第十二章：代谢总论.ppt

第十二章：代谢总论 内容提要 新陈代谢概论 分解代谢和合成代谢 能量代谢在新陈代谢中的重要地位 新陈代谢的调节 第一节　新陈代谢概论 有关新陈代谢的概念 新陈代谢的功能 有关新陈代谢的概念 新陈代谢(metabolism)：营养物质在生物体内所经历的一切化学变化的总称 代谢中间产物(metabolic intermediates)：简称代谢物(metabolites)，代谢过程中连续转变的酶促产物的统称 中间代谢( intermediary metabolism)：新陈代谢途径中的个别环节、个别步骤 主要代谢途径(central pathways)：通过仔细地分析研究，从错综复杂的代谢网络中总结归纳的一些具有共同规律的途径 新陈代谢 新陈代谢 合成代 （同化作用） 分解代谢 （异化作用） 新陈代谢的功能 从周围环境中获得营养物质 将外界引入的营养物质转变为自身需要的结构元件(building blocks)，即大分子的组成前体 将结构元件装配成自身的大分子，例如蛋白质、核酸、脂类以及其他组分 形成或分解生物体特殊功能所需的生物分子 提供生命活动所需的一切能量 两用代谢途径(amphibolic pathway) 虽然分解代谢和合成代谢基本上采取不同的途径，但有许多代谢环节还是双方都可共同利用的。这种可以公用的代谢环节称为两用代谢途径(amphibolic pathway) 柠檬酸循环(citric acid cycle)可看作是两用代谢途径的典型例证 两用代谢途径的存在，使机体细胞的代谢更增加了灵活性 第三节　能量代谢在新陈代谢中的重要地位 物质代谢：生物机体通过分解代谢将营养物质分解为小分子物质，通过合成代谢将小分子物质合成自身的大分子以及自身所需的其他生物分子。这两种代谢途径所包括的物质转化，都属于物质代谢 能量代谢(energetic metabolism)：以物质代谢为基础，与物质代谢过程相伴随发生的，是蕴藏在化学物质中的能量转化 生物的能量来源 太阳能是所有生物最根本的能量来源 生物通过光合作用等过程中，将光能转化为化学能；依靠外界营养物质为生的生物（称为异养生物 heterotrophs）将复杂的营养物进行分解代谢，在分解代谢过程中，将营养物蕴藏的能量逐步释放出来；在生物氧化的过程中，将释放出的能量捕获贮存起来，以便用于机体做功 自由能(free energy)：能用于肌肉收缩、合成代谢、跨膜运输以及所有的需能反应等机体做功的能量 能量传递系统(energy-transmitting system)：在分解代谢中，起捕获和贮存能量作用的是腺嘌呤核苷三磷酸，简称腺昔三磷酸(即ATP)，ATP及合成ATP的ADP(腺苷二磷酸)和无机磷酸广泛存在于生物体的各个细胞内，起着传递能量的作用 ATP循环 ATP循环在能量代谢中起关键作用 ATP-ADP循环是生物体内能量转换最基本的方式 ATP的产生过程 异养生物将外界有机营养物质通过分解代谢产生ATP的过程可大致划分为三个阶段 第一个阶段：由营养物的大分子分解为较小的分子 例如，蛋白质被降解为氨基酸，多糖被降解为单糖，脂肪被降解为甘油和脂肪酸等等 没有ATP的产生 第二阶段：由各种小分子进一步转变为少数几种共同物质 例如，转变为乙酰基(形成乙酰辅酶A) 基本上也不释放能量，但有很少量ATP形成 第三个阶段：由柠檬酸循环和氧化磷酸化两个共同代谢途径组成 形成ATP的主要阶段 ATP的作用 提供生物合成做化学功时所需的能量 在生物合成过程中，ATP将其所携带的能量提供给大分子的结构元件，例如氨基酸，使这些元件活化，处于较高的能态，这就为进一步装配成生物大分子蛋白质等作好了准备 生物机体活动以及肌肉收缩的能量来源 供给营养物逆浓度梯度跨膜运输到机体细胞内所需的自由能 在DNA、RNA和蛋白质等生物合成中，保证基因信息的正确传递，ATP也以特殊方式起着递能作用 ATP的能量释放 ATP水解时释放出较高的标准自由能，和它的结构特点有关 三个磷酸基团使它在pH 7.0时带有4个负电荷并在水解时形成三种产物――ADP3-、HPO42-和H+。此时H+的浓度只有10-7摩尔浓度，根据质量作用定律，导致ATP向分解方向进行 ATP在pH 7.0所带的4个负电荷，由于在空间上相距很近，相互排斥，导致ATP向分解方向进行 水解产物ADP3-和HPO42-都是共振杂化物，其中某些电子所处的位置和在ATP分子中相比，正是具有最小能量的构象形式，因此当ATP水解时产物ADP3-和HPO42-中的电子可降到最低能水平而促使ATP释放较多的自由能 第四节　新陈代谢的调节 前面已经提到，生物机体的新陈代谢是一个完整统一的体系。机体代谢的协调配合，关键在于它存在有精密的调节机制。代谢的调节使生物