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1、第九章 代谢总论,一、有关概念 二、新陈代谢的特点与调节 三、生物体内能量代谢 四、新陈代谢的研究方法,一、有关概念,1.新陈代谢(代谢 Metabolism ) 新陈代谢(metabolism)是指生物体与周围环境进行物质和能量交换的过程，也是活细胞内所有化学变化的总称，又称为代谢。,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
2、大分 子；形成或分解生物分子；提供所需能量。,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,三、生物体内能量代谢,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
3、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。,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。,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(CH3 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。,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
4、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。,(1) ATP的结构特性,(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。,(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0.5 kg。,(4)分解代谢产生ATP (5)ATP的利用,四、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：2H,15N,13C,18O (例： DNA半保留复制) 常用放射性同位素：3H,32P,14C (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,
