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第八章新陈代谢引论第一节新陈代谢的一般概念1.新陈代谢（metabolism）：活细胞中所有化学变化的总称2.新陈代谢的功能捕获太阳能/降解从环境中摄取的营养物质→化学能将外界引入的营养物质转变为自身需要的结构元件/大分子的组成前体。将结构元件装配成自身的大分子。形成或分解为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。3.生物体内酶催化的化学反应是连续的代谢途径(metabolicpathway):多种酶连续催化的反应体系中间代谢(intermediarymetabolism):代谢途径中的各个反应步骤中间代谢物(metabolicintermediates):代谢途径中连续转变的酶促产物代谢途径中的多酶体系（multienzymesystem）4.新陈代谢的两个基本过程与能量代谢分解代谢（catabolism）:生物大分子分解为生物小分子，同时伴随能量的释放。合成代谢（anabolism）：生物小分子合成生物大分子，同时伴随能量的需求。分解代谢与合成代谢间的能量关系5.细胞代谢中的主要化学反应（1）氧化还原反应（2）C-C键的形成和断裂CH2OHOCCCCCH2OOHOHOHHHPPPP1,6-二磷酸果糖醛缩酶(aldolase)磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛+CHOCHOHCHOHOHCH2POCH2PPOCH2OHCOCH2POCH2PPO（3）分子重排、异构化和消除反应柠檬酸异柠檬酸-H2O+H2O顺乌头酸（4）基团转移第二节新陈代谢的调控及研究方法新陈代谢途径一、新陈代谢的调控高等生物——三级水平代谢调节分子水平代谢调节细胞水平代谢调节整体水平代谢调节（一）分子水平代谢调节•分子水平的代谢调节主要是酶水平的调节。•代谢途径的速度、方向由其中的关键酶(keyenzyme)的活性决定。•代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的。关键酶催化的反应具有以下特点：速度最慢，它的速度决定整个代谢途径的总速度，故又称其为限速酶(limitingvelocityenzymes)。一般位于途径的第一步或分支点。催化单向不可逆或非平衡反应，它的活性决定整个代谢途径的方向。这类酶活性除受底物控制外，还受多种代谢物或效应剂的调节。关键酶苏氨酸异亮氨酸调节酶的催化活性调节酶的含量别构调节共价调节酶的调节方式合成速度降解速度其他方面调节酶的组织形式相反途径酶的协同调控cAMP—依赖性蛋白激酶大肠杆菌天冬氨酸转氨甲酰酶糖原磷酸化酶多酶催化体系/多酶复合物相反代谢途径至少有一步不可逆反应步骤——分别调节（二）细胞水平的代谢调节细胞内酶的隔离分布多酶体系分布糖酵解胞液磷酸戊糖途径糖异生糖原合成三羧酸循环线粒体氧化磷酸化线粒体胞液胞液胞液主要糖代谢途径在细胞内的分布酶的隔离分布的意义——避免了各种代谢途径互相干扰（三）整体水平的代谢调节激素、神经递质对代谢的调节。二、新陈代谢的研究方法（一）依研究手段同位素示踪法酶抑制剂和拮抗物基因突变遗传缺失核磁共振等1.同位素示踪法同位素（isotope）：在元素周期表中处于同一位置，原子序数相同，化学性质相同，但质量不同的元素。即质子数相同而中字数目不同的原子。同位素分稳定同位素与不稳定同位素，不稳定同位素称放射性同位素（radioisotope）。放射性同位素应用特点同位素标记的代谢物化学性质和生理功能不变。当放射性同位素从激发态回到基态时释放出可以测量的射线或电磁波。常用放射性同位素同位素：3H，14C，32P，35S，125I射线：β-β-β-β–β-γ半衰期：12年5700年14天87天8天应用举例•1945年，DavidShemin&DavidRittenberg以14C和15N标记乙酸和甘氨酸——血红素分子中碳原子和氮原子来源于乙酸和甘氨酸•胆固醇中碳原子来自乙酰辅酶A2.酶抑制剂和抗代谢物/拮抗物的应用（二）依研究水平体内研究（invivo）：以生物的整体、器官、组织或活细胞为对象进行研究体外研究（invitro）：以组织器官切片、匀浆、或提取液为材料进行研究利用异常代谢物的研究方法利用患代谢障碍病的病人或动物进行代谢研究（黑尿症、苯丙酮尿症）提出了β-氧化假说Ф——苯基ABCDEF排出体外停止1904年KnoopФ(CH2)nCOOHФCOOH，ФCH2COOH狗invivoinvitroKrebs：鸽子飞翔肌匀浆悬液——柠檬酸循环