王镜岩 生物化学 经典课件 8代谢总论1 考研必备 学生物化学必备

代谢总论第19章一、新陈代谢的一般规律(一）基本概念新陈代谢是体内化学反应的总称，体内的化学反应通常由酶催化，一系列的连续反应构成代谢途径，代谢途径的个别步骤称作中间代谢，个别步骤的产物称作中间产物。新陈代谢的主要作用有：获取营养物质，并将其转化为自身所需的物质，称作合成代谢；分解营养物质提供生命活动所需的能量，称作分解代谢；合成代谢和分解代谢的调控步骤通常由不同的酶催化，分解代谢中大量释放能量的反应通常是不可逆的，在合成代谢中，这样的步骤需要输入能量来完成。有时，合成代谢和分解代谢可以在不同的细胞器中进行。有些代谢环节是合成代谢和分解代谢共同利用的，称作两用代谢途径，如柠檬酸循环就是两用代谢途径。（二）代谢途径的一览图1点1线或1点2线:410个；1点3线:71个；1点4线:20个；1点5线:11个；1点6线或6线以上:8个；1点1线在1个途径的末端；1点2线在1个途径的中间；1点3线参与2个途径；其余类推。（三）代谢途径的类型：（a）多种游离酶构成的代谢途径；（b）多酶复合体构成的代谢途径；（c）膜结合酶构成的代谢途径。（四）分解代谢的三个阶段（五）能量代谢在新陈代谢中的重要地位（六）辅酶I和辅酶Ⅱ的的递能作用（七）FMN和FAD的递能作用（八）辅酶A在能量代谢中的作用（九）分解代谢和合成代谢的调控代谢途径的区域化细胞提取液的离心分离二、代谢中常见的有机反应机制有机化学反应常涉及共价键的断裂。共价键断裂时，若两个电子分开，称作均裂断裂，产生不稳定基团，常见于氧化还原反应。若两个电子不分开，称作异裂断裂，如C-H键断裂，电子对通常留在碳原子一侧（碳原子的电负性大于氢原子），形成碳负离子和氢离子，富电子的碳负离子为亲核基团，容易与缺电子的亲电基团发生反应。若有氢负离子的受体存在，C-H键断裂时电子有可能留在氢原子一侧形成碳正离子和氢负离子，缺电子的亲电基团容易与富电子的碳负离子(为亲核基团)发生反应。（一）基团转移反应(group—transferreaction)在生物化学反应中，通常为亲电基团从一个亲核体转移到另一个亲核体常见的转移基团有酰基、磷酰基和葡萄糖基等。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(oxidationandreduction)实质是电子的得失，在生物化学反应中十分普遍，从代谢物转移的电子，通过一系列的传递体转移到氧，并伴随能量的释放。（三）消除、异构化及重排反应消除反应伴随碳-碳双键的生成，可通过协同机制、碳正离子机制或碳负离子机制完成，形成顺式或反式消除产物。在生物化学中，常见的异构化反应是双键移位。如酮糖-醛糖互变。重排反应伴随碳-碳键的断裂和重生成，使碳骨架发生变化。1.消除反应消除反应的机制2.异构化反应1212消除反应的立体化学（四）碳-碳键的形成与断裂反应分解代谢和合成代谢以碳-碳键的形成与断裂为基础，常见的有：1.羟醛缩合反应和羟醛裂解反应，如果糖-1,6-二磷酸裂解为二羟丙酮磷酸和甘油醛-3-磷酸。2.克莱森酯缩合反应如柠檬酸合酶催化的反应(在柠檬酸循环中介绍)。3.-酮酸的氧化脱羧反应如异柠檬酸的氧化脱羧。三、新陈代谢的研究方法（一）使用酶的抑制剂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。（二）利用遗传缺欠症研究代谢途径（三）同位素示踪法用14C标记CO2,培养绿藻，提取液进行双向纸层析，放射自显影，发现放射性最早出现在3-磷酸甘油酸(PGA)，随后出现在其他中间物。�（四）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基本要求1.掌握分解代谢与合成代谢及与能量代谢的关系。（重点）2.掌握辅酶I、辅酶Ⅱ、FMN、FAD和辅酶A在能量代谢中的作用。（重点）3.掌握新陈代谢调节的一般规律。（重点）4.了解代谢中常见的有机反应机制。5.熟悉新陈代谢的研究方法。生物能学第20章一、有关热力学的一些基本概念（一）体系的概念、性质和状态（二）能的两种形式:热与功（三）内能和焓的概念（四）热力学第一定律ΔU=Q–W,等压时:ΔU=dQ—PdV（五）化学能的转化（六）热力学第二定律和熵的概念对于隔离体系ΔS=ΔS体系+ΔS环境0（七）自由能的概念dG=VdP–SdT–dW,等温时:dG=VdP–dW,等温且等压时:–ΔG=W即自由能是等温且等压条件下，体系做有用功的能力。隔离体系封闭体系开放体系二、化学反应中自由能的变化和意义（一）化学反应的自由能变化公式ΔG=ΔH–TΔS（二）标准自由能变化和化学平衡的关系对化学反应aA+bBcC+dD达到化学平衡时（三）标准生成自由能及其应用ΔG0=ΔG0f产物–ΔG0f反应物（四）偶联化学反应标准自由能变化的可加性及其意义偶联化学反应标准自由能变化是可以相加的,如:AB+C的ΔG0=+21kj/mol,BD的ΔG0=-34kj/mol,则AC+D的ΔG0=-13kj/mol,反应可以自发进行。（五）化学反应和自由能关系的进一步说明只有ΔG0的反应才能自发进行。但要注意：（1）ΔG0的反应可以和ΔG0的反应偶联，使反应能够实际发生。（2）有些ΔG00的反应，在非标准状态下，ΔG有可能0。（3）热力学第二定律只能确定反应的方向和限度，不能预示反应过程的速率，许多ΔG0的反应，需要提供活化能或使用催化剂才能使反应实际发生。（六）能量学用于生物化学反应中的一些规定（1）水作为反应物或产物时，水的浓度通常规定为1（实际浓度约为55.5mol/L)。（2）生物体系的pH规定为7.0，称作生物体系的标准自由能变化，用ΔG0表示。如果反应体系的pH不等于7.0，就不能使用ΔG0。（3）标准自由能的单位用kj/mol表示。（七）ΔG0′、ΔG以及平衡常数计算的举例(教科书P33)三、高能磷酸化合物1.磷氧键型2.氮磷键型3.硫酯键型（三）ATP的结构特性相邻正电荷的电子排斥作用乙酸酐的多种共振形式ATP水解为ADP释放静电排斥力；ATP和水转化为ADP，无机磷酸和质子使熵增加。黄色表示可以解离的氢（四）细胞内影响ATP自由能释放的因素ATP和ADP均由多种解离形式，并且可以同金属离子相互作用，这些引均可影响自由能的释放。ATP水解释放自由能与pH的关系ATP水解释放自由能与Mg2+的关系(pH7.0,38oC)ATP水解释放自由能与其浓度的关系(pH7.0,38oC)（五）ATP在能量转运中的地位和作用（六）磷酸肌酸和磷酸精氨酸及其他贮能物质由PEP生成丙酮酸释放大量自由能