第1920章代谢总论.ppt

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1、第第19-20章章 代谢总论代谢总论 生物体的化学组成生物体的化学组成n糖、脂、蛋白、酶、维生素、核酸、激素糖、脂、蛋白、酶、维生素、核酸、激素n基本结构：一级与高级基本结构：一级与高级n基本性质：物理、化学基本性质：物理、化学n生理功能与作用机制生理功能与作用机制n基本概念与基本规律基本概念与基本规律温故知新温故知新代谢的主要内容代谢的主要内容n物质与能量代谢物质与能量代谢：糖、脂、蛋白、核酸代谢糖、脂、蛋白、核酸代谢、氧化磷酸化、氧化磷酸化n信息代谢信息代谢：复制、转录、翻译等：复制、转录、翻译等n代谢调控代谢调控1 概述 1.1 定义定义代谢代谢(metabolism)又称新陈代谢，是生

2、物体又称新陈代谢，是生物体内所有化学变化的总称。内所有化学变化的总称。包括合成代谢包括合成代谢(同化作用同化作用)和分解代谢和分解代谢(异化作用异化作用)。新陈代谢新陈代谢(metabolism)合成代谢合成代谢（同化作用）（同化作用）分解代谢分解代谢（异化作用）（异化作用）生物小分子合成为生物小分子合成为生物大分子生物大分子需要能量需要能量释放能量释放能量生物大分子分解为生物大分子分解为生物小分子生物小分子能量能量代谢代谢物质代谢物质代谢1.2 1.2 代谢途径代谢途径:完成某一代谢过程的一组相互衔接的酶促反应。完成某一代谢过程的一组相互衔接的酶促反应。1.3 1.3 代谢途径的特点代谢途径

3、的特点 没有完全可逆的代谢途径。没有完全可逆的代谢途径。代谢途径的形式是多样的。代谢途径的形式是多样的。有直线型的，有分支型的，也有环形的。有直线型的，有分支型的，也有环形的。柠檬酸循环柠檬酸循环 代谢途径有确定的细胞定位。代谢途径有确定的细胞定位。区室化区室化糖酵解糖酵解细胞质细胞质三羧酸循环三羧酸循环线粒体基质线粒体基质氧化磷酸化氧化磷酸化线粒体内膜线粒体内膜 代谢途径是相互沟通的。代谢途径是相互沟通的。代谢网络代谢网络协调进行，相互转化。协调进行，相互转化。代谢途径之间有能量关联。代谢途径之间有能量关联。合成代谢消耗能量，分解代谢释放能量。合成代谢消耗能量，分解代谢释放能量。代谢途径的流

4、量可调控。代谢途径的流量可调控。通过控制酶的活力与数量来实现。通过控制酶的活力与数量来实现。限速酶限速酶反馈抑制反馈抑制2 2 合成代谢合成代谢 2.1 2.1 阶段性和趋异性阶段性和趋异性阶段性：阶段性：简单的无机分子简单的无机分子生物小分子生物小分子生物大分子生物大分子 各种生物结构各种生物结构趋异性：趋异性：随着合成代谢阶段的上升，倾向于产随着合成代谢阶段的上升，倾向于产生种类更多的产物。生种类更多的产物。2.2 2.2 营养依赖性营养依赖性必需的：必需的：人类不能自己合成，只能从食物中摄取的物质。人类不能自己合成，只能从食物中摄取的物质。n1010种必需氨基酸种必需氨基酸n维生素维生素

5、n某些高不饱和脂肪酸某些高不饱和脂肪酸2.3 2.3 需要能量推动需要能量推动合成代谢需要消耗能量。合成代谢需要消耗能量。合成生物小分子的能量直接来自合成生物小分子的能量直接来自ATPATP和和NADPHNADPH，合成生物大分子直接来自核苷三磷酸。合成生物大分子直接来自核苷三磷酸。主要用于活化前体或构件分子，以及用于还原步骤等。主要用于活化前体或构件分子，以及用于还原步骤等。模板指导组装模板指导组装：以先在的信息分子为模板。：以先在的信息分子为模板。2.4 2.4 信息来源信息来源信息信息模板的序列模板的序列能量能量活化的构件分子或活化的构件分子或ATPATP自我组装过程：自我组装过程：一级

6、结构一级结构高级结构高级结构信息信息一级结构一级结构能量能量非共价作用力非共价作用力（组装过程中释放的自由能）（组装过程中释放的自由能）酶促组装酶促组装其信息指令来自酶分子，不需要模板。其信息指令来自酶分子，不需要模板。n三个阶段：三个阶段：生物大分子生物大分子乙酰辅酶乙酰辅酶A水解水解构件分子构件分子氧化氧化氧化氧化二氧化碳和水二氧化碳和水 随着结构层次的降低，倾向产生少数共同的分解产随着结构层次的降低，倾向产生少数共同的分解产物，即具有物，即具有趋同性趋同性。3 分解代谢分解代谢 3.1 阶段性和趋同性阶段性和趋同性乙酰乙酰CoA能量能量3.2 各个阶段的能量释放各个阶段的能量释放第一阶段

