《生物化學(xué)》19 代謝總論

1、第八單元 代謝總論 在上冊書中，我們系統(tǒng)學(xué)習(xí)了構(gòu)成生物體的主要化學(xué)物質(zhì)：糖類、脂類、蛋白質(zhì)、酶、核酸、維生素和激素等的組成、結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)以及生物學(xué)功能。這些物質(zhì)之間有著錯綜復(fù)雜的關(guān)系。營養(yǎng)物質(zhì)在生物體內(nèi)所經(jīng)歷的一切化學(xué)變化總稱為新陳代謝（metabolism）。 新陳代謝的功能有五個方面： (1)從環(huán)境中獲得營養(yǎng)物質(zhì)。 (2)將外界引入的營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)樽陨硇枰慕Y(jié)構(gòu)元件， 即大分子組成的前體。 (3)將結(jié)構(gòu)元件裝配成自身的大分子。 (4)形成或分解生物體特殊功能所需要的生物分子。 (5)提供生命活動所需一切能量。一、分解代謝與合成代謝二、能量代謝在新陳代謝中的重要地位三、輔酶I和輔酶的遞能作

2、用四、FMN和FAD的遞能作用 五、輔酶A在能量代謝中的作用六、新陳代謝的調(diào)節(jié)七、代謝中常見的有機(jī)反應(yīng)機(jī)制八、新陳代謝的研究方法第19章 代謝總論(metabolism)一、分解代謝與合成代謝概念：分解代謝(catabolism) :有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)，不管是從外界環(huán)境獲得的還是自身存儲的，通過一系列反應(yīng)步驟轉(zhuǎn)變成較小的、較簡單物質(zhì)的過程稱為分解代謝。合成代謝(synthesis) :又稱生物合成，是生物體利用小分子的或大分子的結(jié)構(gòu)元件建造成自身大分子的過程。代謝反應(yīng)中的反應(yīng)物或底物又稱代謝物（metabolite).二、能量代謝在新陳代謝中的重要地位 以代謝物質(zhì)為基礎(chǔ)，與物質(zhì)代謝過程相伴隨發(fā)生的，

3、是蘊(yùn)涵在化學(xué)物質(zhì)中的能量轉(zhuǎn)化，統(tǒng)稱為能量代謝(energetic metabolism)。 ATP、ADP和無機(jī)磷酸廣泛存在于生物體的各個細(xì)胞中，起著傳遞能量的作用，因此又稱為能量傳遞系統(tǒng)(energy-transmitting system)。以ATP形式貯存的自由能在生物體內(nèi)提供四方面的能量需要： (1)提供生物合成做化學(xué)功時所需的能量。 (2)是生物體活動以及肌肉收縮的能量來源。 (3)供給營養(yǎng)物質(zhì)逆濃度梯度跨膜運輸?shù)綑C(jī)體細(xì)胞內(nèi)所 需的自由能。 (4)在DNA、RNA和蛋白質(zhì)等生物合成中，保證基因信息 的正確傳遞。 ATP總是處于動態(tài)平衡的周轉(zhuǎn)之中，ATP分子一旦形成，一分鐘之內(nèi)就被利用

4、，嚴(yán)格說ATP不是能量的貯存形式，而是傳遞能量的分子。三、輔酶和輔酶的遞能作用 由營養(yǎng)物質(zhì)的分解代謝釋放的化學(xué)能，除了合成ATP的途徑捕獲外，另一種途徑就是以氫原子和電子的形式將自由能專一給生物合成的需能反應(yīng)。這種具有高能的氫原子是由脫氫反應(yīng)形成的，脫氫酶催化物質(zhì)的脫氫反應(yīng)，將脫下的氫原子和電子傳遞給接受這種氫原子和電子的(其中一類)輔酶稱為輔酶和輔酶。NAD+NADP+andNADH+H+NADPH+H+and四、FMN和FAD的遞能作用 FMN為黃素單核苷酸FAD為黃素腺嘌呤二核苷酸它們都能接受兩個電子和兩個氫離子，在氧化還原反應(yīng)中，特別是氧化呼吸鏈中起傳遞電子和氫離子的作用。FMN1.

