代謝總論課件

1、代謝總論第第19-20章章 代謝總論代謝總論 代謝總論生物體的化學(xué)組成生物體的化學(xué)組成n糖、脂、蛋白、酶、維生素、核酸、激素糖、脂、蛋白、酶、維生素、核酸、激素n基本結(jié)構(gòu)：一級與高級基本結(jié)構(gòu)：一級與高級n基本性質(zhì)：物理、化學(xué)基本性質(zhì)：物理、化學(xué)n生理功能與作用機(jī)制生理功能與作用機(jī)制n基本概念與基本規(guī)律基本概念與基本規(guī)律溫故知新溫故知新代謝總論代謝的主要內(nèi)容代謝的主要內(nèi)容n物質(zhì)與能量代謝物質(zhì)與能量代謝： 糖、脂、蛋白、核酸代謝糖、脂、蛋白、核酸代謝 、氧化磷酸化、氧化磷酸化n信息代謝信息代謝：復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯等：復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯等n代謝調(diào)控代謝調(diào)控代謝總論1 概述 1.1 定義定義代謝代謝(me

2、tabolism)又稱新陳代謝，是生物體又稱新陳代謝，是生物體內(nèi)所有化學(xué)變化的總稱。內(nèi)所有化學(xué)變化的總稱。包括合成代謝包括合成代謝(同化作用同化作用)和分解代謝和分解代謝(異化作用異化作用) 。代謝總論新陳代謝新陳代謝(metabolism) 合成代謝合成代謝（同化作用）（同化作用） 分解代謝分解代謝（異化作用）（異化作用）生物小分子合成為生物小分子合成為生物大分子生物大分子需要能量需要能量釋放能量釋放能量生物大分子分解為生物大分子分解為生物小分子生物小分子能量能量代謝代謝物質(zhì)代謝物質(zhì)代謝代謝總論1.2 1.2 代謝途徑代謝途徑: :完成某一代謝過程的一組相互銜接的酶促反應(yīng)。完成某一代謝過程的

3、一組相互銜接的酶促反應(yīng)。 代謝總論1.3 1.3 代謝途徑的特點代謝途徑的特點 沒有完全可逆的代謝途徑。沒有完全可逆的代謝途徑。代謝總論代謝總論 代謝途徑的形式是多樣的。代謝途徑的形式是多樣的。有直線型的，有分支型的，也有環(huán)形的。有直線型的，有分支型的，也有環(huán)形的。檸檬酸循環(huán)檸檬酸循環(huán)代謝總論 代謝途徑有確定的細(xì)胞定位。代謝途徑有確定的細(xì)胞定位。區(qū)室化區(qū)室化糖酵解糖酵解細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì)三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)線粒體基質(zhì)線粒體基質(zhì)氧化磷酸化氧化磷酸化線粒體內(nèi)膜線粒體內(nèi)膜代謝總論 代謝途徑是相互溝通的。代謝途徑是相互溝通的。代謝網(wǎng)絡(luò)代謝網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)進(jìn)行，相互轉(zhuǎn)化。協(xié)調(diào)進(jìn)行，相互轉(zhuǎn)化。 代謝途徑之間有能量關(guān)聯(lián)。

4、代謝途徑之間有能量關(guān)聯(lián)。合成代謝消耗能量，分解代謝釋放能量。合成代謝消耗能量，分解代謝釋放能量。代謝總論 代謝途徑的流量可調(diào)控。代謝途徑的流量可調(diào)控。通過控制酶的活力與數(shù)量來實現(xiàn)。通過控制酶的活力與數(shù)量來實現(xiàn)。限速酶限速酶反饋抑制反饋抑制代謝總論2 2 合成代謝合成代謝 2.1 2.1 階段性和趨異性階段性和趨異性階段性：階段性：簡單的無機(jī)分子簡單的無機(jī)分子生物小分子生物小分子生物大分子生物大分子 各種生物結(jié)構(gòu)各種生物結(jié)構(gòu)趨異性：趨異性：隨著合成代謝階段的上升，傾向于產(chǎn)隨著合成代謝階段的上升，傾向于產(chǎn)生種類更多的產(chǎn)物。生種類更多的產(chǎn)物。 代謝總論2.2 2.2 營養(yǎng)依賴性營養(yǎng)依賴性必需的：必需

