13 第八章 新陈代谢总论.ppt

第1页：第八章代谢总论

• 有关概念
• 新陈代谢的特点与调节
• 新陈代谢的研究方法
• 生物体内能量代谢

第2页：一、有关概念

• 有关概念
• 新陈代谢(代谢Metabolism )营养物质在生物体内所经历的一切化学变化总称为。实质是:错综复杂的化学反应相互配合,彼此协调,对周转环境高度适应而成的一个有规律的总过程。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

第3页：同一种物质

• 同一种物质,分解代谢和合成代谢途径一般是不同。使代谢增加了灵活性和应变能力
• 其过程是高度协调、高度整合。2.代谢过程:消化吸收、中间代谢及代谢产物的排泄。(底物、中间产物(代谢物)和最终产物)
• 主要代谢途径具有共同规律的途径,在生物界具有相当普遍性。4.新陈代谢的功能:获得营养;转变为元件;组成大分子;形成或分解生物分子;提供所需能量

第4页：特点•在温和条件下进行

• 特点
• 在温和条件下进行(由酶催化);
• 步骤繁多、彼此协调,逐步进行,有严格顺序性;
• 各代谢途径相互交接,形成物质与能量的网络化交流系统
• 精密的调控机制保证机体最经济地利用物质和能量
• 各代谢途径之间存在许多重复出现的基元(通用活化载体).
• 新陈代谢的调节分子水平、细胞水平和整体水平。基因表达的调控。主要有三个环节:酶量的调节(转录水平)酶活性的调节(变构、共价)反应底物的调节
• 新陈代谢的特点与调节

第5页：代谢途径与酶缺欠示意

• A B C D E F Thr Ileenzyme1

第6页：三、新陈代谢的研究方法

• 新陈代谢的研究方法(在体内或体外)
• 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
• 研究方法
• 使用酶的抑制剂:A B C D
• 利用遗传缺欠症: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
• 研究水平体内(in vivo):生物整体,整体器官,微生物细胞群体外(in vitro):组织切片,匀浆液,提取液

第7页：四、生物体内能量代谢

• 生物体内能量代谢
• 代谢的能量来源和转化
• 高能化合物的概念
• 高能磷酸化合物
• ATP的结构特性
• ATP在能量转运中的地位和作用
• 磷酸肌酸、磷酸精氨酸的贮能作用
• 分解代谢产生ATP
• ATP的利用公式28页(34,39)第31页

第8页：自由能与热力学相关知识

• 相关知识
• 内能(U或E)、焓(H)、熵(S)
• 能的两种形式:热能与自由能G(体内化学反应释放的能量,可在恒温恒压下做功),一反应体系的自由能变化只取决于产物与反应物的自由能之差
• 自由能变化
• 标准自由能变化G0和G0′
• 偶联化学反应标准自由能变化的可加性反应能否进行的自发性是:当G为负值时,反应才能自发进行。G为零时反应达到平衡点;当G为正值时,反应不能自发进行,必须给参加反应分子提供活化能。G = H –T S

第9页：代谢的能量来源和转化

• 生物体是一个开放体系(open system),不断地和环境进行物质与能量的交换
• 生物体所需的能量,间接或直接地,都来源于太阳能(solar energy)
• 自养生物吸收太阳能转化为化学能,贮存于化合物中;异养生物通过分解这些化合物获得化学能

第10页：高能化合物的概念一般将水解时能够释放21

• 高能化合物的概念一般将水解时能够释放21 kJ /mol(5千卡/mol)以上自由能的化合物称为高能化合物。高能键:在分子中用“~”表示。高能化合物磷酸化合物非磷酸化合物磷氧型磷氮型硫酯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

第11页：几种常见的高能键及高能化合物

• 磷氧键型(—O~P)
• 氮磷键型(-N~P)
• 硫酯键型(-C~S或-O ~S)
• 甲硫键型(CH3~ S)这些化合物水解后形成的产物都含有很少的自由能,所以说它们都有很高的基团转移势能

第12页：高能磷酸化合物

• 通过磷酸酐键水解释放出大于20.92千焦/摩尔的自由能的有机磷酸化合物
• 磷酸化合物在生物体的换能过程中占有重要地位
• ATP是生物细胞中最重要的高能磷酸酯类化合物
• ATP的磷酸基团转移势能处于所列磷酸化合物的中间部位。36页表

第13页：ATP的结构特性酸酐键磷酯键

• ATP的结构特性酸酐键磷酯键----ATP4-+H2OADP3-+HPO2-+H+4

第14页：ATP在能量转运中的地位和作用

• ATP水解释放的能量,可推动一个在热力学上不利的反应,使之能够顺利进行。“共同中间体作用”,传递能量能量代谢实质:ATP的形成与裂解

第15页：磷酸肌酸、磷酸精氨酸的贮能作用

• 磷酸肌酸、磷酸精氨酸的贮能作用ATP在传递能量方面起着转运站的作用。成人一日内需消耗40kg的ATP,在激烈运动时,ATP的利用率每分钟可达到0.5kg。D F + H + 能生物体的做功、需能反应等。ATPADP+PiADP+Pi + 能ADP+磷酸肌酸肌酸+肌酸激酶

第16页：分解代谢产生ATP(5)ATP的利用

• 分解代谢产生ATP
• ATP的利用

第17页：本章小结

• 新陈代谢的特点
• ATP在代谢中的地位思考题下册第22页:2,6第44页3,4,6