新陈代谢知识联系框架

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1、【知识联系框架】糖类的种类及功能糖类I糖类与光合作用和呼吸作用动物体内的糖代谢及其调节有机物.上f脂类的元素组成、种类及功能脂类脂肪的代谢f氨基酸的分子结构和性质蛋白质的分子结构及其性质蛋白质J蛋白质的生物合成及其代谢蛋白质分子的功能蛋白质分子的进化联系桥梁是有氧呼吸f核甘酸的分子结构及其性质DNA是遗传物质的证据DNA的分子结构、DNA的复制和基因突变核酸J RNA的分子结构及其转录遗传信息和遗传密码中心法则和信息流 基因的结构【重点知识联系与剖析】一、糖美1 .糖类的功能狭义的糖类是指单纯碳水化合物，元素组成是C、H、0。但在生物体内有许多糖类还与蛋白 质和脂类结合在一起，形成糖蛋白和糖脂

2、，在生物体内执行一些特殊的生理功能。糖蛋白和糖脂 主要在生物膜上，特别是细胞膜，在细胞识别、免疫等方面有重要功能。糖类的基本功能有两点：一是生命活动的主要能源物质，生物体进行生命活动的所需能量的 70%以上是由糖类提供的；二是构成细胞和生物体的结构成分，如五碳糖是核酸的成分，纤维素 是细胞壁的成分等。2. 糖类与光合作用和呼吸作用植物进行光合作用的产物主要是葡萄糖，植物体内的物质代谢是以糖为基础进行的。叶绿体 进行光合作用制造的葡萄糖可以合成蔗糖等二糖，运出叶绿体及叶肉细胞，为植物体的其他器官 提供能源和原料；也可以在叶绿体中合成淀粉，暂时贮存起来。叶片在光下一段时间后，可以用 碘检测到淀粉的

3、存在。呼吸作用最常利用的底物是葡萄糖，淀粉、糖元必须水解成葡萄糖或磷酸葡萄糖后才能被呼 吸作用利用。3. 动物体内的糖代谢及其调节以哺乳动物为例，动物体内的糖代谢及其 胜肪;调节过程可归纳为下/:图。:葡萄糖=三肝糖元:n 胰岛素；食物中消化血液运输细胞内 _ m的淀粉葡萄糖吸收血|糖葡萄糖氧化g + mo+ATP血糖浓度过高尿液肌糖元普是音C3H6O3哺乳动物体内的糖代谢是以血糖为中心展开的。血糖的来源：食物中的淀粉通过消化道消化吸收来的，这是血糖来源的主要途径；通过肝糖元分解成葡萄糖释放到血糖中形成血糖，这个过程一般发生在饥饿条 件下；蛋白质和脂肪的转化，蛋白质转化成血糖必须通过脱氨基实现

4、，这个过程只有在糖类供 应严重不足的情况下才会发生。血糖的主要代谢去向是：血糖通过血糖循环运到各组织细胞， 被彻底氧化分解成CO和HO,同时释放出能量供生命活动之需，这是血糖的主要代谢去向； 血糖可以转化成糖元，2在肝脏中转化成肝糖元，肌肉组织中转化成肌糖元，肝糖元可以转化成血 糖，但肌糖元不可以转化成血糖，而直接被肌细胞所氧化分解提供能量；血糖可以转化成蛋白 质和脂肪，血糖转化成蛋白质必须要有N源，即必须要有氨基，利用糖代谢中的中间产物通过转 氨基作用合成新的氨基酸。以哺乳动物为例，血糖的浓度稳定在0.1%（质量分数），换算成物质的量为5. 6mmol/L。 参与血糖浓度调节的激素主要有两种

5、:胰岛素和胰高血糖素。胰岛素是由胰岛中的B细胞分泌的， 胰岛素是由含51个氨基酸的两条肽链构成的蛋白质，功能是：促进血糖合成糖元，促进血糖分 解，总的效应是降低血糖浓度。胰高血糖素是由胰岛的A细胞分泌的，作用是：抑制糖元的合成， 促进糖元分解，升高血糖浓度。当血糖浓度高于0.1%时，反馈性促进胰岛的B细胞分泌胰岛素， 抑制A细胞分泌胰高血糖素，促进血糖转变成糖元或被分解，降低血糖浓度。当血糖浓度低于0. 1%时，反馈性地抑制胰岛B细胞分泌胰岛素， 目的。如下图所示。促进A细胞分泌胰高血糖素，达到升高血糖的血格浓度变化筋岛素的相对变化卜.戒高血糖米的相对变化肘间血糖浓度、胰岛素和胰高血糖素之间的

