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时间:2020-08-01
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1、第八章代谢导论一、代谢的概念代谢:发生在活细胞内的所有化学反应。分解代谢反应:分解反应可以使生物大分子降解释放出小分子和能量;合成代谢反应:活细胞利用能量,驱动合成代谢反应,合成用于维持和促进细胞生长所需的分子。新陈代谢生物小分子大分子合成代谢需要能量新陈代谢能量代谢物质代谢释放能量分解代谢生物大分子小分子代谢途径代谢途径:一系列有序的反应合称称为代谢途径。线形代谢途径:前一个反应的产物就是下一个反应的底物。环形代谢途径:由一系列酶促反应构成的,反应依次形成一个封闭的环形,如柠檬酸循环。螺旋形代
2、谢途径:一组酶可以重复用于给定分子的链的延伸或降解,如脂肪酸的生物合成。分解代谢分解代谢由三个阶段组成第一个阶段:大分子蛋白质、多糖、脂等降解成小的单体构件分子,例如氨基酸、葡萄糖、甘油和脂肪酸等。第二个阶段,构件分子分解成共同的中间产物,其中最重要的两个化合物是丙酮酸和乙酰CoA。在蛋白质分解代谢中,氨基酸经脱氨作用可生成氨。第三个阶段,乙酰CoA进入柠檬酸循环,分子中的乙酰基被氧化成CO2和H2O。生物氧化的特点和方式生物氧化(biologicaloxidation):糖类、脂肪、蛋白质等有机
3、物质在细胞中进行氧化分解生成CO2和H2O并释放出能量的过程。实质:是需氧细胞在呼吸代谢过程中所进行的一系列氧化还原反应过程。是电子得失,失电子者为还原剂,是电子供体,得电子者为氧化剂,是电子受体1、生物氧化的特点2、生物氧化的方式(三种)、脱羧(CO2的生成)和耗氧(H2O的生成)。3、有机物在体内氧化释能的三个阶段生物氧化的特点反应条件温和,在活细胞内进行的酶促氧化过程水是许多生物氧化反应的氧供体。通过加水脱氢作用直接参于氧化反应。碳的氧化和氢的氧化是非同步进行的。氧化过程中脱下来的氢质子和电
4、子,通过各种载体传递到氧并生成水。氧化过程中能量逐步释放,其中一部分由一些高能化合物(如ATP)截获,再供给机体所需。生物氧化具有严格的细胞内定位,真核生物的生物氧化是在线粒体中进行的生物氧化的方式生物体内的物质氧化包括失电子、加氧和脱氢失电子:电子转移脱氢氧化:生物氧化的主要方式加氧氧化苯丙氨酸酪氨酸O2乳酸脱氢酶脱羧:CO2的生成机制方式:糖、脂、蛋白质等有机物转变成含羧基的中间化合物,然后在酶催化下脱羧而生成CO2。类型:α-脱羧和β-脱羧;氧化脱羧和直接脱羧直接脱羧CH3CCOOHOCH3
5、CHO+CO2丙酮酸脱羧酶HOOCCH2CCOOHαβ草酰乙酸脱羧酶CH3CCOOH+CO2OOCH3COSCoA+CO2CH3-C-COOHO丙酮酸脱氢酶系NAD+NADH+H+CoASH氧化脱羧耗氧:H2O生成的机制代谢物在脱氢酶催化下脱下的氢由相应的氢载体(NAD+、NADP+、FAD、FMN等)所接受,再通过一系列递氢体或递电子体传递给氧而生成H2O。例:CH3CH2OHCH3CHONAD+NADH+H+乙醇脱氢酶2e2H+电子传递链12O2O=H2O分解代谢分解代谢的结果:产物:终产物
6、为CO2、H2O和NH3。化学能:核苷三磷酸如ATP或GTP形式保存还原型辅酶如NADH或FADH2的形式保存合成代谢合成代谢:由少数几种简单前体生成各式各样的生物大分子。先由CO2、H2O和NH3合成构件分子氨基酸、葡萄糖、甘油、脂肪酸等,好象分解代谢的逆过程由构件分子合成生物学功能各异的生物大分子。二、代谢调控一、细胞水平的代谢调节二、体液水平的代谢调节即激素调节三、神经水平的代谢调节细胞水平的调控细胞水平的调控是一种最原始的调节机制,单细胞生物仅靠该机制调节。是高等生物最基础的调控机制。细胞
7、水平调控,主要通过酶来实现,因此也称为酶水平调控或分子水平调控。调控的方式主要有三种:区域定位调节酶活性的调节酶量的调节代谢途径的区域化概念:代谢途径的有关酶类,常常组成酶系,分布于细胞的某一区域或亚细胞结构中,使不同代谢途径在不同细胞或细胞亚结构中进行。区域化的意义:区域化的存在显著影响真核细胞的代谢情况,有利于代谢的调节。例如:脂肪酸的分解与合成分解:脂酰CoA主要过程在线粒体内合成:乙酰CoA主要过程在细胞浆中酶或酶系所在区域酶或酶系所在区域糖酵解酶系TCA酶系磷酸戊糖途径酶系脂肪酸β氧化酶
8、系脂肪酸合成酶系尿素合成酶系胞浆线粒体胞浆线粒体胞浆线粒体和胞浆蛋白质合成酶系DNA聚合酶RNA聚合酶水解酶类粗面内质网细胞核细胞核溶酶体真核细胞内某些酶的区域化分布酶活性调节酶活性调节:酶结构变化,改变酶活性。酶原激活:无活性的酶原经切断部分肽段后变成有活性的酶。如消化道的蛋白酶类。酶的化学修饰:酶分子连接或去掉一定化学基团酶的聚合与解聚:有些寡聚酶通过与一些小分子调节因子结合,引起酶的聚合与解聚,使酶发生活性态与非活性态的转变。变构调节:酶与代谢物结合后引起空间结构变化,改变酶
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