生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程培训课件

一、代一、代 谢谢 简简 介介二、糖二、糖 类类 代代 谢谢三、脂三、脂 质质 代代 谢谢四、核四、核 酸酸 代代 谢谢五、蛋白质代五、蛋白质代 谢谢六、代六、代 谢谢 调调 控控本章目录7/8/20241生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程一切大小事件，从星球的诞生到生物个体的死亡都遵循能量规律7/8/20242生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程1.1.生物氧化的特点和过程生物氧化的特点和过程2.2.氧化磷酸化氧化磷酸化3.ATP3.ATP的特殊作用的特殊作用4.4.应用举例应用举例5.5.叶绿体中的能量代谢叶绿体中的能量代谢一、代谢简介7/8/20243生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程代谢简介A A、生物氧化特点生物氧化特点w在活体细胞中进行，需酶参加在活体细胞中进行，需酶参加 w温和条件温和条件 w复杂的氧化还原过程复杂的氧化还原过程w能量逐步释放，以能量逐步释放，以ATPATP形式储存和转运形式储存和转运1.1.生物氧化的特点和过程生物氧化的特点和过程7/8/20244生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程代谢简介B B生物氧化过程生物氧化过程代代谢谢分分子子H H+e-O O2 2-H H2 2O O+能量能量中间载体中间载体O27/8/20245生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程2.2.氧化磷酸化氧化磷酸化代谢简介电子传递链：电子传递链：由烟酰胺脱氢酶类、黄素蛋白类、铁硫蛋由烟酰胺脱氢酶类、黄素蛋白类、铁硫蛋白、辅酶白、辅酶Q Q和细胞色素等五大载体组成和细胞色素等五大载体组成NADHNADHNADNAD+2 2H H+1/21/2O O2 2H H2 2O OADPADP+P+Pi i线粒体基质线粒体基质ATPATPATPATP7/8/20246生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程FADH2FADNADHNAD1ATP1ATP1ATP复合物复合物复合物复合物 复合物复合物 复复合合物物 代谢简介电子传递链电子传递链NADHNADH经电子传递链产生经电子传递链产生3 3个个ATPATP，FADHFADH2 2产生产生2 2个个ATPATP2.2.氧化磷酸化氧化磷酸化7/8/20247生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程代谢简介细胞中的电子传递链细胞中的电子传递链2.2.氧化磷酸化氧化磷酸化外膜外膜外周空间外周空间内膜内膜基质基质膜膜外周空间外周空间基质基质辅酶辅酶Q Q外膜外膜外周空间外周空间完成完成基质基质电子电子氢氢氧氧H H2 2O O开始开始TCACTCAC7/8/20248生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程3.ATP3.ATP的特殊作用的特殊作用有机分子有机分子+O O2 2+ADP+P+ADP+Pi iATP+COATP+CO2 2 ATP+HATP+H2 2O ADP+PO ADP+Pi i+能量能量 代谢简介7/8/20249生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程机械能机械能-运动运动化学能化学能-合成合成渗透能渗透能-分泌吸收分泌吸收电能电能-生物电生物电热能热能-体温体温光能光能-生物发光生物发光ATPATP是生物系统能量交换的中心是生物系统能量交换的中心荧火虫荧火虫3.ATP3.ATP的特殊作用的特殊作用代谢简介7/8/202410生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程代谢简介4 4.应用举例应用举例运动与食物运动与食物7/8/202411生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程叶绿体基质光系统2光系统1电子载体类囊体内部光子光子NADPH代谢简介5 5.叶绿体中的能量代谢叶绿体中的能量代谢7/8/202412生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程二、糖类代谢1.1.糖的来源糖的来源2.2.糖的中间代谢糖的中间代谢3.EMP3.EMP（糖酵解）途径（糖酵解）途径4.4.三羧酸循环三羧酸循环5.5.其他代谢途径其他代谢途径6.6.糖代谢紊乱引发的病症糖代谢紊乱引发的病症7/8/202413生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程糖类代谢糖的来源 绿色植物和光合微生物的光合作用和动物体内糖异生糖的消化和吸收1.1.糖的来源糖的来源叶绿体叶绿体7/8/202414生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程2.2.