新陳代謝引論

1、第八章新陳代謝引論,第一節(jié)新陳代謝的一般概念,1. 新陳代謝（metabolism）： 活細(xì)胞中所有化學(xué)變化的總稱,2.新陳代謝的功能,捕獲太陽能/降解從環(huán)境中攝取的營養(yǎng)物質(zhì)化學(xué)能 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/大分子的組成前體。 將結(jié)構(gòu)元件裝配成自身的大分子。 形成或分解為生物體特殊功能所需的生物分子。 提供生命活動(dòng)所需的一切能量。,3.生物體內(nèi)酶催化的化學(xué)反應(yīng)是連續(xù)的,代謝途徑(metabolic pathway): 多種酶連續(xù)催化的反應(yīng)體系 中間代謝(intermediary metabolism):代謝途徑中的各個(gè)反應(yīng)步驟 中間代謝物(metabolic interme

2、diates):代謝途徑中連續(xù)轉(zhuǎn)變的酶促產(chǎn)物,代謝途徑中的多酶體系（multienzyme system）,4. 新陳代謝的兩個(gè)基本過程與能量代謝,分解代謝（catabolism）: 生物大分子分解為生物小分子，同時(shí)伴隨能量的釋放。 合成代謝（anabolism）：生物小分子合成生物大分子，同時(shí)伴隨能量的需求。,分解代謝與合成代謝間的能量關(guān)系,5.細(xì)胞代謝中的主要化學(xué)反應(yīng),（1） 氧化還原反應(yīng),（2） C-C鍵的形成和斷裂,1,6-二磷酸果糖,（3） 分子重排、異構(gòu)化和消除反應(yīng),檸檬酸,異檸檬酸,順烏頭酸,（4） 基團(tuán)轉(zhuǎn)移,第二節(jié)新陳代謝的調(diào)控及研究方法,新陳代謝途徑,一、新陳代謝的調(diào)控,高等

3、生物 三級(jí)水平代謝調(diào)節(jié),分子水平代謝調(diào)節(jié) 細(xì)胞水平代謝調(diào)節(jié) 整體水平代謝調(diào)節(jié),（一）分子水平代謝調(diào)節(jié), 分子水平的代謝調(diào)節(jié)主要是酶水平的調(diào)節(jié)。 代謝途徑的速度、方向由其中的關(guān)鍵酶(key enzyme)的活性決定。 代謝調(diào)節(jié)主要是通過對(duì)關(guān)鍵酶活性的調(diào)節(jié)而實(shí)現(xiàn)的。,關(guān)鍵酶催化的反應(yīng)具有以下特點(diǎn)： 速度最慢，它的速度決定整個(gè)代謝途徑的總 速度，故又稱其為限速酶(limiting velocity enzymes)。一般位于途徑的第一步或分支點(diǎn)。 催化單向不可逆或非平衡反應(yīng)，它的活性決 定整個(gè)代謝途徑的方向。 這類酶活性除受底物控制外，還受多種代謝 物或效應(yīng)劑的調(diào)節(jié)。,關(guān)鍵酶,調(diào)節(jié)酶的催化活性,調(diào)節(jié)

4、酶的含量,酶的調(diào)節(jié)方式,其他方面調(diào)節(jié),cAMP依賴性蛋白激酶 大腸桿菌天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶,糖原磷酸化酶,多酶催化體系/多酶復(fù)合物,相反代謝途徑至少有一步不可逆反應(yīng)步驟 分別調(diào)節(jié),（二）細(xì)胞水平的代謝調(diào)節(jié),細(xì)胞內(nèi)酶的隔離分布,主要糖代謝途徑在細(xì)胞內(nèi)的分布,酶的隔離分布的意義 避免了各種代謝途徑互相干擾,（三）整體水平的代謝調(diào)節(jié),激素、神經(jīng)遞質(zhì)對(duì)代謝的調(diào)節(jié)。,二、新陳代謝的研究方法,（一）依研究手段 同位素示蹤法 酶抑制劑和拮抗物 基因突變 遺傳缺失 核磁共振等,1. 同位素示蹤法,同位素（isotope）： 在元素周期表中處于同一位置，原子序數(shù)相 同，化學(xué)性質(zhì)相同，但質(zhì)量不同的元素。即質(zhì)子數(shù) 相

5、同而中字?jǐn)?shù)目不同的原子。同位素分穩(wěn)定同位素 與不穩(wěn)定同位素，不穩(wěn)定同位素稱放射性同位素（radioisotope） 。,放射性同位素應(yīng)用特點(diǎn),同位素標(biāo)記的代謝物化學(xué)性質(zhì)和生理功能不變。 當(dāng)放射性同位素從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時(shí)釋放出可以測(cè)量的射線或電磁波。,常用放射性同位素,同位素： 3H， 14C， 32P， 35S， 125I 射線： - - - - 半衰期：12年 5700年 14天 87天 8天,應(yīng)用舉例,1945年，David Shemin & David Rittenberg 以14C和15N標(biāo)記乙酸和甘氨酸血紅素分子中碳原子和氮原子來源于乙酸和甘氨酸 膽固醇中碳原子來自乙酰輔酶A,2 . 酶抑制劑和抗代謝物/拮抗物的應(yīng)用,（二）依研究水平,體內(nèi)研究（in vivo）：以生物的整體、器官、組織或活細(xì)胞為對(duì)象進(jìn)行研究 體外研究（in vitro）：以組織器官切片、勻漿、或提取液為材料進(jìn)行研究,利用異常代謝物的研究方法,利用患代謝障礙病的病人或動(dòng)物進(jìn)行代謝研究（黑尿癥、 苯丙酮尿癥）,提出了-氧化假說 苯基,A B