7、：第一阶段：放能很少放能很少第二阶段：第二阶段：1/3推动推动ATP和和NADPH的合成的合成第三阶段：第三阶段：主要用于主要用于ATP的的合成。合成。高能化合物高能化合物磷氧键型磷氧键型氮磷键型氮磷键型硫酯键型硫酯键型甲硫键型甲硫键型4.14.1高能化合物高能化合物4 代谢中的能量代谢中的能量P34a)a)酰基磷酸化合物酰基磷酸化合物CH3COOPOO-O-乙酰磷酸乙酰磷酸10.1千卡千卡/摩尔摩尔COCHOCH2OHOPOO-O-POO-O-3-磷酸甘油酸磷酸磷酸甘油酸磷酸11.8千卡千卡/摩尔摩尔 磷氧键型磷氧键型(-O-P-)b)b)焦磷酸化合物焦磷酸化合物O-POO-O POO-O-

8、焦磷酸焦磷酸7.3千卡千卡/摩尔摩尔许多放能和需能反应以许多放能和需能反应以ATP相偶联。相偶联。Glu +氨氨 Gln GluATP ADP谷氨酰磷酸谷氨酰磷酸PiNH3谷氨酰胺谷氨酰胺其它高能化合物其它高能化合物 三磷酸鸟苷（三磷酸鸟苷（GTPGTP）参与蛋白质合成；参与蛋白质合成；三磷酸尿苷（三磷酸尿苷（UTPUTP）参与多糖合成；参与多糖合成；三磷酸胞苷（三磷酸胞苷（CTPCTP）参与脂类合成。参与脂类合成。c)c)烯醇式磷酸化合物烯醇式磷酸化合物磷酸稀醇式丙酮酸磷酸稀醇式丙酮酸14.8千卡千卡/摩尔摩尔OPOOCOOHCOCH2 氮磷键型氮磷键型OPOONHCNHNCH3CH2COO

9、H磷酸肌酸磷酸肌酸10.3千卡千卡/摩尔摩尔OPOONHCNHNCH3CH2CH2CH2CHCOOHNH2磷酸精氨酸磷酸精氨酸7.7千卡千卡/摩尔摩尔磷酸肌酸磷酸肌酸：高能物质高能物质ATP的能量储存库的能量储存库是易兴奋组织如肌肉、脑、神经等经唯一能起暂时储能作用是易兴奋组织如肌肉、脑、神经等经唯一能起暂时储能作用的物质。的物质。转移的唯一途径是转移的唯一途径是ADP-ATP途径。途径。磷酸精氨酸磷酸精氨酸：无脊柱动物（如昆虫）肌肉中的贮能物质。无脊柱动物（如昆虫）肌肉中的贮能物质。能在一定时间内给激烈活动的肌肉细胞提供能量需要，能在一定时间内给激烈活动的肌肉细胞提供能量需要，并维持并维持A

10、TP的水平。的水平。CSCoAR酰基辅酶酰基辅酶A 硫酯键型硫酯键型储存在酰基辅酶储存在酰基辅酶A中的能量被用于中的能量被用于酰基的转移。酰基的转移。甲硫键型甲硫键型S-腺苷甲硫氨酸腺苷甲硫氨酸4.2 ATP(腺苷三磷酸腺苷三磷酸,adenosine triphosphate),adenosine triphosphate)ATP+HATP+H2 2O O ADP+Pi ADP+Pi G G-30.57kJ-30.57kJmol mol ATP+HATP+H2 2O O AMP+PPi AMP+PPi G G-30.57kJ-30.57kJmolmolPPi+HPPi+H2 2O O 2Pi2

11、Pi G G-33.49kJ-33.49kJmolmol ATPATP所释放的自由能可以直接用于推动体内任何所释放的自由能可以直接用于推动体内任何一种需要输入自由能的反应一种需要输入自由能的反应.ATP的“共同中间体作用”P36ATP是自由能的直接供应体而不是贮存形式。是自由能的直接供应体而不是贮存形式。动态平衡动态平衡5 5 代谢调节代谢调节n代谢过程是一系列酶促反应，可通过酶活代谢过程是一系列酶促反应，可通过酶活性和数量进行调节。性和数量进行调节。如别构调节、共价调节、同工酶、诱导酶、如别构调节、共价调节、同工酶、诱导酶、多酶体系等调节。多酶体系等调节。n神经和激素的调节也起着重要作用。神经和激素的调节也起着重要作用。代谢是动态的代谢是动态的:生物体内总是同时进行着分解代谢与合成代生物体内总是同时进行着分解代谢与合成代谢，分解老化的生物分子并合成新的分子谢，分解老化的生物分子并合成新的分子来代替。来代替。即使体重保持不变，代谢也在不断地进行。即使体重保持不变，代谢也在不断地进行。名词解释名词解释n腺苷三磷酸（腺苷三磷酸（ATP，adenosine triphosphate）