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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第八章 代谢总论,一、有关概念,二、新陈代谢的特点与调节,三、新陈代谢的研究方法,四、生物体内能量代谢,第八章 代谢总论一、有关概念,1,一、有关概念,1.,新陈代谢,(,代谢,Metabolism,),营养物质在生物体内所经历的一切化学变化总称为。,实质是：,错综复杂的化学反应相互配合，彼此协调，对周转环境高度适应而成的一个有规律的总过程。,新陈代谢,合成代谢,（同化作用）,分解代谢,（异化作用）,生物小分子合成为生物大分子,需要能量,释放能量,生物大分子分解为,生物小分子,能量代谢,物质代谢,一、有关概念1.新陈代谢(代谢 Metabolism)新,2,同一种物质，分解代谢和合成代谢途径一般是不同。使代谢增加了灵活性和应变能力。,其过程是高度协调、高度整合。,2.,代谢过程,：消化吸收、中间代谢及代谢产物的排泄。,(,底物、中间产物,(,代谢物,),和最终产物,),3.,主要代谢途径,具有共同规律的途径，在生物界具有相当普遍性。,4.,新陈代谢的功能：,获得营养；转变为元件；组成大分,子；形成或分解生物分子；提供所需能量。,同一种物质，分解代谢和合成代谢途径一般是不同。使代谢增加了,3,1.,特点,在温和条件下进行,(,由酶催化,),；,步骤繁多、彼此协调，逐步进行，有严格顺序性；,各代谢途径相互交接,，形成物质与能量的网络化交流系统。,精密的调控机制保证机体最经济地利用物质和能量。,各代谢途径之间存在许多重复出现的基元,(,通用活化载体,).,2.,新陈代谢的调节,分子水平、细胞水平和整体水平。基因表达的调控。,主要有三个环节：,酶量的调节（转录水平）,酶活性的调节（变构、共价）,反应底物的调节,二、新陈代谢的特点与调节,1.特点二、新陈代谢的特点与调节,4,A B C D E F,Thr Ile,enzyme1,A B C D E,5,三、新陈代谢的研究方法,(,在体内或体外,),1.,研究对象,:,大肠杆菌、大肠杆菌噬菌体、四膜虫、小球藻、果蝇、鸽、兔、小鼠、大鼠,2.,研究方法：,使用酶的抑制剂：,A B C D,利用遗传缺欠症：,先天性基因的突变，缺乏某一种酶,.,同位素示踪法：常用稳定同位素：,2,H,15,N,13,C,18,O,(,例：,DNA,半保留复制,),常用放射性同位素：,3,H,32,P,14,C(,例三羧酸循环,),苯环化合物示踪法：苯甲酸和苯乙酸,(,例：脂肪酸,-,氧化,),核磁共振波谱法,3.,研究水平,体内,(in vivo):,生物整体,整体器官,微生物细胞群,体外,(in vitro):,组织切片,匀浆液,提取液,三、新陈代谢的研究方法(在体内或体外)1.研究对象:大肠杆,6,四、生物体内能量代谢,1.,代谢的能量来源和转化,2.,高能化合物的概念,3.,高能磷酸化合物,ATP,的结构特性,ATP,在能量转运中的地位和作用,磷酸肌酸、磷酸精氨酸的贮能作用,(4),分解代谢产生,ATP,(5)ATP,的利用,公式,28,页,(34,，,39),第,31,页,四、生物体内能量代谢1.代谢的能量来源和转化公式28页(34,7,相关知识,内能,(U,或,E),、焓,(H),、熵,(S),：,能的两种形式：热能与自由能,G,（,体内化学反应释放的能量，,可在恒温恒压下做功），,一反应体系的自由能变化只取决于产物与反应物的自由能之差。,自由能变化,标准自由能变化,G,0,和,G,0,偶联化学反应标准自由能变化的可加性,反应能否进行的自发性是：当,G,为负值时，反应才能自发进行。,G,为零时反应达到平衡点；当,G,为正值时，反应不能自发进行，必须给参加反应分子提供活化能。,G=H T S,相关知识内能(U或E)、焓(H)、熵(S)：G=H,8,1.,代谢的能量来源和转化,生物体是一个开放体系,(open system),，不断地和环境进行物质与能量的交换。,生物体所需的能量，间接或直接地，都来源于太阳能,(solar energy),。,自养生物吸收太阳能转化为化学能，贮存于化合物中；异养生物通过分解这些化合物获得化学能。,1.代谢的能量来源和转化生物体是一个开放体系(open sy,9,2.,高能化合物的概念,一般将水解时能够释放,21 kJ/mol,（,5,千卡,/mol),以上自由能的化合物称为高能化合物。,高能键：,在分子中用,“,”,表示。,高能化合物,磷酸化合物,非磷酸化合物,磷氧型,磷氮型,硫酯键化合物,甲硫键化合物,烯醇磷酸化合物,酰基磷酸化合物,焦磷酸化合物,2.高能化合物的概念 一般将水解时能够释放 21 kJ,10,几种常见的高能键及高能化合物,磷氧键型（,OP),氮磷键型,(-NP),硫酯键型,(-CS,或,-O S),甲硫键型,(CH,3,S),这些化合物水解后形成的产物都含有很少的自由能，所以说它们都有很高的基团转移势能。,几种常见的高能键及高能化合物磷氧键型（OP),11,3.,高能磷酸化合物,通过磷酸酐键水解释放出大于,20.92,千焦,/,摩尔的自由能的有机磷酸化合物。,磷酸化合物在生物体的换能过程中占有重要地位。,ATP,是生物细胞中最重要的高能磷酸酯类化合物。,ATP,的磷酸基团转移势能,处于所列磷酸化合物的中间部位。,36,页表,3.高能磷酸化合物通过磷酸酐键水解释放出大于20.92千焦/,12,(1)ATP,的结构特性,酸酐键,磷酯键,ATP,4,H,2,O,ADP,3,HPO,2,H,4,(1)ATP的结构特性酸酐键磷酯键ATP4H2,13,(2)ATP,在能量转运中的地位和作用,ATP,水解释放的能量，可推动一个在热力学上不利的反应，使之能够顺利进行。,“共同中间体作用”，传递能量,能量代谢实质：,ATP,的形成与裂解。,(2)ATP在能量转运中的地位和作用ATP水解释放的能量，,14,(3),磷酸肌酸、磷酸精氨酸的贮能作用,ATP,在传递能量方面起着转运站的作用。成人一日内需消耗,40kg,的,ATP,，在激烈运动时，,ATP,的利用率每分钟可达到,0.5kg,。,D F +H +,能,生物体的做功、需能反应等。,ATP,ADP+Pi,ADP+Pi+,能,ADP,磷酸肌酸,肌酸,肌酸激酶,(3)磷酸肌酸、磷酸精氨酸的贮能作用ATP在传递能量方面起着,15,(4),分解代谢产生,ATP,(5)ATP,的利用,(4)分解代谢产生ATP,16,本章小结,新陈代谢的特点,ATP,在代谢中的地位,思考题下册第,22,页：,2,6,第,44,页,3,4,，,6,本章小结新陈代谢的特点,17,
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