生物化学7代谢总论 课件.ppt

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1、第七章 代谢总论,新陈代谢（metabolism）是生物与外界环境进行物质与能量交换的全过程。即：生物体内所经历的一切化学变化。包括消化、吸收、中间代谢及排泄等阶段。,一、新陈代谢概念,1. 新陈代谢,2 合成代谢与分解代谢,小分子 大分子合成代谢（同化作用）(anabolism) 需要能量 释放能量分解代谢（异化作用） (catabolism) 大分子 小分子,物质代谢,能量代谢,新陈代谢,3、 新陈代谢的特点：,1.代谢反应在比较温和的条件下进行;2.新陈代谢的化学反应往往具有一系列的中间过程，有严格顺序性；3.新陈代谢的化学反应具有灵活的自我调节；4.生物的代谢体系是在长期的进化过程中逐

2、步完善的，不同生物体内的基本代谢过程十分相似。,4、中间代谢,新陈代谢包括物质的消化吸收、在细胞内的化学变化和代谢产物的排泄。物质进入细胞后，在细胞内所发生的酶促反应过程，称为中间代谢（intermediary metabolism）。（这是代谢活动的主体，也是代谢研究的主要内容）。,代谢途径（metabolic pathways）：由一系列生化反应组成的代谢过程。代谢物（metabolite): 代谢途径中反应物、中间物以及产物。中心代谢途径 (central metabolic pathways) ：在生物体中，联系多种中间代谢的共同的代谢途径部分（具有共同的规律），就构成了一个中心代谢途

3、径。,二、高能键及高能化合物 能量代谢是新陈代谢中一个重要的组成部分。 ATP在能量代谢中起重要作用。1、高能键（high-energy bond）高能键是1941年Fritz Lipman提出的一个概念，用“”表示，是指其结构不稳定，性质活泼，自发水解或基团转移的趋势很强，当其发生水解或基团转移反应时，释放的自由能很多。细胞中重要的高能键：高能磷酸键和高能硫脂键。,2、高能化合物概念及种类,生化反应中，在水解时或基团转移反应中可释放出大量自由能（20.92千焦/摩尔，5千卡/摩尔）的化合物称为高能化合物。,酰基磷酸化合物磷氧键型 焦磷酸化合物 烯醇式磷酸化合物氮磷键型 硫酯键型甲硫键型,按键

4、型分四类,(A)酰基磷酸化合物,氨甲酰磷酸,酰基腺苷酸,氨酰基腺苷酸,H,3,N,+,C,O,O,P,O,O,-,O,-,R,C,H,C,O,O,P,O,O,O,-,A,N,+,H,3,（1）磷氧键型,（1）磷氧键型（O-P),(A)酰基磷酸化合物,1,3-二磷酸甘油酸,乙酰磷酸,C,H,3,C,O,O,P,O,O,-,O,-,C,O,C,H,O,C,H,2,O,H,O,P,O,O,-,O,-,P,O,O,-,O,-,（B）焦磷酸化合物,ATP（三磷酸腺苷）,焦磷酸,O,-,P,O,O,-,O,P,O,O,-,O,-,（C）烯醇式磷酸化合物,磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）,磷氧键型：酰基磷酸化合物

5、、焦磷酸化合物、烯醇式磷酸化合物,O,P,O,O,C,O,O,H,C,O,C,H,2,（2） 氮磷键型（如胍基磷酸化合物）,磷酸肌酸,磷酸精氨酸,这两种高能化合物在生物体内起储存能量的作用。,H,O,P,O,O,N,H,C,N,H,N,C,H,3,C,H,2,C,O,O,H,O,P,O,O,N,H,C,N,H,N,C,H,2,C,H,2,C,H,2,C,H,C,O,O,H,N,H,2,（3）硫酯键型,酰基辅酶A,R,C,O,S,C,o,A,（4） 甲硫键型,S-腺苷甲硫氨酸,C,O,O,-,C,H,N,H,3,+,C,H,2,C,H,2,S,+,H,3,C,A,3、ATP的特点,在pH=7环境

6、中，ATP分子中的三个磷酸基团完全解离成带4个负电荷的离子形式（ATP4-），具有较大势能，加之水解产物稳定，因而水解自由能很大（G=-30.5千焦/摩尔）。,ATP4- + H2O ADP3- + Pi2- + H+ G -30.5kJMOL-1,ATP3- + H2O AMP2- + Pi2- + H+ G -33.1kJMOL-1,ATP的特殊作用, ATP是细胞内的“能量通货” ATP是细胞内磷酸基团转移的中间载体,GTP对G蛋白的活化、蛋白质生物合成、蛋白质的寻靶、蛋白质的转运等作为推动力提供自由能；UTP在糖原合成中起活化葡萄糖分子的作用；CTP在合成磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺以及合

7、成纤维素中起推动作用等。,4、其他供能核苷酸-GTP、UTP、CTP。,5 .高能磷酸健的贮存,贮能物质,脊椎动物：磷酸肌酸(phosphocreatine)无脊椎动物：磷酸精氨酸(phosphoarginine)细菌：多聚偏磷酸,一)代谢研究的目的：1. 搞清楚序列反应中的每一步反应的化学通路。2. 搞清代谢序列的调节,三、新陈代谢的研究方法,示踪法（化合物示踪、同位素示踪）抗代谢物和酶抑制剂的利用体内试验（in vivo）和体外试验（in vitro）遗传缺陷与营养缺陷突变体法 核磁共振波谱法,二）研究方法,物质代谢的学习必须要牢固掌握反应物的结构；并理解发生反应的机制；发生反应的场所；反应的关键酶；能量的变化；代谢的调控等内容。,