代谢总论-生物能学

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1、代谢总论GeneralIntroductiontoMetabolism新陈代谢简称代谢(metabolism)是指生物体与周围环境进行物质和能量交换的过程，也是活细胞内所有化学变化的总称。包括两种代谢作用:一、新陈代谢的概念生物体内酶催化的化学反应是连续的，前一种酶作用的产物往往是后一种酶作用的底物，这种在代谢过程中连续转变的酶促反应产物统称为中间产物（metabolicintermediates)或简称代谢物（metabolites)。新陈代谢途径中的个别步骤称中间代谢(intermediarymetabolism)。主要谢途径（centr

2、almetabolicpathway)分解代谢（catabolism),也称异化作用(disassimilation)合成代谢（anabolism),也称同化作用（assimilation）每种代谢作用都包含两个方面：物质代谢（substancemetabolism）:物质的合成与分解能量代谢（energeticmetabolism）:能量的转换、储存和释放生长旺盛时：合成代谢分解代谢成长的生物：合成代谢分解代谢衰老或饥饿：合成代谢分解代谢二、代谢作用的特点1.代谢过程所包含的化学反应通常不是一步完成，由一系列的中间代谢过程所组成，反应

3、数目虽多，但有极强的顺序性。2.代谢作用需要温和的条件，绝大多数反应都由酶所催化,代谢过程中连续转变的酶促产物称代谢物。3．代谢作用具有高度灵敏的自我调节。整体水平:主要靠激素或激素伴同神经系统进行的综合调节。细胞水平:主要通过胞内酶布局的区域化而实现分子水平:主要通过酶的反馈抑制和基因表达的调控等实现三、代谢作用中的能量关系分解代谢:是代谢作用的分解过程，有机物（糖、脂和蛋白质）被转化为更小、更简单的终产物（如乳酸、CO2和NH3等），分解代谢释放能量，部分被转化为ATP和还原的电子载体（NADH、NADPH和FADH2），其余的作为热量散

4、失。合成代谢:也称生物合成，小、简单的前体物质形成更大、更复杂的分子，如脂、多糖、蛋白质和核酸等，合成代谢需要能量的输入，通常需要ATP分子磷酸酯键的转移和还原力（NADH、NADPH和FADH2）。根据生物由环境中获得碳的化学形式，生物可分为两大类型：自养生物(Autotrophs)：可利用大气中的CO2作为惟一碳源构建所有含碳分子，如光合细菌和高等植物。异养生物(Heterotrophs)：不能利用大气中的CO2，必须从环境中获得相对复杂的有机碳分子如葡萄糖，如高等动物和多数微生物。许多自养生物可进行光合作用，利用太阳能作为能量来源，而异

5、养生物通过分解自养生物产生的有机营养物获得能量。生物圈中自养生物和异养生物生活在一起，自养生物利用空气中的CO2建造自己的有机生物分子，有些还分解水产生O2；反过来异养生物利用这些有机物作为营养物质，把CO2排放到大气中去，有些在氧化反应中消耗O2产生水。其中C、O2和H2O在自养和异养间不断循环，太阳能是其中的驱动力。太阳是地球上所有生物最根本的能量来源代谢总貌ATP起捕获和贮存能量的作用能量传递系统：ATP,ADP，无机磷以ATP形式贮存的能量有以下作用：（1）提供生物合成所需能量（2）机体活动及肌肉收缩所需能量（3）营养物跨膜运输所需能

6、量（4）DNA,RNA，蛋白质等合成中，保证基因信息正确传递。由分解代谢释放出的化学能，除合成ATP外，还以氢原子和电子的形式供给生物合成的需能反应，其中，辅酶Ⅰ（NAD）、辅酶Ⅱ（NADP）、FMN和FAD在这一过程中起重要作用。烟酰胺（维生素PP）烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（磷酸）（H-：）RR=H：NADR=-PO3：NADP辅酶Ⅰ、辅酶ⅡR..FMN和FAD(VB2)核黄素核黄素单核苷酸核黄素腺嘌呤二核苷酸异咯嗪辅酶A（CoA）在能量代谢中的作用乙酰Co-A形成的硫酯键和ATP的高能磷酸键相似，水解时可释放出大量自由能。许多代谢的终产物都能

7、形成乙酰Co-A。～CH3C～SCoAO辅酶A(VB3)四、代谢中常见的有机化学反应机制基团转移反应氧化-还原反应消除、异构化和重排反应碳-碳键的形成与断裂反应代谢研究所指的活细胞是一种概括的说法，既来自于单细胞、也来自于多细胞生物、还包括病毒和噬菌体等。代谢研究主要是对中间代谢的研究。可以在不同的水平上进行，用生物整体的研究称体内研究，用invivo表示，用组织切片、匀浆、提取液作为材料的研究体称外研究，用invitro表示。五、代谢研究的方法1、酶抑制剂的应用代谢研究主要方法：2、同位素示踪法3、气体测量法4、核磁共振波谱法5、利用遗传缺

8、陷症研究代谢途径酪氨酸氧化酶尿黑酸氧化酶×生物能学(Bioenergetics)一、有关热力学的一些基本概念1.体系、环境、状态2.能的两种主要形式—热与功3.内能