()第十九章 代谢总论.ppt

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1、第十九章代谢总论Ametabolicmap,ByD.E.Nicholson,UniversityofLeeds,U.K.新陈代谢图示主要内容分解代谢与合成代谢高能化合物在新陈代谢中的重要作用新陈代谢的调节代谢中常见的有机反应机制代谢的研究方法几个概念新陈代谢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代谢中间产物代谢过程中连续转变的酶促产物中间代谢新陈代谢途径中的个别环节、个别步骤主要代谢途径代谢网络中一些具有共同规律的途径Themetabolicmapasasetofdotsandlines,ByB.Alberts1.分解代

2、谢与合成代谢分解代谢catabolism有机营养物通过一系列反应步骤转变成小的，简单的物质的过程，总体来看，分解代谢的终产物是CO2、NH3、和水，同时伴随着大量化学能被释放出来，所以分解代谢又叫产能代谢。合成代谢anabolismorbiosynthesis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，属于耗能代谢Parallelpathwaysofcatabolismandanabolismmustdifferinatleastonemetabolicstepinorderthattheycanberegulated

3、independently.同一种物质其分解代谢与合成代谢的途径一般是不相同的，这使得生物机体增加了体内化学反应的数量并使代谢调控具有更大的灵活性与应变性。分解代谢与合成代谢生物机体的分解代谢与合成代谢是同时发生的，但在细胞的不同部位进行。这称为区室化-----compartmentation区室化通过几种方式影响代谢反应。在真核生物中，区室化将整个代谢途径完全分隔在特定的亚细胞区域。将降解和合成途径分开有许多优越性，最主要的是可以避免两个方向相反的反应彼此会部分或完全抵消。区室化通过区室的通透特性也可以调节酶促反应，通过区室膜有选择

4、的通透（或转运）可以调控底物进入区室和从区室输出产物，因为区室内底物和产物的相对浓度转而影响酶促反应。另外区室化与影响代谢物跨细胞膜或亚细胞膜转运的激素的作用紧密相连。在哺乳动物中，不同的区室之间都是通过复杂的方式联系在一起的。分解代谢与合成代谢分解代谢与合成代谢区室化的实验验证分解代谢与合成代谢Compartmentalizationofglycolysis,thecitricacidcycle,andoxidativephosphorylation2.高能化合物在新陈代谢中的重要作用热力学原理是代谢研究的基础，吉布斯自由能是生物化

5、学中的主要热力学函数偶联化学反应标准自由能变化是可加和的。其意义在于一个热力学上不利的反应可以被热力学有利的反应所驱动。AB+CΔGº’=+5Kcal/molBDΔGº’=-8Kcal/molAC+DΔGº’=-3Kcal/mol高能化合物：水解后可释放出大量能量的化合物，△G<-5Kcal/mol。1、高能磷酸化合物：将高能量储存在磷酯键中的化合物，其磷酯键用“～”表示，区别于“－”。2、其它高能化合物：乙酰CoA、NADH、NADPH、FADH2高能化合物在新陈代谢中的重要作用高能化合物在新陈代谢中的重要作用在分解代谢中起捕获和贮

6、藏能量的是ATP（腺嘌呤核苷三磷酸或腺苷三磷酸）ATP中有二个高能磷酸键高能化合物在新陈代谢中的重要作用由谷氨酸和氨合成谷氨酰胺的反应是ATP的自由能驱动的能够直接供能的核苷酸类分子除ATP外还有GTP（鸟苷三磷酸）UTP（尿苷三磷酸）和CTP（胞苷三磷酸）高能化合物在新陈代谢中的重要作用高能化合物在新陈代谢中的重要作用储备高能磷酸的分子称之磷酸原(phosphagens)，例如在动物肌肉细胞中发现的磷酸肌酸和磷酸精氨酸，在脊椎动物的肌肉中，大量的磷酸肌酸是在ATP供应充足时生成的。在静止的肌肉中，磷酸肌酸的浓度大约是ATP的5倍。当

7、需要ATP时，肌酸激酶催化激活的磷酰基团从磷酸肌酸转移给ADP，快速地补充ATP。在许多无脊椎动物（例如软体动物和节肢动物）中，磷酸精氨酸是激活的磷酰基团的来源。辅酶I（NAD）和辅酶II（NADP）以氢原子和电子的形式将自由能转移给生物合成需能反应。在标准条件下，NADH氧化所释放出的能量是-220KJ/mol，足可以驱动几个ATP分子的形成。尼克酰胺腺嘌呤核苷高能化合物在新陈代谢中的重要作用高能化合物在新陈代谢中的重要作用FMN（黄素腺嘌呤单核苷酸）和FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸）在呼吸链中起传递H和电子的作用。FAD高能化合物在新

8、陈代谢中的重要作用FAD+-CH2-CH2-FADH2+-CH=CH-高能化合物在新陈代谢中的重要作用辅酶A（coenzymeA）它由腺嘌呤、D-核糖、磷酸、焦磷酸、泛酸和巯基乙胺组成。巯基是CoA的活性基团。它在酶促反