5、輔酶A結(jié)構(gòu)五、輔酶A在能量代謝中的作用CoA-SH 的結(jié)構(gòu)輔酶A- ?；d體ATP高能磷酸鍵斷裂釋放出30.54kJ/mol自由能。 （ 30.54kJ/mol 相當(dāng)于7.3kcal/mol）乙酰輔酶A的硫酯鍵是高能的，斷裂釋放出31.38kJ/mol自由能。 （ 1kcal/mol 相當(dāng)于 4.184kJ/mol ）六、新陳代謝的調(diào)節(jié)代謝的調(diào)節(jié)可概括地劃分為三個不同水平： 1、分子水平：包括反應(yīng)物和產(chǎn)物的調(diào)節(jié)（主要是濃度的調(diào)節(jié)和酶的調(diào)節(jié)）。 2、細(xì)胞水平：細(xì)胞的特殊結(jié)構(gòu)與酶結(jié)合在一起，使代謝得到分隔調(diào)節(jié)控制。 3、整體水平：主要包括激素的調(diào)節(jié)和神經(jīng)調(diào)節(jié)。除此以外，還有來自基因表達(dá)的調(diào)控作用。

6、七、代謝中常見的有機(jī)反應(yīng)機(jī)制 生物化學(xué)中的反應(yīng)大體可歸納為四類： (一)基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng) (group-transfer reaction) (二)氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)(oxidation and reduction) (三)消除、異構(gòu)化及重排反應(yīng)（四）碳-碳鍵的形成與斷裂反應(yīng) (一)基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)1、酰基轉(zhuǎn)移2、磷酰基轉(zhuǎn)移3、葡糖基轉(zhuǎn)移基團(tuán)轉(zhuǎn)移常表現(xiàn)為親電子基團(tuán)從一個親核基團(tuán)轉(zhuǎn)移到另一個親核基團(tuán)。 (二)氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)氧化-還原反應(yīng)實質(zhì)是電子得失反應(yīng)。 (三)消除、異構(gòu)化及重排反應(yīng)1、消除反應(yīng)(elimination reaction) 通過脫水、脫氨基等反應(yīng)形成 C = C 雙鍵2、分子內(nèi)氫原

7、子的遷移-異構(gòu)化反應(yīng) 是指質(zhì)子在分子內(nèi)遷移（從一個C原子轉(zhuǎn)移到另一個C原子）， 引起雙鍵位置的改變。3、分子重排反應(yīng) 是C-C鍵斷裂，再重新形成，使分子碳骨 架發(fā)生改變。（四）碳-碳鍵的形成與斷裂反應(yīng)1、羥醛縮合反應(yīng)(aldol condensation)2、克萊森酯縮合反應(yīng)(Claisen ester condensation)3、-酮酸的氧化脫羧反應(yīng)八、新陳代謝的研究方法 分體內(nèi)和體外兩種研究方式(一)使用酶的抑制劑 碘乙酸抑制醛縮酶，造成F-1，6-2P積累，可檢測。(二)利用遺傳缺欠癥研究代謝途徑 先天性缺乏尿黑酸氧化酶的病人的Tyr中間產(chǎn)物尿黑酸可從尿中檢出。 (三)氣體測量法(ma

8、nometric method) 利用瓦氏呼吸器檢測代謝過程中的氣體變化。 (四)同位素示蹤法 利用同位素標(biāo)記檢測代謝反應(yīng)的進(jìn)程。 (五)核磁共振波譜法 原子核始終處于自旋狀態(tài)，通過旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生一定方向的磁場。將其放入外加磁場中，并以適當(dāng)頻率的電磁波照射自旋的核，此時處于低能態(tài)的自旋核就會吸收電磁波的能量，從低能態(tài)躍遷到高能態(tài)。此現(xiàn)象即核磁共振現(xiàn)象?？巳R森酯縮合反應(yīng)（Claisen縮合反應(yīng)） 是指兩分子羧酸酯在強(qiáng)堿（如乙醇鈉）催化下，失去一分子醇而縮合為一分子-羰基羧酸酯的反應(yīng)。參與反應(yīng)的兩個酯分子不必相同，但其中一個必須在?；?碳上連有至少一個氫原子。簡單的說，該反應(yīng)是一個酯分子的?；鶎α硪货シ肿拥孽；?碳原子進(jìn)行的?；?/p>