命活动的能量, 主要有两个来源,
? 光能 （ 太阳能 ）, 植物和某些藻类, 通过光合作用
将光能转变成生物能 。
? 化学能,动物和大多数的微生物, 通过生物氧化作
用将有机物质 （ 主要是各种光合作用产物 ） 存储的
化学能释放出来, 并转变成生物能 。
Chapter20 Bioenergetics
一、有关热力学和能的基本概念
六、热力学第二定律（ 25页）和熵的概念
七、自由能的概念,⊿ G= ⊿ H–T⊿ S
热的传导只能由高温物体传至低温物体。热的自发地
逆向传导是不可能的。
代表体系能量分散程度的状态函数，统称为熵（ S）。
凡是能够用于做功的能量称之为自由能（ G）。
Chapter20 Bioenergetics
二,化学反应中自由能的变化和意义
（一）化学反应的自由能变化公式
A+B==C+D+⊿ H
⊿ G = ⊿ H–T⊿ S
自发进行的化学反应 ⊿ G＜ 0
Chapter20 Bioenergetics
二,化学反应中自由能的变化和意义
（二）标准自由能变化与平衡常数的关系
A+B==C+D+⊿ H
（三）自由能变化的可加性及其在生物化学
反应中的意义
（四）能量学在生物化学应用中的一些规定（ 32页）
（三）自由能变化的可加性及其在生物化学
反应中的意义
在偶联的几个反应中，自由能的总变化等于每一步反应
自由能变化的总和。
意义：一个热力学上不能进行的反应，可以由与它相偶联
的，热力学上容易进行的反应驱动。
Chapter20 Bioenergetics
三,高能磷酸化合物
（一）高能磷酸化合物的概念
● 一般将水解时释放 5000卡以上自由能的化合物称为
高能化合物，如 ATP,ADP,GTP等。
注意：跟键能的区别
（二）高能磷酸化合物的类型 34页
O
-
P
O
O
-
N
N
N
N
N H
2
O
H
H
O H
H
O H
H
O C H
2
O
-
P
O
O
-
O
-
P
O
O
-
三磷酸腺苷 ( A T P )
Chapter20 Bioenergetics
（二）高能磷酸化合物的类型 34页
1、磷氧键型（ —O~P)
C O
C H
O
C H 2
O H
O P
O
O
-
O
-
P
O
O
-
O
-
C H 3 C
O
O P
O
O
-
O
-
3-磷酸甘油酸磷酸
11.8千卡 /摩尔
乙酰磷酸
10.1千卡 /摩尔
(1)酰基磷酸化合物
H 3 N + C
O
O P
O
O -
O -
氨甲酰磷酸
酰基腺苷酸
R C H C
O
O P
O
O
O
-
A
N
+
H 3
氨酰基腺苷酸
(1)酰基磷酸化合物
1、磷氧键型（ —O~P)
（ 2）焦磷酸化合物
O
-
P
O
O
-
N
N
N
N
N H
2
O
H
H
O H
H
O H
H
O C H
2
O
-
P
O
O
-
O
-
P
O
O
-
ATP（三磷酸腺苷）
O - P
O
O -
O P
O
O -
O -
焦磷酸
7.3千卡 /摩尔
1、磷氧键型（ —O~P)
（ 3）烯醇式磷酸化合物
OP
O
OC O O H
C O
C H 2
磷酸烯醇式丙酮酸
14.8千卡 /摩尔
1、磷氧键型（ —O~P)
2、氮磷键型
OP
O
O
N H
C N H
N C H 3
C H 2 C O O H
OP
O
O
N H
C N H
N C H 3
C H 2 C H 2 C H 2 C H C O O H
N H 2
磷酸肌酸 磷酸精氨酸
10.3千卡 /摩尔 7.7千卡 /摩尔
这两种高能化合物在生物体内起储存能量的作用。
4、甲硫键型 C O O
-
C H N H
3
+
C H
2
C H
2
S
+
H
3
C A
S-腺苷甲硫氨酸
Chapter20 Bioenergetics
（三） ATP是生物体内的能量“货币” 37页
三,高能磷酸化合物
O
-
P
O
O
-
N
N
N
N
N H
2
O
H
H
O H
H
O H
H
O C H
2
O
-
P
O
O
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O
-
P
O
O
-
ADP——ATP——ADP ——AMP能量转换途径
萤 火虫发光物质“虫
荧光酰腺苷酸”
7.3千卡 /摩尔
Chapter20 Bioenergetics
三,高能磷酸化合物
（四） 磷酸肌酸、磷酸精氨酸的贮能作用 37页
● 磷酸精氨酸是无脊椎动物肌肉中的贮能物质；
● 磷酸肌酸和磷酸精氨酸通过磷酸基团的转移作为贮
能物质统称为磷酸原。
（五） ATP系统的动态平衡
ATP======ADP ======AMP
Pi Pi
能荷水平 磷酸化势能 =
[ATP]
[ADP] ? Pi
The End
