《代谢引论》PPT课件.ppt

最终成绩最终成绩:平时平时 20%期中考试期中考试 10%期末考试期末考试 70%生物化学生物化学II第一章第一章 代谢引论代谢引论 主主要要内内容容：介介绍绍新新陈陈代代谢谢的的概概念念和研究方法。和研究方法。第一节第一节 新陈代谢通论新陈代谢通论一、一、新陈代谢新陈代谢概念概念二、能量代谢在新陈代谢中的二、能量代谢在新陈代谢中的重要地位重要地位三、新陈代谢的三、新陈代谢的调节调节 一、新陈代谢的概念一、新陈代谢的概念 新新陈陈代代谢谢（metabolism）是是生生命命最最基基本本的的特特征征之之一一，泛泛指指生生物物与与周周围围环环境境进进行行物物质质交交换换、能能量量交交换换和和信信息息交交换换的的过过程程。生生物物一一方方面面不不断断地地从从周周围围环环境境中中摄摄取取能能量量和和物物质质，通通过过一一系系列列生生物物反反应应转转变变成成自自身身组组织织成成分分，即即所所谓谓同同化化作作用用（assimilation）；另另一一方方面面，将将原原有有的的组组成成成成份份经经过过一一系系列列的的生生化化反反应应，分分解解为为简简单单成成分分重重新新利利用用或或排排出出体体外外，即即所所谓谓异异化化作作用用（dissimilation），通通过过上上述述过过程程不不断断地地进行自我更新。进行自我更新。特特点点：特特异异、有有序序、高高度度适适应应和和灵灵敏敏调调节节、代代谢谢途途径逐步进行径逐步进行新陈代谢的概念及内涵新陈代谢的概念及内涵 小分子小分子 大分子大分子合成代谢合成代谢（同化作用）（同化作用）需要能量需要能量 释放能量释放能量分解代谢分解代谢（异化作用）（异化作用）大分子大分子 小分子小分子物物质质代代谢谢能能量量代代谢谢新新陈陈代代谢谢信信息息交交换换新陈代谢的特点1 1、整体性、整体性(integration)糖类糖类 脂类脂类蛋白质蛋白质 水水 无机盐无机盐维生素维生素 各种物质代谢之间互有联系，相互依存各种物质代谢之间互有联系，相互依存 消化吸收消化吸收中间代谢中间代谢废物排泄废物排泄2 2、代谢的可调节性、代谢的可调节性机体有精细的调节机制，机体有精细的调节机制，调节代谢的强度、方向调节代谢的强度、方向和速度和速度内外环境不内外环境不断变化断变化影响机体代谢影响机体代谢适应环境适应环境的变化的变化3 3、各组织、器官物质代谢各、各组织、器官物质代谢各具特色具特色结构不同结构不同所含有酶系的所含有酶系的种类不同、含种类不同、含量不同量不同不同的组织、不同的组织、器官器官代谢途径不代谢途径不同、功能各同、功能各异异4 4、各种代谢物均具有各自共、各种代谢物均具有各自共同的代谢池同的代谢池例如：例如：消化吸收的糖消化吸收的糖 肝糖原分解肝糖原分解异生的糖异生的糖各各种种组组织织血血 糖糖5 5、动态平衡、动态平衡生物体虽然从表面上看，保持着恒定状态，但生物体虽然从表面上看，保持着恒定状态，但实际上并不是恒定不变的。生物有机体不断的实际上并不是恒定不变的。生物有机体不断的进行新陈代谢，体内各种物质不断更新。进行新陈代谢，体内各种物质不断更新。1952年年 “动态生物化学动态生物化学”6 6、ATPATP是机体能量利用的共同形式是机体能量利用的共同形式营养物营养物分解分解释放释放能量能量ADP+PiATP直直接接供供能能Universal currency of free energy二、二、生生物物界界能能量量传传递递及及转转化化总总过过程程太太 阳阳电子传递电子传递合成合成分解分解电子传递电子传递光光合合作作用用呼呼吸吸作作用用生生命命现现象象自自养养细细胞胞异异养养细细胞胞ATPADP(CH2O)+O2(CO2)+H2OATPADP（光（光 能）能）（电（电 能）能）（化（化 学学 能）能）（化（化 学学 能）能）（电（电 能）能）（化（化 学学 能）能）生物合成生物合成机机 械械 功功主动运输主动运输生物发光生物发光生物发电生物发电生物发热生物发热脂肪脂肪葡萄糖、葡萄糖、其它单糖其它单糖三羧酸三羧酸循环循环电子传递电子传递（氧化）（氧化）蛋白质蛋白质脂肪酸、甘油脂肪酸、甘油多糖多糖氨基酸氨基酸乙酰乙酰CoAe-磷酸化磷酸化+Pi 小分子化合物小分子化合物分解成共同的分解成共同的中间产物（如中间产物（如丙酮酸、乙酰丙酮酸、乙酰CoA等）等）共同中间物进共同中间物进入三羧酸循环入三羧酸循环,氧化脱下的氢由氧化脱下的氢由电子传递链传递电子传递链传递生成生成H2O，释放，释放出大量能量，其出大量能量，其中一部分通过磷中一部分通过磷酸化储存在酸化储存在ATP中。