第八章 新陈代谢总论与生物氧化.ppt

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1、第八章新陈代谢总论与生物氧化§1新陈代谢总论什么是新陈代谢（metabolism）？ThewordmetabolismderivesfromtheGreekwordfor“change.”1.新陈代谢的基本概念新陈代谢是营养物质在生物体内所经历的一切化学变化的总称。体内的化学反应通常由酶催化，一系列的连续反应构成代谢途径，代谢途径的个别步骤称作中间代谢，个别步骤的产物称作中间产物。2.新陈代谢的功能1.从周围环境获得营养物质2.将营养物质转变成自身需要的结构元件3.将结构元件装配成自身的大分子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。一、新

2、陈代谢简介新陈代谢包含的是物质合成和分解两个方面。获取营养物质，并将其转化为自身所需的物质，称作合成代谢；分解营养物质提供生命活动所需的能量，称作分解代谢；合成代谢和分解代谢的调控步骤通常由不同的酶催化，分解代谢中大量释放能量的反应通常是不可逆的，在合成代谢中，这样的步骤需要输入能量来完成。有时，合成代谢和分解代谢可以在不同的细胞器中进行。有些代谢环节是合成代谢和分解代谢共同利用的，称作两用代谢途径，如柠檬酸循环就是两用代谢途径。二、合成代谢与分解代谢代谢途径的一览图1点1线或1点2线:410个；1点3线:71个；1点4线:20个；1点5线:11个；1点6线或6线以上:8

3、个；1点1线在1个途径的末端；1点2线在1个途径的中间；1点3线参与2个途径；其余类推。（点为反应物和产物，线为催化的酶）代谢途径中酶的组织方式：（a）多种游离酶构成的代谢途径；（b）多酶复合体构成的代谢途径；（c）膜结合酶构成的代谢途径。分解代谢的三个阶段分解代谢的3个阶段.阶段I:蛋白,多糖和脂类分解成组成它们的结构元件；阶段II:不同的组成元件降解成共同的产物，乙酰辅酶A.阶段III:分解代谢产生3个主要的终产物：水，二氧化碳和氨.三、新陈代谢的研究方法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：利用

4、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β-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,提取液体内研究（invivo)纯化合物排泄物的化学分析典型案例脂肪酸的β氧化体外研究(invitro)各类组织细胞各种破碎方法碎片置于试管中向该试管中加入纯化合物（如葡萄糖）分析各类代谢中间产物及酶，逻辑推断。典型案例糖代

5、谢、生物氧化等等1、利用酶的抑制剂代谢途径受阻导致代谢中间产物的积累碘乙酸——3-磷酸甘油醛脱氢酶氟化钠——烯醇化酶主要研究方法：2.利用遗传缺欠症研究代谢途径尿黑酸尿症(alkaptonuria)尿黑酸氧化酶缺乏，尿黑酸裂环降解受阻，尿中的尿黑酸经空气氧化为相应的对醌，后者可聚合为黑的色素。黑色素是吲哚醌的聚合物白化病(albinism)缺乏酪氨酸酶微生物的营养缺陷型可以分为若干种亚型,每种亚型由一种酶的缺陷造成,对比研究可以揭示代谢途径。如途径A→B→C→D中B→C的酶缺失,则A和B会堆积,C→D的酶缺失,则A,B和C会堆积。3.同位素示踪法用14C标记CO2,培养绿

6、藻，提取液进行双向纸层析，放射自显影，发现放射性最早出现在3-磷酸甘油酸(PGA)，随后出现在其他中间物。科学家通过同位素示踪法证明，生物集体虽然从表面上看，保持着恒定状态，但是实际上并不是恒定不变的，生物有机体在不断地进行新陈代谢，体内各种物质在不断地更新。另外，还证明，血红素分子中的全部碳原子和氮原子来源于乙酸和甘氨酸；胆固醇分子中的碳原子来源于乙酰辅酶A。4.核磁共振波谱法运动19分钟前后ATP和磷酸肌酸的变化情况磷酸肌酸核磁共振可显示ATP和磷酸肌酸的变化NMR广泛应用于代谢组学研究中代谢组学的兴起四、生物系统遵循热力学定律一个体系及其周围环境的总能量是一个常数。

7、能量可以在系统内转移，或从一种形式转化为另一种形式。有机化合物氧化时释放的能量等于该物质所具有的化学键能与其氧化产物所含化学键能之差。（一）热力学第一定律——能量守恒定律熵（entropy）表示一个系统的无序或随机程度。常用∆G(自由能的变化)衡量一个生物化学过程是否能够自发进行：∆G=∆H-T∆S∆G<0，反应能自发进行（放能反应）∆G>0，反应为吸能反应，不能自发进行（∆G值越大，则系统越稳定，发生反应的倾向越小。）∆G=0，反应系统处于平衡状态（二）热力学第二定律——自动发生的过程总熵增加∆Gº:当反应物浓度为1mol/