生物化学王镜岩第三版.ppt

第八章代谢总论,一、有关概念二、新陈代谢的特点与调节三、新陈代谢的研究方法四、生物体内能量代谢,一、有关概念,1.新陈代谢(代谢Metabolism)营养物质在生物体内所经历的一切化学变化总称为。实质是：错综复杂的化学反应相互配合，彼此协调，对周转环境高度适应而成的一个有规律的总过程。,同一种物质，分解代谢和合成代谢途径一般是不同。使代谢增加了灵活性和应变能力。其过程是高度协调、高度整合。2.代谢过程：消化吸收、中间代谢及代谢产物的排泄。(底物、中间产物(代谢物)和最终产物)3.主要代谢途径具有共同规律的途径，在生物界具有相当普遍性。4.新陈代谢的功能：获得营养；转变为元件；组成大分子；形成或分解生物分子；提供所需能量。,1.特点在温和条件下进行(由酶催化)；步骤繁多、彼此协调，逐步进行，有严格顺序性；各代谢途径相互交接，形成物质与能量的网络化交流系统。精密的调控机制保证机体最经济地利用物质和能量。各代谢途径之间存在许多重复出现的基元(通用活化载体).2.新陈代谢的调节分子水平、细胞水平和整体水平。基因表达的调控。主要有三个环节：酶量的调节（转录水平）酶活性的调节（变构、共价）反应底物的调节,二、新陈代谢的特点与调节,三、新陈代谢的研究方法(在体内或体外),1.研究对象:大肠杆菌、大肠杆菌噬菌体、四膜虫、小球藻、果蝇、鸽、兔、小鼠、大鼠2.研究方法：使用酶的抑制剂：ABCD利用遗传缺欠症：先天性基因的突变，缺乏某一种酶.同位素示踪法：常用稳定同位素：2H,15N,13C,18O(例：DNA半保留复制)常用放射性同位素：3H,32P,14C(例三羧酸循环)苯环化合物示踪法：苯甲酸和苯乙酸(例：脂肪酸-氧化)核磁共振波谱法3.研究水平体内(invivo):生物整体,整体器官,微生物细胞群体外(invitro):组织切片,匀浆液,提取液,四、生物体内能量代谢,1.代谢的能量来源和转化2.高能化合物的概念3.高能磷酸化合物ATP的结构特性ATP在能量转运中的地位和作用磷酸肌酸、磷酸精氨酸的贮能作用(4)分解代谢产生ATP(5)ATP的利用,公式28页(34，39),第31页,相关知识,内能(U或E)、焓(H)、熵(S)：能的两种形式：热能与自由能G（体内化学反应释放的能量，可在恒温恒压下做功），一反应体系的自由能变化只取决于产物与反应物的自由能之差。自由能变化标准自由能变化G0和G0偶联化学反应标准自由能变化的可加性反应能否进行的自发性是：当G为负值时，反应才能自发进行。G为零时反应达到平衡点；当G为正值时，反应不能自发进行，必须给参加反应分子提供活化能。,1.代谢的能量来源和转化,生物体是一个开放体系(opensystem)，不断地和环境进行物质与能量的交换。生物体所需的能量，间接或直接地，都来源于太阳能(solarenergy)。自养生物吸收太阳能转化为化学能，贮存于化合物中；异养生物通过分解这些化合物获得化学能。,2.高能化合物的概念,一般将水解时能够释放21kJ/mol（5千卡/mol)以上自由能的化合物称为高能化合物。高能键：在分子中用“”表示。,几种常见的高能键及高能化合物,磷氧键型（OP)氮磷键型(-NP)硫酯键型(-CS或-OS)甲硫键型(CH3S)这些化合物水解后形成的产物都含有很少的自由能，所以说它们都有很高的基团转移势能。,3.高能磷酸化合物,通过磷酸酐键水解释放出大于20.92千焦/摩尔的自由能的有机磷酸化合物。磷酸化合物在生物体的换能过程中占有重要地位。ATP是生物细胞中最重要的高能磷酸酯类化合物。ATP的磷酸基团转移势能处于所列磷酸化合物的中间部位。36页表,(1)ATP的结构特性,(2)ATP在能量转运中的地位和作用,ATP水解释放的能量，可推动一个在热力学上不利的反应，使之能够顺利进行。,“共同中间体作用”，传递能量能量代谢实质：ATP的形成与裂解。,(3)磷酸肌酸、磷酸精氨酸的贮能作用,ATP在传递能量方面起着转运站的作用。成人一日内需消耗40kg的ATP，在激烈运动时