第三讲 生物的 新陈代谢
一,酶是生物催化剂
二,生命世界的能量源泉是太阳能
三,生物体主要从有机分子的氧化
取得能量
四,生物体内有一个复杂的代谢网络
一、酶是生物催化剂
（本节见参考书第 58-61页）
1,酶的催化特点
催化剂可以加快化学反应的速度, 酶是
生物催化剂, 它的突出优点是：
催化效率高,
专一性质,
可以调节 。
先看看 催化效率高
2,酶的化学本质是蛋白质
有的酶仅仅由蛋白质组成, 如,核糖核酸
酶 有的酶除了主要由蛋白质组成外, 还有一
些 金属离子或小分子 参与 。 这些金属离子或
小分子是酶活性所必须的, 称为 辅酶 /辅基 或
辅助因子 。
如,羧基肽酶 以二价锌离子 （ Zn2+）
为辅助因子
又如,过氧化氢酶 以铁卟啉环为辅
助因子
3,酶催化作用的机理是 降低活化能
催化剂 只能 催化 原来可以进行的
反应, 加快其反应速度 。
即使对可以进行的反应来说, 反应物分
子应越过一个 活化能 才能发生反应 。
酶作为催化剂的作用是 降低活化能。
酶是如何降低活化能的呢?
首先需要酶与底物分子结合，酶蛋白结构
中 有底物结合中心 /活性中心。
然后，酶蛋白分子 以各种方式,作用于底
物分子，使底物分子 活化起来。
酶与底物的专一结合，又是酶促反应 专一
性 的体现。
4,酶的活性可以调控
? 在代谢途径中调节酶活性
几个酶或十几个酶前后配合, 完
成一系列代谢反应, 形成一条 代谢途
径 。 在一条代谢途径中, 常常是前一
个酶促反应的底物, 便是下一个酶促
反应的底物 。
一条代谢途径的终产物，有时可与该代谢
途径的第一步反应的酶相结合，结合的结果使这
个酶活性下降，从而使整条代谢途径的反应速度
慢起来。这种情况称为, 反馈抑制, 。
值得注意的是，发生反馈抑制时，代谢终
产物与酶结合时,是非共价结合，是可逆的。
? 共价调节
有时候, 酶蛋白分子可以和一个基团
形成共价结合, 结合的结果, 使酶蛋白分
子结构发生改变, 使酶活性发生改变 。 例
如, 与 磷酸根 的结合 。
这种调节酶活性的情况称为 酶的共价
调节 。
? 竞争性抑制
有的酶在遇到一些化学结构与底
物相似的分子时，这些分子与底物
竞争结合 酶的 活性中心,亦会表现
出酶活性的降低（抑制）。这种情
况称为酶的 竞争性抑制 。
二、生命世界的能量源泉是太阳能
（本节见参考书第 61-81页）
1,生物体的代谢反应分为物质代谢
和能量代谢 两个侧面 。
每一个反应都有 两个侧面：
物质代谢 ―― 由底物分子变成产物分子
能量代谢 ―― 消耗能量或释放能量
2,ATP是生物体能量流通的货币
一个代谢反应 释出 的能量贮入 ATP，
ATP所贮能量供另一个代谢反应 消耗 能量
时使用 。
3,生物体把能量用在生命活动的 各个方面
4,太阳能是整个生命世界的能量源泉
绿色植物和光合细菌把太阳能转变为化学
能, 利用太阳能合成有机物；除了维持自身的
生存还为其他生物提供食物 。 食物链
绿色植物和光合细菌利用太阳能的过程称
为 光合作用 。
叶绿体中的 叶绿素 是进行光合作用必不可少
的成份 。 在叶绿体中进行的光合作用, 又可以分
为 两个步骤,
光反应：在叶绿素参与下, 把光能用来劈开
水分子, 放出 O2,同时造成两种高能化合物 ATP
和 NADPH。
暗反应：把 ATP 和 NADPH 中的能量, 用于
固定 CO2,生成 糖类化合物 。 这个过程不需要光 。
三, 生物体主要靠有机分子的氧化取得能量
（ 本节见参考书第 65-70页 ）
1,有机物氧化释放能量
一支火柴的燃烧是纤维素氧化
（ C6H12O6） n+ O2 n CO2+ nH2O + 能量
纤维素 氧 温度 光和热
（ 可燃物 ）
生物体也进行类似的反应
（ C6H12O6） n+ O2 n CO2+ nH2O + 能量
淀粉 氧 酶 ATP
（ 氧化底物 ）
把火柴燃烧和生物体内氧化相比, 基本原则是相