6、相对变化关系在人体内，血糖浓度必须保持相对的稳定，如果血糖浓度过低，人体各组织、器官的能源供 应不足就会出现代谢障碍，极端的例子就是低血糖休克。低血糖导致休克的原因是：人体的神经 组织，特别是脑和脊髓几乎不贮存糖类（能源物质），必须通过血液源源不断地提供给神经组织。 血糖浓度过低，能源供应不足是导致低血糖休克的主要原因。对低血糖休克病人抢救治疗最有效 的措施是注射葡萄糖注射液。如果血糖浓度过高，会导致人的尿液中含有葡萄糖，这是糖尿病人 的典型症状。原因是：肾脏的肾小球对血糖过滤后形成原尿，原尿的成分与血浆是基本相同的， 如果血糖浓度过高，原尿中的葡萄糖浓度也相应增高，当超过了肾小管对葡萄糖的重

7、吸收能力后， 就会有一部分葡萄糖未被吸收而进入尿液。由于尿液中有葡萄糖，使尿液的渗透压增高，会减少 肾小管对水的重吸收，所以糖尿病人的症状之一是尿多。引起糖尿病的主要原因之一是胰岛合成 和分泌胰岛素减少或停止分泌引起的。糖尿病是一种多基因遗传病，在一定的外界诱发因素作用 下，就很容易发病。节制饮食是预防和控制糖尿病的有效措施。二、脂类1.脂类的元素组成、种类及功能脂类的元素组成是C、H、0,有些脂类还含有少量的N和P。脂类的种类及功能见下表。种类功能备注脂肪贮存能量，保温贮备能源，贮存在皮下、肠系膜等处类脂主要是磷脂是组成细胞膜的成分神经组织、丽和大豆中含量较多固醇类胆固醇是生物膜的组成成分之

8、一，对维 持膜的正常的流动性有重要作 用胆固醇在人体有一个正常含量，过高会导致 血管硬化、高血压等性激素促进生殖胞的形成和生殖器官 的发育，激发并维持第二性征有雌性激素和雄性激素二类，雌性激素由卵 巢分泌，雄性激素中睾丸分泌维生素D促进小肠对钙和磷的吸收和利用VD可预防和治疗佝偻病、骨质 蔬松症等人的皮肤的表皮中有7一去氢胆固醇，在紫 外线照射下，通过酶的作用可转化成V D2.脂肪的代谢食物中的脂肪在消化道内通过胆汁的乳化和脂肪酶的催化下分解成甘油和脂肪酸，经扩散的形式被小肠绒毛上皮细胞吸收后，在上皮细胞内再合成脂肪，与载脂蛋白结合后和类脂、胆固醇 混合后一起进入毛细淋巴管，通过淋巴循环进入血

9、液循环，最后输送到各部分组织。脂类物质进 人生物体内后的代谢去向：一是参与构成动物体的组织，如磷脂是生物膜的组成成分；二是作为 备用物质贮存在皮下、肠系膜、大网膜等处；三是在需要的情况下，可再分解甘油、脂肪酸等， 然后直接分解为CO和HO,或者转化成肝糖元等；四是被各种腺体利用来生成各自的特殊分泌 物，如皮脂腺分泌的皮赡、乳腺所生成的乳汁等、内分泌腺分泌的各种类固醇激素等。三、蛋白质1. 氨基酸的分子结构和性质NHzCCOOH构成蛋白质的氨基酸都是2-氨基酸，通式是：H氨基酸分子的性质是氨基酸分子上的氨基（NH-）和羧基（一 COOH）决定的，氨基酸是两性化 合物，氨基是碱性的，羧基是酸性的。

10、构成蛋白质的氨基酸有20种，20种氨基酸的不同之处是 R基的不同。即20种氨基酸就有20种不同的R基。如果R基上带有氨基，称为碱性氨基酸。2. 蛋白质的分子结构及其性质蛋白质分子是由许多氨基酸通过肽键连接起来的高分子化合物。缩合反应是指一个氨基酸的 羧基与另一个氨基酸分子的氨基相连接，同时失去一分子水，形成一个肽键的反应。反应方程式 是：R 0RR 0R 01 Hr-. 11 II 1 IINHzCC-jOH H卜 HrNcCOOHNH?CCNCC0H + HzO1111HH HH H缩合反应在化学上称为缩聚反应，在细胞内进行的场所是核糖体，而且是在mRNA的指导下， 有tRNA参与才能完成。