5、的：人類不能自己合成，只能從食物中攝取的物質(zhì)。人類不能自己合成，只能從食物中攝取的物質(zhì)。n1010種必需氨基酸種必需氨基酸n維生素維生素n某些高不飽和脂肪酸某些高不飽和脂肪酸代謝總論2.3 2.3 需要能量推動需要能量推動合成代謝需要消耗能量。合成代謝需要消耗能量。合成生物小分子的能量直接來自合成生物小分子的能量直接來自ATPATP和和NADPHNADPH，合成生物大分子直接來自核苷三磷酸。合成生物大分子直接來自核苷三磷酸。 主要用于活化前體或構(gòu)件分子，以及用于還原步驟等。主要用于活化前體或構(gòu)件分子，以及用于還原步驟等。 代謝總論 模板指導(dǎo)組裝模板指導(dǎo)組裝：以先在的信息分子為模板。：以先在的信

6、息分子為模板。2.4 2.4 信息來源信息來源信息信息模板的序列模板的序列能量能量活化的構(gòu)件分子或活化的構(gòu)件分子或ATPATP自我組裝過程：自我組裝過程：一級結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu)高級結(jié)構(gòu)高級結(jié)構(gòu)信息信息一級結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu)能量能量非共價作用力非共價作用力（組裝過程中釋放的自由能）（組裝過程中釋放的自由能）酶促組裝酶促組裝其信息指令來自酶分子，不需要模板。其信息指令來自酶分子，不需要模板。代謝總論n三個階段：三個階段：生物大分子生物大分子乙酰輔酶乙酰輔酶A水解水解構(gòu)件分子構(gòu)件分子氧化氧化氧化氧化二氧化碳和水二氧化碳和水 隨著結(jié)構(gòu)層次的降低，傾向產(chǎn)生少數(shù)共同的分解產(chǎn)隨著結(jié)構(gòu)層次的降低，傾向產(chǎn)生少數(shù)共同的分解產(chǎn)

7、物，即具有物，即具有趨同性趨同性。3 分解代謝分解代謝 3.1 階段性和趨同性階段性和趨同性代謝總論乙酰乙酰CoA能量能量代謝總論3.2 各個階段的能量釋放各個階段的能量釋放第一階段：第一階段：放能很少放能很少第二階段：第二階段：1/3推動推動ATP和和NADPH的合成的合成第三階段：第三階段：主要用于主要用于ATP的的合成。合成。代謝總論高能化合物高能化合物磷氧鍵型磷氧鍵型氮磷鍵型氮磷鍵型硫酯鍵型硫酯鍵型甲硫鍵型甲硫鍵型4.14.1高能化合物高能化合物4 代謝中的能量代謝中的能量P34代謝總論 ?；姿峄衔秕；姿峄衔顲H3COOPOO-O-乙酰磷酸乙酰磷酸10.1千卡千卡/摩爾摩爾CO

8、CHOCH2OHOPOO-O-POO-O-3-磷酸甘油酸磷酸磷酸甘油酸磷酸11.8千卡千卡/摩爾摩爾 磷氧鍵型磷氧鍵型(-O-P-)代謝總論焦磷酸化合物焦磷酸化合物O-POO-O POO-O-焦磷酸焦磷酸7.3千卡千卡/摩爾摩爾許多放能和需能反應(yīng)以許多放能和需能反應(yīng)以ATP相偶聯(lián)。相偶聯(lián)。代謝總論Glu + 氨氨 Gln GluATP ADP谷氨酰磷酸谷氨酰磷酸PiNH3谷氨酰胺谷氨酰胺代謝總論其它高能化合物其它高能化合物 三磷酸鳥苷（三磷酸鳥苷（GTPGTP）參與蛋白質(zhì)合成；參與蛋白質(zhì)合成； 三磷酸尿苷（三磷酸尿苷（UTPUTP）參與多糖合成；參與多糖合成； 三磷酸胞苷（三磷酸胞苷（CTPC

