《生物化学全套》PPT课件.ppt

1、生物化学，第一章新陈代谢总论1，新陈代谢的概念(1)新陈代谢的概念新陈代谢是生物体最基本的特征，是生命存在的前提。代谢的概念：1，狭窄的概念：细胞内发生的酶促反应过程称为中间代斯。这是大使活动的主体，也是大使研究的主要内容。2，广义概念：与生物和外部环境的物质和能量交换的全过程。也就是生物学中经历的所有化学变化。包括消化吸收中间代斯排泄等阶段。新陈代谢包括生物体内发生的所有合成和分解作用。另一方面，生物体不断从周围环境中摄取物质，通过一系列生化反应转化为自己的成分。另一方面，通过一系列生化反应，将原来的组成成分分解成不能利用的物质，排出体外，不断自我更新。生物体通过新陈代谢产生的生命现象是以合

2、成代谢和分解代谢矛盾的对立和统一为基础的，它们之间存在相互联系、相互依存、相互制约。(b)新陈代谢的内容1，包括：物质代谢和能量代谢。(1)物质代斯：集中在各种生理活性物质(如糖、蛋白质、脂肪、核酸等)牙齿细胞内引起酶反应的途径和调节机制上，包括限定词的分解和身份者的合成。(。(2)能源代斯：光能或化学能集中于细胞内生物能源(ATP)转化的原理和过程，以及生命活动对能源的利用。能量代谢和物质代谢是同一过程的两个茄子方面，能量转换包括在物质切换过程中，物质转换必须伴随能量转换。2，同化作用(anabolism)分解代谢(catabolism)合成代谢和分解代谢不仅仅是反反应，而是发生在细胞其他部

3、位(特别是真核生物中最常见的)。例如：脂肪酸分解成乙酰辅酶a在线粒体中进行，乙酰辅酶a合成脂肪酸在细胞浆中进行。但是很多被称为“两用代斯途径”的大使都有共同的途径。第二，新陈代谢研究方法中间代谢研究内容多，研究目的不同，使用的生物材料和实验方法也不同。为了探索代斯途径及其调控机制，动物植物微生物材料都可以成为实验对象。根据实验材料的水平，经常将实验分为活体实验和活体体外实验。(a)活体实验和活体实验1，活体实验(整体实验)用整个生物物质或高等动物离子器官或微生物细胞群体进行中间代谢实验研究，称为活体实验，标记为“因比波”。活体实验结果代表了生物体在正常生理条件下神经体液等调节机制下的整体代斯情

4、况，接近生物体的实际情况。典型例子：1904年德国化学家Knoop提出的脂肪酸氧化学说。2.生物外实验是利用从生物体中分离的组织切片、组织同质或体外培养的细胞、细胞器、细胞提取物进行的中间代谢实验研究，称为生物外实验，用“inbit”标记。典型例子：糖酵解、三酸循环、氧化磷酸化等。(b)代斯路径审查方法探讨物质代斯路径的一般方法包括代斯平衡实验、代斯障碍实验、代斯物质标记追踪实验、特征性酶鉴定实验、MRI波实验等。其中最有效的是代谢物质段宜恩示踪实验和MRI实验。1.代谢平衡实验通过活体实验，研究代谢物摄取和输出排放的平衡关系，可以了解代谢物的利用能力和产物生成情况。例如，通过测量“呼吸相”(

5、R.Q .)，可以判断体内的能量使用情况。R.Q.=生产CO2量(升)/消费O2量(升)，糖类R.Q为1，脂肪R.Q为0.7，蛋白质R.Q为0.8。当人体正常代谢时，R.Q表示在0.85-0.95之间，三大营养素同时发生氧化分解。饥饿状态：R.Q？糖尿病患者：r.q .问题：如果生物材料的R.Q接近1，那么能量主要来自什么种类的物质分解？2，代斯障碍实验(代斯路径阻断实验)正常生物体的中间代斯过程中，中间产物没有积累太多，分析研究不容易。用适当的方法引起代斯障碍，切断代斯路径，积累中间产物，便于分析研究。阻断代斯途径的方法包括微生物营养缺陷性、抗代谢物使用、完全抑制剂等。(1)微生物营养缺陷性

6、(微生物基因突变型)通过突变，突变微生物的基因，引起某种酶缺失，代斯途径中断，损失酶前的中间产物大量积累，血液或尿液中牙齿物质含量提高。应用实例：乳糖的代斯机制。利用微生物的遗传突变研究新陈代谢机制比利用其他生物具有以下优越性。容易突变。经济；经济。简便的后背。(2)使用代谢物抗代谢物。也称为代谢物或代谢物结构类似物。其分子结构与代谢物的分子结构相似。实质：竞争抑制剂。例如：丙烯酸是丁二酸的抗代谢物，对丁二酸脱氢酶有强烈的竞争抑制作用，从而导致代谢中间产物“丁二酸”积累，证明TCA循环中存在产生丁二酸的反应阶段。(3)酶特异性抑制剂的例子：碘乙酸是巯基酶特异性抑制剂，可以抑制酵母的酒精发酵，引

