代谢总论生物能学ppt课件.ppt

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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)

2、。主要谢途径(centralmetabolicpathway)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

3、不是一步完成,由一系列的中间代谢过程所组成,反应数目虽多,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AT

4、P和还原的电子载体(NADH、NADPH和FADH2),其余的作为热量散失。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

5、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

6、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

7、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

8、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

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