糖的中间代谢糖的中间代谢糖酵解途径糖酵解途径(EMP)EMP)三羧酸循环三羧酸循环 (TCAc)TCAc)磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径(HMS)HMS)糖异生作用糖异生作用糖原的合成与分解糖原的合成与分解植物体内生醇发酵和乙醛酸循环植物体内生醇发酵和乙醛酸循环糖类代谢7/8/202415生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程3.EMP3.EMP（糖酵解）途径（糖酵解）途径EMPEMP途径的概念途径的概念酵母等微生物生醇发酵，丙酮酸由酵母等微生物生醇发酵，丙酮酸由丙酮酸脱羧酶催化，生成乙醛，在丙酮酸脱羧酶催化，生成乙醛，在乙醇脱氢酶催化下，生成乙醇乙醇脱氢酶催化下，生成乙醇动物和人体不含丙酮酸脱羧酶，丙动物和人体不含丙酮酸脱羧酶，丙酮酸由乳酸脱氢酶催化，生成乳酸酮酸由乳酸脱氢酶催化，生成乳酸糖类代谢7/8/202416生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程糖类代谢葡萄糖6-磷酸果糖6-磷酸葡萄糖ATPADPEE1，6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸二羟基丙酮1,3-二磷酸甘油酸ATP ADPEEENADNADHPiE丙酮酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸烯醇式丙酮酸ATPADPEEH2OEEATP ADP3.EMP3.EMP（糖酵解）途径（糖酵解）途径7/8/202417生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程丙酮酸脱羧脱氢生成乙酰丙酮酸脱羧脱氢生成乙酰CoACoA(乙酰乙酰CoA)CoA)(丙酮酸丙酮酸)糖类代谢3.EMP3.EMP（糖酵解）途径（糖酵解）途径7/8/202418生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程4.4.三羧酸循环三羧酸循环糖类代谢丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoACoA草酰草酰琥珀酸琥珀酸-酮酮戊二酸戊二酸琥珀琥珀酸酸延胡延胡索酸索酸苹果苹果酸酸草酰草酰乙酸乙酸柠檬柠檬酸酸琥珀酰琥珀酰CoA异柠异柠檬酸檬酸定定义义：在在有有氧氧条条件件下下，酵酵解解产产物物丙丙酮酮酸酸被被氧氧化化分分解解成成C C O O2 2和和H H2 2O O,并并 以以 A AT TP P形形式式贮贮备备 大大 量量 能能 量量 的的 代代 谢谢 系系 统统。3 3ATPATPCOCO2 21 1ATPATP2 2ATPATP3 3ATPATP加入加入2 2C C3 3ATPATPCOCO2 27/8/202419生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程提供能量，一分子葡萄糖经提供能量，一分子葡萄糖经EMPEMP和和TCAcTCAc彻底彻底氧化成氧化成H H2 2O O、COCO2 2，可生成可生成3838个个ATP ATP 糖类代谢4.4.三羧酸循环（意义）三羧酸循环（意义）为其他物质的合成为其他物质的合成 提供提供C C骨架骨架 沟通脂质、蛋白质等有机物代谢沟通脂质、蛋白质等有机物代谢糖酵解电子传递2NADH7/8/202420生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程糖类代谢5.5.其他代谢途径其他代谢途径磷酸戊糖途径(HMS)产生NADPH和核糖糖异生作用 非糖物质形成葡萄糖 糖原的合成与分解 主要在肝脏和肌肉细胞中植物体内生醇发酵和乙醛酸循环7/8/202421生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程糖类代谢6.6.糖代谢紊乱引发的病症糖代谢紊乱引发的病症糖原病：糖原病：糖原分解合成酶的欠糖原分解合成酶的欠缺引起缺引起低血糖症：低血糖症：胰岛素分泌或应用过胰岛素分泌或应用过量量高血糖症及糖尿病高血糖症及糖尿病血糖的来源和去路间血糖的来源和去路间失去动态平衡失去动态平衡欠缺欠缺G-6-P G-6-P 酶时表现为肝酶时表现为肝大，瘦，重低血糖等大，瘦，重低血糖等当血糖浓度低于当血糖浓度低于45mg45mg%时，时，会出现惊厥和昏迷，称会出现惊厥和昏迷，称“低血糖休克低血糖休克”血血糖糖浓浓度度高高于于 1 12 20 0m mg g%时时 称称为为高高血血糖糖。血血糖糖含含量量超超过过肾肾糖糖阈阈值值（1 16 60 01 18 80 0m mg g%）时时，会会出出现现糖糖尿尿7/8/202422生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程糖代谢小结7/8/202423生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程 1.1.脂肪的氧化分解脂肪的氧化分解 2.2.脂肪酸的从头合成脂肪酸的从头合成 3.3.甘油的生物合成甘油的生物合成 4.4.脂肪的合成脂肪的合成 5.5.脂类代谢紊乱引发的病症脂类代谢紊乱引发的病症三、脂质代谢7/8/202424生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程北冰洋海象油油和和脂脂的区别的区别1.1.常温下油为液态，而脂一常温下油为液态，而脂一般为固体；般为固体；2.2.脂质广泛存在动植物中，脂质广泛存在动植物中，而不仅仅是我们常见的油。而不仅仅是我们常见的油。脂质：储存能量脂质：储存能量脂质小知识脂质小知识脂质代谢7/8/202425生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程1.1.