7、起3-磷酸甘油和磷酸二丙酮积累。由此证明，酵解途径中的1，6-二磷酸果糖是通过三热解制取三碳糖的。(4)利用药物进行异常动物实验(病变动物法)，以人工方法对动物产生某种过程的代谢障碍，然后给定一定量的试验物质，研究其中的代谢过程。例1:研究维生素缺乏症可以提供缺乏某种维生素的饲料，几天后观察病变状态，添加牙齿维生素，观察症状是否好转，从而确认该维生素的功能。例2:“人工糖尿病”。示例3:生堂氨基酸；生酮氨基酸，3，代斯物质标记追踪实验可以适当地“标记”代斯基质分子，然后追踪细胞中“标记”的下落，从而知道基质分子在中间代谢中经过什么中间产物，产生什么样的最终产物。这是探索代斯路径最有效的方法。标

8、记方法有化学标记法、同位素标记法等。(1)化学标记法1904年德国F.Knoop首次用苯环标记脂肪酸，探索中间代斯途径，提出了著名的脂肪酸氧化学说。缺点：化学标记法可以改变天然代谢物的分子结构和理化性质，对正常的代斯途径有一定的影响。(2)同位素标记法1941年，rudol f Schoenheimer首次使用同位素标记法进行了实验。同位素物种：稳定同位素和放射性同位素。两者的差异：是否衰退、是否发光。常用的稳定同位素包括氘(2H或D)、15N、13C、18O等。标记为稳定性同位素的化合物可以用质谱定量测定或草原深度法分离。根据辐射同位素衰退时发射的光线的性质，可以用专业仪器或专用方法测量。常

9、用的放射性同位素包括氘(T或3H)、14C、32P、34S、131I。仪器：盖格柜台，闪烁柜台。例如：光线可以用计数器测量。射线可以用液体闪烁计数器测量。此外，放射自显影感光胶片显示细胞内标记物的位置。优点：1)同位素标记法特异性强，灵敏度高，测量方法简便。2)放射性同位素分析方法比稳定同位素更方便、更灵敏，应用更普遍。缺点：放射性同位素对人体有毒，部分同位素的半衰期较长，容易引起环境污染，应在专业同位素实验中进行。，4，在特征性酶的每个代斯途径上测量特征性酶，其存在表明其代斯途径存在。例如：糖代谢途径的特征酶：EMP途径：醛收缩酶HMP途径：6-磷酸葡萄糖脱氢酶TCA途径：柠檬酸合成酶只要证

10、明菌丝体存在某种代斯途径的特征性酶，就可以断定牙齿代斯途径存在。5，NMR(神经磁共振波谱)MR光谱反映分子中每个原子的状态。布洛赫和巴塞尔牙齿1948年成立，并获得1952年诺贝尔奖。应用最多的是13C频谱、19F频谱、31P频谱和15N频谱。特征：样品完好无损，能最真实地反映机体内的化学反应情况。第三，能量代谢和ATP能量代谢是新陈代谢的重要组成部分。有对能量代谢起重要作用的ATP。(a)高能键和高能化合物1，高能键(high-energy bond)高能键是1941年弗里茨利普曼牙齿提出的概念，用“”表示，其结构不稳定、性质活跃、自发高能身高的“高能”意味着其自由能很高，不是很高。细胞中

11、重要的高能键：高能磷酸键和高能硫脂键。“高能结合”和“键能”的区别：化学中的“键能”是指切断化学键所需的能量。“高能键”是指水解或传输牙齿键的能量。2.高能化合物概念和种类概念：分子结构中包含高能结合的化合物称为高能化合物。表1-1高能结合和高能化合物，3，ATP的结构和意义ATP(三磷酸腺苷，三磷酸腺苷，腺苷三磷酸)是非常重要的高能磷酸化合物。生物体每天消耗大量ATP，安静的成年人：每天40kgATP消耗。激烈运动时：每分钟消耗0.5公斤。ATP是由一分子腺嘌呤、一分子核糖和三个相连的磷酸基团组成的核苷酸。其结构：意思：(1)ATP是能力反应和需求反应之间最重要的能量介质释放反应，通过氧化磷