11、多肽是由多个氨基酸分子缩合而成的含有多个肽键的化合物。肽链通过 R基与R基之间的相互作用形成一定的空间结构。一个执行特殊生理功能的蛋白质可以是由一条 肽链组成（如生长激素是由191个氨基酸组成的一条肽链），也可以是由多条肽链组成（如胰岛 素是由51个氨基酸、2条肽链组成的，血红蛋白是由574个氨基酸、4条肽链组成的）。蛋白质分子中肽键数目的计算：设氨基酸数目为上肽链数为a,肽键数目为b。则b = na.蛋白质分子结构的多样性主要从4个层次加以理解：一是构成蛋白质分子的氨基酸种类不 同；二是组成每种蛋白质分子的氨基酸数目不同；三是氨基酸的排列顺序不同；四是由于前三项 造成蛋白质分子的空间结构不同

12、。蛋白质分子结构的多样性实际是由DNA分子结构的多样性决定 的。多肽是链状结构，一端游离着一个氨基，另一端游离着一个羧基，所以蛋白质分子也是两性 化合物。蛋白质分子的空间结构不是很稳定的，蛋白质在重金属盐（汞盐、银盐、铜盐）、酸、碱、 乙醇、尿素、鞣酸等的存在下，或热至70C100C，或在X射线、紫外线等射线的作用下，其 空间结构发生改变和破坏，导致蛋白质变性，使蛋白质的生物活性丧失，如酶失去催化能力、血 红蛋白失去输氧能力等。在发生的变性过程中不发生肽键的断裂和二硫键破坏，主要发生氢键、 疏水键的破坏，使肽链的有序的卷曲、折叠状态变为松散无序。蛋白质变性后溶解度降低，失去 结晶能力，并形成沉

13、淀。蛋白质的变性具有不可逆性。3. 蛋白质分子的生物合成及其代谢在细胞及生物体内，蛋白质的合成是在DNA （基因）的控制之下，必须经过转录和翻译才能 完成。转录的场所一般是在细胞核中进行（线粒体和叶绿体中也有转录过程，原核生物无核，只 能在细胞质中进行），转录的过程是：基因中的一段DNA分子首先解旋，然后按照碱基互补配对 原则，以其中的一条链为模板合成RNA，这样遗传信息就转换成遗传密码，带有遗传密码的RNA 称为mRNA。翻译是在细胞质的核糖体上进行的，mRNA转录完成后通过核孔进人细胞质中与核糖 体结合。核糖体与mRNA结合的第一个位点是AUG，这是起始密码。然后tRNA携带特定的氨基酸，

14、 其一端的3个碱基与mRNA对应的碱基配对。mRNA上3个相邻的碱基决定一个氨基酸，这3个相 邻的碱基称为密码子。与mRNA上AUG配对的tRNA运载的氨基酸是甲硫氨酸，接着各种tRNA携 带着特定的氨基酸依次与mRNA上对应的密码子配对。在核糖体上相邻的tRNA携带的氨基酸，在 相关酶的催化下缩合形成肽键，同时产生一分子水。当翻译到一定的时候，mRNA上出现UAG、UAA、AGA时，由于这3组碱基没有与之对应的tRNA配对，翻译到此结束，所以这3组碱基组 合称为终止密码。按照基因控制蛋白质的合成过程，任何一个蛋白质分子的多肽键上的第一个氨 基酸都是甲硫氨酸，但事实并非如此。原因是翻译成的多肽

15、链是一个初级产品，还要经过一定的 修饰，加工才能成为能够执行一定生理功能的蛋白质。在绝大部分的蛋白质分子中，肽链上的第 一个氨基酸不是甲硫氨酸，因这个氨基酸在蛋白质分子的修饰加工过程中被修饰掉了。在人体内蛋白质的代谢是以氨基酸为中心进行的。内环境中的氨基酸的来源主要有3条：一 是消化吸收来的；二是通过转氨基作用从糖类转变而来的；三是体内蛋白质分解。内环境中的氨 基酸的代谢去向主要也有3个:一是合成新的蛋白质;二是通过转氨基作用转变成其他的氨基酸； 三是经脱氨基作用分解。在蛋白质代谢过程中，氨基酸经脱氨基作用形成的含N部分是NH，NH 对人体是有毒的，但在肝脏中通过肝脏的解毒作用转变成尿素，尿素基本对人体无害，再通过循 环系统运至肾脏，以尿液的形式排出体外，或运至皮肤的汗腺以汗液的形式排出体外。物质代谢包括糖类代谢、蛋白质代谢和脂肪的代谢。这三类营养物质的代谢枢纽是呼吸作用， 主要是通过呼吸作用的中间产物，如丙酮酸、乙酰辅酶A、柠檬酸等中间产物。糖类转变成蛋白 质必须通过转氨基作用，将氨基转移给糖代谢的中间产物就能产生新的氨基酸，如将氨基转给丙 酮酸即为丙氨酸，在人体能够合成的氨基酸称为非必需氨基酸，共有12种，还有8