新陈代谢引论

1、第八章新陈代谢引论,第一节新陈代谢的一般概念,1. 新陈代谢（metabolism）： 活细胞中所有化学变化的总称,2.新陈代谢的功能,捕获太阳能/降解从环境中摄取的营养物质化学能 将外界引入的营养物质转变为自身需要的结构元件/大分子的组成前体。 将结构元件装配成自身的大分子。 形成或分解为生物体特殊功能所需的生物分子。 提供生命活动所需的一切能量。,3.生物体内酶催化的化学反应是连续的,代谢途径(metabolic pathway): 多种酶连续催化的反应体系 中间代谢(intermediary metabolism):代谢途径中的各个反应步骤 中间代谢物(metabolic interme

2、diates):代谢途径中连续转变的酶促产物,代谢途径中的多酶体系（multienzyme system）,4. 新陈代谢的两个基本过程与能量代谢,分解代谢（catabolism）: 生物大分子分解为生物小分子，同时伴随能量的释放。 合成代谢（anabolism）：生物小分子合成生物大分子，同时伴随能量的需求。,分解代谢与合成代谢间的能量关系,5.细胞代谢中的主要化学反应,（1） 氧化还原反应,（2） C-C键的形成和断裂,1,6-二磷酸果糖,（3） 分子重排、异构化和消除反应,柠檬酸,异柠檬酸,顺乌头酸,（4） 基团转移,第二节新陈代谢的调控及研究方法,新陈代谢途径,一、新陈代谢的调控,高等

3、生物 三级水平代谢调节,分子水平代谢调节 细胞水平代谢调节 整体水平代谢调节,（一）分子水平代谢调节, 分子水平的代谢调节主要是酶水平的调节。 代谢途径的速度、方向由其中的关键酶(key enzyme)的活性决定。 代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的。,关键酶催化的反应具有以下特点： 速度最慢，它的速度决定整个代谢途径的总 速度，故又称其为限速酶(limiting velocity enzymes)。一般位于途径的第一步或分支点。 催化单向不可逆或非平衡反应，它的活性决 定整个代谢途径的方向。 这类酶活性除受底物控制外，还受多种代谢 物或效应剂的调节。,关键酶,调节酶的催化活性,调节

4、酶的含量,酶的调节方式,其他方面调节,cAMP依赖性蛋白激酶 大肠杆菌天冬氨酸转氨甲酰酶,糖原磷酸化酶,多酶催化体系/多酶复合物,相反代谢途径至少有一步不可逆反应步骤 分别调节,（二）细胞水平的代谢调节,细胞内酶的隔离分布,主要糖代谢途径在细胞内的分布,酶的隔离分布的意义 避免了各种代谢途径互相干扰,（三）整体水平的代谢调节,激素、神经递质对代谢的调节。,二、新陈代谢的研究方法,（一）依研究手段 同位素示踪法 酶抑制剂和拮抗物 基因突变 遗传缺失 核磁共振等,1. 同位素示踪法,同位素（isotope）： 在元素周期表中处于同一位置，原子序数相 同，化学性质相同，但质量不同的元素。即质子数 相

5、同而中字数目不同的原子。同位素分稳定同位素 与不稳定同位素，不稳定同位素称放射性同位素（radioisotope） 。,放射性同位素应用特点,同位素标记的代谢物化学性质和生理功能不变。 当放射性同位素从激发态回到基态时释放出可以测量的射线或电磁波。,常用放射性同位素,同位素： 3H， 14C， 32P， 35S， 125I 射线： - - - - 半衰期：12年 5700年 14天 87天 8天,应用举例,1945年，David Shemin & David Rittenberg 以14C和15N标记乙酸和甘氨酸血红素分子中碳原子和氮原子来源于乙酸和甘氨酸 胆固醇中碳原子来自乙酰辅酶A,2 . 酶抑制剂和抗代谢物/拮抗物的应用,（二）依研究水平,体内研究（in vivo）：以生物的整体、器官、组织或活细胞为对象进行研究 体外研究（in vitro）：以组织器官切片、匀浆、或提取液为材料进行研究,利用异常代谢物的研究方法,利用患代谢障碍病的病人或动物进行代谢研究（黑尿症、 苯丙酮尿症）,提出了-氧化假说 苯基,A B