1、欧阳红生动物生物技术系吉林大学畜牧兽医学院Email:Tel:0431-7836175,第十九章 代谢总论,Chapter 19 Metabolism-An Overview,主要内容：新陈代谢的概念，代谢中常见的有机反应机制，代谢的研究方法。,新陈代谢的概念,新陈代谢（metabolism）：指生物体和外界环境进行物质交换的过程。新陈代谢是生物体内一切化学变化的总称，是生物体表现其生命活动的重要特征之一。它是由多酶体系协同作用的化学反应网络。代谢中间产物(metabolic intermediates) 生物体内酶催化的化学反应是连续的反应,前一种酶的作用产物往往成为后一种酶的作用底物.这种
2、在代谢过程中连续转变的酶促产物统称为代谢中间产物,或简称代谢物(metabolites),中间代谢(intermediary metabolism) 新陈代谢过程途径中的个别环节,个别步骤称为中间代谢.新陈代谢的功能1）从周围环境中获得营养物质。2）将外界引入的营养物质转变为自身需要的结构元件（building blocks）。3）将结构单元装配成自身的大分子。4）形成或分解生物体特殊功能所需的生物分子。5）提供生命活动所需的一切能量,合成代谢 指生物体从外界摄取物质， （同化作用）并把它们转变成自身物质 的过程。 通常是将生物小分子合成 为生物大分子。 需要能量。 分解代谢 指生物体内原有的
3、物质经一 （异化作用）系列变化最终变成排泄物 排出体外的过程。 通常是将生物大分子分解 为生物小分子。 放出能量。,新陈代谢,一、分解代谢与合成代谢,物质代谢,广义的新陈代谢：物质的消化、吸收，在细 胞内的化学变化和代谢产物的排泄等等。 狭义的新陈代谢（中间代谢）：指物质吸收 到细胞后，在细胞内的化学变化的过程。,代谢途径（metabolic pathway）： 有严格顺序的一系列生化反应。,二、能量代谢在新陈代谢中的重要地位,与物质代谢过程相伴随发生的,蕴藏在化学物质中的能量转化,统称为能量代谢(energetic metabolism)生物体的一切生命活动都需要能量太阳能是所有生命最根本的
4、能量来源,二、能量代谢在新陈代谢中的重要地位,用于做功的能量称为自由能分解代谢过程中,ATP起捕获和贮存能量的作用能量传递系统(energy-transmitting system)：ATP、ADP和无机磷以ATP形式贮存的能量有以下作用：（1）提供生物合成所需能量（2）机体活动及肌肉收缩所需能量（3）营养物跨膜运输所需能量（4）DNA、RNA和蛋白质等合成中，保证基因信息正确传递。,三、辅酶和辅酶的递能作用,由分解代谢释放出的化学能，除合成ATP外，还可以通过辅酶，辅酶传递给生物合成中需要还原力的反应。,四、FMN和FAD的递能作用,乙酰CoA形成的硫酯键和ATP的高能磷酸键相似，水解时可释
5、放出大量自由能。许多代谢的终产物都是乙酰CoA。,五、辅酶A在能量代谢中的作用,六、新陈代谢的调节,1.分子水平反应物和产物的调节（浓度的调节和酶的调节）2.细胞水平代谢途径分隔控制3.整体水平激素调节和神经调节4.基因表达的调控,七、代谢中常见的有机反应机制,(一)基团转移反应1.酰基转移2.磷酰基转移3.葡糖基转移(二)氧化反应和还原反应(三)消除、异构化及重排反应1.消除反应2.分子内氢原子的迁移-异构化反应3.分子重排反应(四)碳-碳键的形成与断裂反应1.羟醛缩合反应2.克莱林酯缩合反应3.-酮酸的氧化脱羧反应,八、新陈代谢的研究方法,常用于代谢研究的材料大肠杆菌大肠杆菌噬菌体大肠杆菌噬菌体T4枯草杆菌四膜虫酒酝母红色面包霉小球藻,玉米海胆爪蟾鸽小鼠大鼠兔黑猩猩,八、新陈代谢的研究方法,(一)使用酶的抑制剂,(二)利用遗传缺欠研究代谢途径,微生物的营养缺陷型可以分为若干种亚型,每种亚型由一种酶的缺陷造成,对比研究可以搞清代谢途径。如途径A B C D中B C 的酶缺失,则A和B会堆积, C D的酶缺失,则A,B和C会堆积。,八、新陈代谢的研究方法,(三)气体测量法(四)同位素示踪法(五)核磁共振波谱法,磷酸肌酸,运动19分钟前后ATP和磷酸肌酸的变化情况,