脂肪的氧化分解脂肪的氧化分解脂质代谢脂脂肪肪乙酰乙酰CoACoA甘油甘油脂肪酸脂肪酸 氧化氧化7/8/202426生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程2.2.脂肪酸的从头合成脂肪酸的从头合成乙酰乙酰CoACoA乙酰乙酰CoACoA间接透过线粒体膜间接透过线粒体膜两种途径两种途径1.1.与草酰乙酸结合，与草酰乙酸结合，形成柠檬酸形成柠檬酸 2.2.转移到肉毒碱上，转移到肉毒碱上，形成乙酰肉毒碱形成乙酰肉毒碱脂质代谢线粒体基质线粒体基质胞液胞液7/8/202427生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程缩合还原脱水再还原可合成到软脂酸（16C）循环7次2.2.脂肪酸的从头合成脂肪酸的从头合成脂质代谢单酰单酰-S-ACPS-ACP多多2 2C C脂酰脂酰-S-ACPS-ACPD D型脂酰型脂酰-S-ACPS-ACP不饱和酰基不饱和酰基-S-ACPS-ACP7/8/202428生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程3.3.甘油的生物合成甘油的生物合成3-3-P-P-甘油激酶甘油激酶磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮-P-P-甘油甘油-P-P-甘油在磷酸酶作用水解可获得甘油和磷酸甘油在磷酸酶作用水解可获得甘油和磷酸脂质代谢7/8/202429生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程材料：材料：NADPHNADPH和乙酰和乙酰CoACoA原料：原料：甘油和脂肪酸甘油和脂肪酸4.4.脂肪的合成脂肪的合成脂类代谢的重要场所脂类代谢的重要场所肝脏脂类代谢7/8/202430生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程脂脂肪肪肝肝形形成成途途径径脂脂肪肪肝肝 肝肝脏脏脂脂蛋蛋白白不不能能及及时时将将肝肝细细胞胞脂脂 肪肪 运运 出出，造造 成成 脂脂 肪肪 在在 肝肝 脏脏 中中 堆堆 积积5.5.脂质代谢紊乱引发的病症脂质代谢紊乱引发的病症脂质代谢7/8/202431生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程四、核酸代谢1.1.核酸降解核酸降解2.2.中心法则中心法则3.DNA3.DNA的复制的复制4.RNA4.RNA的转录的转录7/8/202432生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程1.1.核酸降解核酸降解核酸代谢DNA DNA 或或RNARNA核苷酸核苷酸核苷磷酸核苷磷酸嘌呤和嘧啶碱戊糖嘌呤和嘧啶碱戊糖磷酸磷酸戊糖参与戊糖代谢戊糖参与戊糖代谢碱基分解为碱基分解为COCO2 2、H H2 2O O，并释放能量，并释放能量注：DNADNA或或RNARNA核苷酸的过程实际上核苷酸的过程实际上是是核酸酶参与的解聚作用核酸酶参与的解聚作用7/8/202433生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程.中心法则中心法则核酸代谢7/8/202434生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程.DNA.DNA的复制的复制核酸代谢方式：半保留复制方式：半保留复制需需RNARNA引物、引物、DNADNA聚合酶和四种聚合酶和四种dNTPdNTPA.A.基本规律基本规律需需多种生物大分子参加多种生物大分子参加合成方向合成方向 ：5533复制旧链（模板）新链7/8/202435生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程核酸代谢B.B.复制全过程复制全过程 DNADNA复制起始复制起始 DNADNA链的延长链的延长 RNARNA引物的切除和缺口的填补引物的切除和缺口的填补 DNADNA片段的连接片段的连接解链起始延长复制复制起点起点RNARNA前体前体7/8/202436生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程新链新链mRNAmRNA老链老链mRNAmRNARNARNA聚合酶聚合酶A.A.转录的特点转录的特点.RNA.RNA的转录的转录核酸代谢只以只以DNADNA分子一条链上的基因分子一条链上的基因 为模板为模板不需引物不需引物,以四种以四种NTPNTP为原料为原料合成方向：合成方向：5 5 3 3需聚合酶需聚合酶7/8/202437生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程B.B.转录的过程转录的过程核酸代谢 RNARNA聚合酶与聚合酶与DNADNA模板链的结合模板链的结合基因起点基因起点DNADNARNARNA聚合酶聚合酶7/8/202438生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程B.B.转录的过程转录的过程核酸代谢 转录起始转录起始基因基因33端端模板链模板链合成方向合成方向基因基因55端端RNARNA7/8/202439生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程B.B.转录的过程转录的过程核酸代谢 RNARNA链的延长链的延长RNARNA链的延长链的延长合成方向合成方向7/8/202440生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程B.B.