陈代谢总论与生物氧化(II)

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1、第七章新陈代谢总论与生物氧化一.新陈代谢总论二.生物氧化一.新陈代谢总论（一）新陈代谢的概念:营养物质在生物体内所经历的一切化学变化总称为新陈代谢,简称为代谢(metabolism)。生物体内酶催化的化学反应是连续的,前一种酶的作用产物往往成为后一种酶的作用底物。这种在代谢过程中连续转变的酶促产物统称为代谢中间产物(metabolicintermediates),或简称代谢物(metabolites)。代谢通过一系列连续的反应,无论是外界引入的或是体内形成的有机分子,最后都转变成代谢的最终产物。新陈代谢途径中的个别环节,个别步骤称为中间代谢(inte

2、rmediarymetabolism)。新陈代谢的功能1.从周围环境中获得营养物质;2.将外界引入的营养物质转变为自身需要的结构元件(buildingblocks),即大分子的组成前体;3.将结构元件装配成自身的大分子,例如蛋白质、核酸、脂类以及其它组分;4.形成或分解生物体特殊功能所需的生物分子;5.提供生命活动所需的一切能量。分解代谢(catabolism):有机营养物质(外界环境获得或自身储存),通过一系列反应步骤转变较小的较简单的物质的过程称为分解代谢与分解代谢相伴随的是将蕴藏在有机大分子中的能量逐步释放出来。分解代谢所经过的反应途径称之为分

3、解代谢途径(catabolicpathways)。合成代谢(anabolism):又称生物合成(biosynthesis),是生物体利用小分子或大分子的结构元件建造成自身大分子的过程。由小分子建造成大分子是使分子结构变得更为复杂,这个过程都是需要提供能量的。新陈代谢合成代谢（同化作用）分解代谢（异化作用）生物小分子合成为生物大分子需要能量释放能量生物大分子分解为生物小分子能量代谢物质代谢新陈代谢的共同特点：1.由酶催化，反应条件温和。2.诸多反应有严格的顺序，彼此协调。3.对周围环境高度适应。（二）新陈代谢的研究方法1.活体内(invivo)与活体外

4、实验(invitro)2.同位素示踪3.代谢途径阻断4.核磁共振波谱法5.利用遗传缺欠症研究代谢途径6.气体测量法（三）生物体内能量代谢的基本规律自由能：生物体（或恒温恒压）用以作功的能量。在没有作功条件时，自由能转变为热能丧失。熵：混乱度或无序性，是一种无用的能。ΔG(自由能变化)=ΔH(总热能变化)–TΔS(总体熵的改变)ΔG＜0时,体系的反应能自发进行(为放能反应);ΔG＞0时,反应不能自发进行,当给体系补充自由能时,才能推动反应进行(为吸能反应);ΔG=0时,表明体系处于平衡状态。对于任何一个化学反应:A+B←→C+D其自由能变化ΔG遵循下式

5、:ΔG=ΔG°+RTln[C][D]/[A][B]ΔG°表示标准自由能(25℃、一个大气压、底物浓度1mol/L)R:为气体常数(8.315J/mol一度)T:绝对温度(摄氏温度+273.15)ΔG°表示生物体内标准自由能(25℃、一个大气压、底物浓度1mol/L、pH接近7)ˊˊˊ当反应处于平衡,即ΔG=0时ΔG°=-RTln[C][D]/[A][B]其中K=[C][D]/[A][B]ΔG°=-RTlnK=-2.303RTlgK在生物体内ΔG°=-RTlnK=-2.303RTlgK对于生物化学反应AB当K>1时,ΔG°(ΔG°)<1反应趋向于生成B

6、的方向当K<1时,ΔG°(ΔG°)>1反应趋向于生成A的方向一个反应系统的ΔG只取决于产物与反应物的自由能之差,而与反应过程无关。ˊˊˊ（四）高能化合物与ATP的作用1.概念高能化合物:在化学反应中,某些化合物含较多的自由能持,水解反应或基团转移反应时,可放出大量的自由能,这类化合物称为高能化合物。高能化合物一般对酸、碱和热不稳定。高能磷酸化合物:机体内存在着各种磷酸化合物,它们所含的自由能多少不等,含自由能持多的磷酸化合物称为高能磷酸化合物。高能磷酸化合物常用~P或~○来表示。P2.高能化合物的类型:高能化合物磷酸化合物非磷酸化合物磷氧型磷氮型硫酯

7、键化合物甲硫键化合物烯醇磷酸化合物酰基磷酸化合物焦磷酸化合物3.机体内能量的存在形式及ATP的作用ATP的作用:见教材P145图7-1ATP的生理功能ATP是生物细胞内能量代谢的偶联剂ATP+H2OADP+PiADP+PiATP机体内能量的存在形式:ADP+PiATPATP+NDP(UDP、CDP、GDP)NTP+ADPATP+肌酸磷酸肌酸(机体能量储存形式)+ADP肌酸磷酸激酶ΔG°=-30.51KJ/molΔG°=30.51KJ/mol二、生物氧化生物氧化:生物体内一切代谢物进行的氧化作用。(有机物在生物体细胞内的氧化称为生物氧化)（一）生物氧化

8、的特点1.在体温、近于中性的含水环境中由酶催化。2.能量逐步释放，部分存于ATP。分为线粒体氧化体系和非线粒