代谢引论和生物能学概述

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1、第1章代谢引论和生物能学概述主要内容：介绍新陈代谢的概念和研究方法，生物能力学的基本内容和高能化合物的概念和特点。目录第一节新陈代谢通论第二节新陈代谢研究方法第三节生物能学简介第四节高能化合物第一节新陈代谢通论一、新陈代谢概念二、能量代谢在新陈代谢中的重要地位三、新陈代谢的调节四、代谢中常见的有机反应一、新陈代谢的概念新陈代谢（metabolism）是生命最基本的特征之一，泛指生物与周围环境进行物质交换、能量流动和信息传递的过程。生物一方面不断地从周围环境中摄取能量和物质，通过一系列生物反应转变成自身组织成分，即所谓同化作用（assimilation）；另一方面，将原有的组

2、成成份经过一系列的生化反应，分解为简单成分重新利用或排出体外，即所谓异化作用（dissimilation），通过上述过程不断地进行自我更新。特点：特异、有序、高度适应和灵敏调节、代谢途径逐步进行。CellsneedenergytodoalltheirworkTogenerateandmaintainitshighlyorderedstructure(biosynthesisofmacromolecules)TogenerateallkindsofmovementTogenerateconcentrationandelectricalgradientsacrosscellme

3、mbranesTomaintainabodytemperatureTogeneratelightinsomeanimalsThe“energyindustry”(production,storageanduse)iscentraltotheeconomyofthecellsociety!LivingorganismsuseenergyextractedfromnutrientsorsunlightPotentialenergyEnergytransductionsaccomplishworkNutrientsinenvironment(complexmoleculessuc

4、hassugars,fats)SunlightChemicalsynthesisMechanicalworkOsmoticandelectricalgradientsHeatproductionGeneticinformationtransferTheenergyneedsofvirtuallyallorganismsareprovided,directlyorindirectly,bysolarenergy新陈代谢的概念及内涵小分子大分子合成代谢（同化作用）需要能量释放能量分解代谢（异化作用）大分子小分子物质代谢能量传递新陈代谢信息交换生物界能量传递及转化总过程太阳电子传

5、递合成分解电子传递光合作用呼吸作用生命现象自养细胞异养细胞ATPADPCO2+H2O(CH2O)+O2ATPADP（光能）（电能）（化学能）（化学能）（电能）（化学能）生物合成机械功主动运输生物发光生物发电生物发热NAD+,NADP+,FMNandFADarethecommonlyusedelectroncarriers.NAD+andNADP+aredinucleotidesabletoaccept/donateahydrideion(thuswith2e-)foreachroundofreduction/oxidation.NAD+andNADP+caneasilydi

6、ffuseoutoftheenzymes.NAD+generallyfunctionsincatabolicreactions,whereasNADPHisalwayspartofananabolicreaction.NAD:NicotinamideAdenineDinucleotideNADP:NicotinamideAdenineDinucleotidePhosphateNicotinamideFMN:FlavinMonoNucleotideFAD:FlavinAdenineDinucleotideReactivesites三、新陈代谢的调节分子水平细胞水平整体水

7、平生物机体的新陈代谢是一个完整的整体，机体代谢的协调配合，关键在于它存在有精密的调节机制。代谢的调节使生物机体能适应其内、外复杂的变化环境，从而得以生存。这种精密的调节机制是生物在长期演化中获得的。代谢调节可分为三个不同水平：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第二节新陈代谢研究方法一、同位素示踪法（胆固醇分子中C原子来源于乙酰辅酶A）二、酶抑制剂的应用（酵母的酒精发酵）三、气体测量法（味精发酵中发酵液内谷氨酸含量）四、核磁共振波谱法（人体