12、酸化反应合成ATP来存储能量。如果需要能量反应，则通过ATP水解供应。a，ATP供给能量时，ATP远处的磷酸基团被水解为无机磷分子，ATP失去了一个磷酸基，变成了二磷酸腺苷。ATP H2OADP Pi(标准自由能变化G0=-30.514kJ/mol)，b，在某些情况下，ATP和磷酸基之间的高能结合将水解(即同时水解和-磷酸基)，形成AMP和超磷酸。ATP H2O AMPPI (G0=-32.19 KJ/MOL)，(2 ATP具有非常活跃的磷酸基团，作为磷酸基的供给体，可以参与细胞的磷酸化反应，这种反应由激酶促进。例如：反应生成的磷酸化葡萄糖分子具有较高的自由能，更容易参与反应。(3)ATP被称

13、为“磷酸基团转移子”，因为高能磷酸基团转移反应ATP在磷酸基团转移中起“中间转移体”的作用。磷酸肌醇式丙酮酸和1，3-二磷酸甘油酸是葡萄糖分解的中间产物，葡萄糖分解为乳酸时释放的大部分自由能几乎保留在两个牙齿化合物中。在细胞中，两种牙齿化合物没有直接水解，而是通过特殊激酶作用转移磷酸基团的形式捕获的自由能传递给ADP，形成ATP。ATP分子还倾向于将它的磷酸基团转移到具有低磷酸基团移动能量的化合物(如葡萄糖和甘油)中，产生6磷酸葡萄糖和3磷酸甘油。其中磷酸肌醇式丙酮酸和1，3-二磷酸甘油酸被称为“超能化合物”，水解释放的自由能高于ATP。同样，6-磷酸葡萄糖和3-磷酸甘油被称为“低功能磷酸化合

14、物”。4、其他能源供应核苷酸GTP、UTP、CTP。其中，GTP以激活G蛋白、生物合成蛋白质、寻找蛋白质目标、运输蛋白质等为动力提供自由能。UTP在糖原合成中起着激活葡萄糖分子的作用。CTP对合成磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、合成纤维素等有推进作用。5，ATP系统的动态平衡ATP是自由能的存储分子，其生成和利用在动态平衡中。一般来说，ATP在形成后的一分钟内使用，所以严格地说，ATP不是能量的存储形式，而是传递能量的物质。细胞能量状态的表示方法：能源(energy charge)、磷酸化势能(phosphorylation potential)。第四，调节新陈代谢的生物体的新陈代谢错综复杂，但徐璐

15、很适合。这是因为生物体在器官进化、进化过程中形成了确保新陈代谢正常、有序、完整、统一的严格调节机制。进化高的生物，代斯调节机制更复杂。主要分为两个茄子方面。1，整体水平调节主要指激素和神经调节。高等真核生物有内分泌线，分泌的激素通过体液传递到特定组织，作用于靶细胞，改变酶活性，调节代谢反应的方向和速度。高等生物也有复杂的神经系统，在中枢神经系统的直接或间接控制下，通过神经递质直接影响效应器，或通过激素综合调节机体。2，细胞水平调节(酶水平调节)细胞水平调节(酶水平调节)是指代谢物影响细胞内酶活力和酶含量的变化，从而改变合成或分解速度。调节酶活力：通过酶分子结构的变化影响酶活力，调节(快速调节)

16、酶促反应速度。例如：反馈调节和异构酶；ATP、ADP、AMP曹征；酶的共价修饰调节等酶含量：通过改变分子合成或分解速度，改变细胞内酶的含量，调节酶促反应速度。原核生物操作者调节模式；真核生物基因表达的调控实现调控酶的合成。酶在细胞内有一定的布局和位置，相互关联的酶经常形成多酶系统，分布在细胞内的特定部位，牙齿酶易于徐璐接近和接触，反应迅速。其他酶系统不徐璐干涉，分布在其他部位。例如糖酵解、磷酸糖途径、脂肪酸合成的酶系存在于细胞浆中。三羧酸循环、脂肪酸-氧化和氧化磷酸化酶存在于线粒体中。核酸生物合成酶大部分存在于核中。蛋白质生物合成酶系在颗粒型内质网膜上。这种隔离分布为调节细胞或酶水平代斯创造了有利条件，使特定酶影响特定细胞部分的酶活性，而不影响其他酶的活性，从而使代谢顺利进行。第二章糖的分解代谢糖中，多糖和寡糖的分子很大，不能通过细胞膜，因此在用于生物体之前，必须利用酶分解成单糖或双糖，才能被细胞吸收进入中间代谢。不同生物分泌的多糖分解酶不同，因此利用多糖的能力也不同。多糖在细胞内及细胞外分解方式不同，细胞外分解(如动物消化道的消化，微生物细胞外酶作用)是一种水解作用。细胞内分解是磷酸分解(磷酸分解)。1、多糖、低聚糖的酶解(1