转录的过程转录的过程核酸代谢转录终止转录终止释放释放RNARNA分子分子RNARNA聚合酶聚合酶脱离脱离7/8/202441生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程转录翻 译蛋白质核酸代谢小结mRNArRNAsRNA7/8/202442生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程五、蛋白质代谢 1.1.蛋白质的分解蛋白质的分解 2.2.遗传密码遗传密码 3.3.蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成 4.4.肽链合成后的加工肽链合成后的加工7/8/202443生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程蛋白质代谢1.1.蛋白质的分解蛋白质的分解 在蛋白水解酶的作用下，在蛋白水解酶的作用下，蛋白质分解为氨基酸蛋白质分解为氨基酸氨基酸脱氨，形成糖代氨基酸脱氨，形成糖代谢中间产物，进入糖酵谢中间产物，进入糖酵解和三羧酸循环解和三羧酸循环彻底氧化为彻底氧化为COCO2 2、H H2 2O O，释释放能量放能量豆和稻中富含各种氨基酸豆和稻中富含各种氨基酸7/8/202444生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程2.2.遗传密码遗传密码密码子的概念密码子的概念密码子的性质密码子的性质简并性简并性通用性通用性非重叠性非重叠性方向性方向性起始密码兼职性起始密码兼职性蛋白质代谢三个相邻核苷三个相邻核苷为一组密码子为一组密码子7/8/202445生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程第二密码第二密码第第一一密密码码第第三三密密码码蛋白质代谢2.2.遗传密码遗传密码7/8/202446生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程氨基酸的活化氨基酸的活化蛋白质合成的起始蛋白质合成的起始肽链的延长肽链的延长肽链合成的终止肽链合成的终止3.3.蛋白质的蛋白质的生物合成生物合成蛋白质代谢细胞核细胞核氨基酸氨基酸小小亚亚基基大亚基大亚基细胞质细胞质RNARNA聚合酶聚合酶mRNAmRNA核孔核孔7/8/202447生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程3.3.蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成蛋白质代谢氨基酸的活化氨基酸的活化7/8/202448生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程3.3.蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成蛋白质代谢 蛋白质合成的起始蛋白质合成的起始7/8/202449生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程3.3.蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成蛋白质代谢 肽链的延长肽链的延长7/8/202450生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程3.3.蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成蛋白质代谢 肽链合成的终止肽链合成的终止7/8/202451生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程4.4.肽链合成后的加工肽链合成后的加工去甲酰化去甲酰化两个的两个的Cys-SHCys-SH氧化成二硫键氧化成二硫键羟化反应羟化反应多肽链发生折叠多肽链发生折叠蛋白质代谢7/8/202452生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程胰岛素的加工胰岛素的加工胰岛素前体加工成胰岛素胰岛素前体加工成胰岛素信号肽的位置信号肽的位置胰岛素前体胰岛素前体胰岛素胰岛素加工加工蛋白质代谢4.4.肽链合成后的加工肽链合成后的加工7/8/202453生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程蛋白质代谢小结7/8/202454生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程六、代谢调控酶调节酶调节 最基本的调节方式最基本的调节方式 ，直，直 接调节生化反应的速率接调节生化反应的速率神经调节神经调节 高级的调节方式高级的调节方式激素调节激素调节 整合作用整合作用7/8/202455生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程生物大分子代谢联系生物大分子代谢联系代谢调控7/8/202456生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程总 结一、代一、代 谢谢 简简 介介二、糖二、糖 类类 代代 谢谢三、脂三、脂 质质 代代 谢谢四、核四、核 酸酸 代代 谢谢五、蛋白质代五、蛋白质代 谢谢六、代六、代 谢谢 调调 控控7/8/202457生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程返回总目录返回总目录7/8/202458生命科学导论吴敏代谢生命活动的基本过程