中。大分子降解大分子降解成基本结构成基本结构单位单位 生物体内能量生物体内能量产生的三个阶段产生的三个阶段代谢调节普遍存在于生物界，是生物的重要特征。代谢调节普遍存在于生物界，是生物的重要特征。单细胞生物单细胞生物主要通过细胞内代谢物浓主要通过细胞内代谢物浓度的变化，对酶的活性及度的变化，对酶的活性及含量进行调节，这种调节含量进行调节，这种调节称为称为原始调节原始调节或或细胞水平细胞水平代谢调节代谢调节。三、新陈代谢的调节三、新陈代谢的调节高等生物高等生物 三级水平代谢调节三级水平代谢调节细胞水平代谢调节细胞水平代谢调节（主要是酶水平的调节主要是酶水平的调节主要是酶水平的调节主要是酶水平的调节）激素水平代谢调节激素水平代谢调节高等生物在进化过程中，出现了专司调节功能的内高等生物在进化过程中，出现了专司调节功能的内分泌细胞及内分泌器官，其分泌的激素可对其他细胞发分泌细胞及内分泌器官，其分泌的激素可对其他细胞发挥代谢调节作用。挥代谢调节作用。整体水平代谢调节整体水平代谢调节在中枢神经系统的控制下，或通过神经纤维及神经在中枢神经系统的控制下，或通过神经纤维及神经递质对靶细胞直接发生影响，或通过某些激素的分泌来递质对靶细胞直接发生影响，或通过某些激素的分泌来调节某些细胞的代谢及功能，并通过各种激素的互相协调节某些细胞的代谢及功能，并通过各种激素的互相协调而对机体代谢进行综合调节。调而对机体代谢进行综合调节。第二节第二节 新陈代谢研究方法新陈代谢研究方法一、同位素示踪法一、同位素示踪法二、酶抑制剂的应用二、酶抑制剂的应用三、气体测量法三、气体测量法四、核磁共振波谱法四、核磁共振波谱法五、利用遗传缺陷症研究代谢途径五、利用遗传缺陷症研究代谢途径一、同位素示踪法一、同位素示踪法例如：例如：1945年，用年，用14C和和15N标记乙酸和甘氨酸证标记乙酸和甘氨酸证明血红素的全部明血红素的全部C和和N都来源于甘氨酸和乙酸。都来源于甘氨酸和乙酸。二、酶抑制剂的应用二、酶抑制剂的应用葡萄糖葡萄糖ATPADPMg2+己糖激酶己糖激酶6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖己糖异构酶己糖异构酶6-6-磷酸果糖磷酸果糖ATPADPMg2+6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-11,6-1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛+醛缩酶醛缩酶碘乙酸碘乙酸抑制抑制三、气体测量法三、气体测量法瓦氏呼吸器瓦氏呼吸器谷氨酸谷氨酸-氨基丁酸氨基丁酸+CO+CO2 2谷氨酸脱羧酶谷氨酸脱羧酶工业生产应用：工业生产应用：通过测量通过测量CO2的量来监测谷氨酸的含量。的量来监测谷氨酸的含量。四、核磁共振波谱法（四、核磁共振波谱法（NMR）核磁共振实验示意图核磁共振实验示意图核磁共振波谱法（核磁共振波谱法（NMR）表明人体代谢随机体的活动发生动态变化，也表明表明人体代谢随机体的活动发生动态变化，也表明肌肉运动时肌肉运动时ATP的恒定水平是磷酸肌酸维持的。的恒定水平是磷酸肌酸维持的。五、利用遗传缺陷症研究代谢途径五、利用遗传缺陷症研究代谢途径e.g.利用红色面包霉精氨酸合成缺陷型利用红色面包霉精氨酸合成缺陷型研究精氨酸合成途径研究精氨酸合成途径ABCDArgE1E2E3E4精氨酸合成过程中的酶都可能发生突变而导致在不同步骤上精氨酸合成过程中的酶都可能发生突变而导致在不同步骤上的酶缺失。对于这些突变性，只有在培养基中添加有关酶作的酶缺失。对于这些突变性，只有在培养基中添加有关酶作用的产物，用的产物，Arg合成才能正常进行，维持正常生长。这类不合成才能正常进行，维持正常生长。这类不同的缺陷型使得能一步步阐明精氨酸的生物合成。同的缺陷型使得能一步步阐明精氨酸的生物合成。