似的 ―― 有机物氧化释放出能量 。
有哪些不同？
A,生物体内氧化比燃烧过程 缓慢 的多, 不是
猛然地发出光和热 。
B,生物体内氧化在 水 环境中进行 。
C,生物体内的氧化由 酶 催化 。
D,生物体内氧化 分步骤 进行, 产生能量
贮存在 ATP 中 。
2,生物体内氧化 分步骤进行
淀粉
葡萄糖
丙酮酸
CO2+H2O
ATP
3,与葡萄糖氧化分解产生能量有关的三条代谢
途径
A,糖酵解途径
六个碳的葡萄糖分解为两个三碳的
丙酮酸, 净得两个 ATP,同时还产生
NADH。
糖酵解途径可以在无氧情况下进行,
但是要解决 NADH变回到 NAD＋ 问题 。
B,三羧酸循环
三羧酸循环一定需要 氧 才能进行 。
在三羧酸循环中脱下的 氢, 形成
NADH 和 FADH2,然后再逐步传递
给 氧 。
C,呼吸链
脱下的 氢 可以看作是 电子 加上 质子
2H 2e ＋ 2H＋
在 呼吸链 起端, 电子 处在高能
水平, 传递到 O2 时, 处于低能水平 。
传递过程中释出的能量, 用于产生
ATP。
总之, 一个葡萄糖分子经过：
无氧 糖酵解途径 丙酮酸 2个 ATP
有氧 糖酵解途径,
三羧酸循环途径,
呼吸链 完全氧化 36个 ATP
CO2 和 H2O
生物体可利用各种有机分子作燃料 。
除了葡萄糖, 其他生物分子,
包括 脂类, 氨基酸, 核苷酸 等, 都
可以通过三羧酸循环途径, 彻底氧
化为 CO2 和 H2O, 同时产生能量 。
对于人体来说, 最适宜的燃料
是葡萄糖 。
四, 生物体内存在着复杂的代谢网络
（ 本节见参考书第 75-81页 ）
1,已介绍三条代谢途径,
糖酵解途径, 三羧酸循环和呼吸链,
都与 分解代谢, 产生能量 有关 。
生物体内还有许许多多其他 分解代谢 途径,
和 合成代谢 途径, 形成错综复杂的代谢网络 。
这些代谢途径分布于生活细胞的不同部位 。
（ 第九讲内容 ）
现在，再介绍一下有关 蛋白质合成 的代谢
途径。 代谢网络
2,蛋白质合成也就是 基因表达
决定合成什么样的蛋白质的 遗
传信息, 贮存在细胞内的 DNA大分
子中, 体现为 DNA大分子中 核苷酸
排列次序, 最终表达为蛋白质大分
子中的 氨基酸序列 。
蛋白质合成的 第一步, 由 DNA
指导 mRNA（ 信使 RNA） 的合成 。
DNA中的遗传信息通过 转录 体现在
mRNA 分子中核苷酸排列次序中 。
蛋白质合成的 第二步, 由 mRNA
指导 蛋白质 合成 。 mRNA 中携带的
遗传信息通过 转译 转而体现为蛋白质
大分子中氨基酸的排列次序 。
3,蛋白质合成的第一步是 mRNA 的合成
mRNA合成需要,
? 以四种三磷酸核苷为原料 ATP,GTP
UTP, CTP；
? 以 DNA（ 大分子中的一段 ） 为模板；
? 由 RNA 聚合酶 催化 。
总反应式：
（ NTP） n＋ DNA mRNA＋ DNA
? mRNA 的合成在细胞核内进行；
然后, mRNA 从核内移至细胞质中 。
酶
4,遗传密码 和转运 RNA
mRNA 分子中每三个核苷酸序列决定一
个氨基酸, 这就是通常所说的 三联密码子 。
与遗传密码子相对应的 反密码子 在 转运 RNA
（ tRNA） 分子中 。
tRNA 的二级结构呈 三叶草形, 它的任务
是 搬运氨基酸 。 在 tRNA分子中, 一方面联接
着被搬运的氨基酸, 另一方面通过反密码子把
氨基酸安置到合适的位置上去 。
5,蛋白质合成的第二步需依托 核糖体
核糖体 由蛋白质和 RNA 组成,
后者称为,
核糖体 RNA（ rRNA） 。
在细胞质中, mRNA 先与核糖体结合 。
蛋白质合成
蛋白质合成中还有其他加工步骤 。
包括,
A,蛋白质大分子 折叠 ；
B,糖基和其他基团的 修饰 ；
C,蛋白质分子向细胞各部位的
运送 等等 。
哇！
终
于
结
束
了
。
。
。