9、TP）參與脂類合成。參與脂類合成。代謝總論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/摩爾摩爾OPOOCOOHCOCH2代謝總論 氮磷鍵型氮磷鍵型OPOONHCNHNCH3CH2COOH磷酸肌酸磷酸肌酸10.3千卡千卡/摩爾摩爾OPOONHCNHNCH3CH2CH2CH2CHCOOHNH2磷酸精氨酸磷酸精氨酸7.7千卡千卡/摩爾摩爾代謝總論磷酸肌酸磷酸肌酸：高能物質(zhì)高能物質(zhì)ATP的能量儲存庫的能量儲存庫是易興奮組織如肌肉、腦、神經(jīng)等經(jīng)唯一能起暫時儲能作用是易興奮組織如肌肉、腦、神經(jīng)等經(jīng)唯一能起暫時儲能作用的物質(zhì)。的物質(zhì)。轉(zhuǎn)移的唯一途徑是轉(zhuǎn)移的唯一途徑是AD

10、P-ATP途徑。途徑。代謝總論磷酸精氨酸磷酸精氨酸：無脊柱動物（如昆蟲）肌肉中的貯能物質(zhì)。無脊柱動物（如昆蟲）肌肉中的貯能物質(zhì)。能在一定時間內(nèi)給激烈活動的肌肉細(xì)胞提供能量需要，能在一定時間內(nèi)給激烈活動的肌肉細(xì)胞提供能量需要，并維持并維持ATP的水平。的水平。代謝總論CSCoAR?；o酶酰基輔酶A 硫酯鍵型硫酯鍵型儲存在?；o酶儲存在?；o酶A中的能量被用于中的能量被用于?；霓D(zhuǎn)移。?；霓D(zhuǎn)移。代謝總論 甲硫鍵型甲硫鍵型S-腺苷甲硫氨酸腺苷甲硫氨酸代謝總論4.2 ATP( (腺苷三磷酸腺苷三磷酸,adenosine triphosphate),adenosine triphosphate)代謝總

11、論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 2Pi2Pi G G-33.49kJ-33.49kJmolmol 代謝總論ATPATP所釋放的自由能可以直接用于推動體內(nèi)任何所釋放的自由能可以直接用于推動體內(nèi)任何一種需要輸入自由能的反應(yīng)一種需要輸入自由能的反應(yīng). . 代謝總論 ATP的“共同中間體作用”P36代謝總論ATP是自由能的直接供應(yīng)體而不是貯存形式。是自由能的直接供應(yīng)體而不是貯存形式。動態(tài)平衡動態(tài)平衡代謝總論代謝總論5 5 代謝調(diào)節(jié)代謝調(diào)節(jié)n代謝過程是一系列酶促反應(yīng)，可通過酶活代謝過程是一系列酶促反應(yīng)，可通過酶活性和數(shù)量進(jìn)行調(diào)節(jié)。性和數(shù)量進(jìn)行調(diào)節(jié)。如別構(gòu)調(diào)節(jié)、共價調(diào)節(jié)、同工酶、誘導(dǎo)酶、如別構(gòu)調(diào)節(jié)、共價調(diào)節(jié)、同工酶、誘導(dǎo)酶、多酶體系等調(diào)節(jié)。多酶體系等調(diào)節(jié)。n神經(jīng)和激素的調(diào)節(jié)也起著重要作用。神經(jīng)和激素的調(diào)節(jié)也起著重要作用。代謝總論代謝是動