生物能学和生物氧化

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1、第6章代谢总论及生物能6.1新陈代谢的概念及研究方法6.2高能磷酸化合物6.3生物氧化16.1新陈代谢的概念及研究方法一、新陈代谢概念、实质及功能(代谢Metabolism)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。包括：分解、合成、能量转化等。实质：错综复杂的化学反应相互配合，彼此协调，对周围转环境高度适应而成的一个有规律的总过程。2一、新陈代谢概念、实质及功能代谢的功能：从环境中获得营养转变为自身需要的结构元件装配成自身的大分子形成或分解生物特殊功能所需的生物分子提供生命所需的一切能量3

2、区别几个概念：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4类型新陈代谢合成代谢（同化作用）分解代谢（异化作用）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生物小分子合成为生物大分子需要能量同一种物质，分解代谢和合成代谢选择不同的途径，使代谢增加了灵活性和应变能力。同一种物质的两种过程并非都是在细胞的相同部位进行。两用代谢途径。5二、新陈代谢的特点与调节6Ametab

3、olicmap,ByD.E.Nicholson,UniversityofLeeds,U.K.71.新陈代谢的特点步骤繁多、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。在温和条件下进行(由酶催化)。82.新陈代谢的调节分子水平（反应物、产物）细胞水平（反应的定位,代谢途径分隔控制）整体水平（激素和神经调节，合理分工安排）基因表达的调控9三、新陈代谢的研究方法（一）体内、体外研究方法1、体内研

4、究是指生物体在正常生理条件下，在神经、体液等调节机制下研究代谢过程，比较接近生物体的实际情况。体内试验为物质中间代谢过程的明确提供了重要的依据。例如，脂肪酸的β-氧化学说就是通过体内试验提出的。2、体外研究离体器官；组织切片；组织匀浆为细胞、细胞器、及细胞抽提物来研究。例如：TCA、鸟苷酸循环等。10（二）同位素示踪法11（三）代谢途径阻断法（使用酶的抑制剂）12通过研究与某个不正常的酶有关系的基因的突变也可以提供有价值的信息，某些突变是致死的，不能传给下一代，而有些突变是后代容忍的。对这些突变的生物体的研究有助

5、于鉴别出代谢途径中的酶和中间代谢物。（四）利用基因突变研究代谢13（五）NMR法(NuclearMagneticResonance：核磁共振）146.2生物能及高能化合物（一）生物能概念：是一种能够被生物细胞直接利用的特殊能量形式。化学本质：是存储于ATP分子焦磷酸键中的化学能。一般将水解时能够释放20.9kJ/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（二）高能化合物15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1.常见的高能键及高能化合

6、物2.高能磷酸化合物（1）ATP（2）磷酸肌酸、磷酸精氨酸16(1)磷氧键型（-O~P)酰基磷酸化合物C－O～P－O-OOHC－OHCH2－O－P－O-O-O1,3－二磷酸甘油酸O-磷酸稀醇式化合物焦磷酸化合物磷酸稀醇式丙酮酸无机焦磷酸17(2)氮磷键型(-N~P)胍基磷酸化合物HN～P－O-OO-C＝NHN－CH3CH2－COO-磷酸肌酸HN～P－O-OO-C＝NHNH(CH2)3HC－NH3+COO-磷酸精氨酸18(3)硫酯键型(-C~S或-O~S)HOHCH2OHHHHNH2NHNNCHN9-O－S～O－P

7、－OOOO-O-腺苷-5’-磷酰硫酸R－C～SCoAO酰基辅酶A19(4)甲硫键型(CH3~S)COO-HC－NH3+CH2CH2H3C～S－腺苷+S－腺苷甲硫氨酸20（1）ATPADP＋PiATP瞬时自由能供体，不是能量存储形式。ATP、ADP和Pi在细胞内处于动态平衡状态，ATP、ADP循环速率非常快。21ATP的特殊作用ATP末端磷酸基团水解可以释放能量，通过酶和其它生物化学反应相偶联，使多数不能自发进行的反应得以顺利进行。ATP与其它高能磷酸酯类化合物的相互转换补充，成为细胞需能活动的自由能供体库。几乎所

8、有的生物需能反应都由ATP释放能量来驱动。ATP在能量代谢过程中起着“共同中间体作用”，是能量的中转站或偶联者。能量代谢实质：ATP的形成与裂解。22ATP与需能生化反应的偶联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。ATPADP+PiA+BC+D酶G>0G<0G<023“共同中间体作用”，传递能量24ATP的利用ATP在能量代谢中的偶