医学代谢总论

1、会计学1医学代谢总论医学代谢总论（1） 不同生物的代谢不同生物的代谢大同大同小异大同大同 各类生物的物质的代谢途径十分相似小异小异 也有偏向低等的厌氧生物尚没有发展出好氧代谢途径，而高等生物包括好氧细菌都发展出了，但同时保存了厌氧代谢途径。为什么具有许多相同之处呢？为什么具有许多相同之处呢？共同的祖先！共同的祖先！ 3. 3.新陈代谢的特点新陈代谢的特点 （3） 与环境相适应，与环境相适应，自动调节；自动调节； 二、整个生物圈新陈代谢的物质与能量变化二、整个生物圈新陈代谢的物质与能量变化 在整个生物圈中，物质循环的量非常巨大，每年大约有4 1011 吨的碳参与循环。生物圈中能量的转化生物圈中能

2、量的转化新陈代谢包含的是物质合成和分解两个方面。新陈代谢包含的是物质合成和分解两个方面。 获取营养物质，并将其转化为自身所需的物质，称作获取营养物质，并将其转化为自身所需的物质，称作合成合成代谢代谢； 分解营养物质提供生命活动所需的能量，称作分解营养物质提供生命活动所需的能量，称作分解代谢分解代谢； 合成代谢和分解代谢的合成代谢和分解代谢的调控步骤调控步骤通常由不同的酶催化，分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。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

3、可以在不同的细胞器中进行。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，用代谢途径，如柠檬酸循环就是两用代谢途径。如柠檬酸循环就是两用代谢途径。三、分解代谢与合成代谢三、分解代谢与合成代谢 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。（点为反应物和产物，线为催化的酶） 代谢途径中酶的组织方式：（a）多种游离酶构成的

4、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。分解代谢的三个阶段分解代谢的3个阶段. 阶段阶段 I: 蛋白,多糖和脂类分解成组成它们的结构元件. 阶段阶段 II: 不同的组成元件降解成共同的产物，乙酰辅酶A. 阶段阶段 III: 分解代谢产生3个主要的终产物：水，二氧化碳和氨.三类非线性的代谢途径三类非线性的代谢途径. (a)分解代谢的集中途径分解代谢的集中途径 (b)合成代谢的分散途径合成代谢的分散途径 (c) 循环途径。循环途径。合成合成代谢代谢分解分解代谢代谢生物小分子合成生物大分子生物小分子合成生物大分子一般需要能量一般需要能量一般释放能量一般释放能量生物大分

5、子分解为生物小分子生物大分子分解为生物小分子二者相辅相成，研究物质代谢就是研究能量代谢二者相辅相成，研究物质代谢就是研究能量代谢分解代谢与合成代谢过程分解代谢与合成代谢过程的能量代谢关系的能量代谢关系O-POO-NNNNNH2OHHOHHOHHOCH2O-POO-O-POO-三磷酸腺苷 (ATP)非储存能量的形式,是传递能量的形式ATP在细胞中的循环在细胞中的循环能量源自能量源自能源物质（能源物质（糖、脂、偶尔是蛋白质糖、脂、偶尔是蛋白质）的分解）的分解分 解 代 谢分 解 代 谢氧 化氧 化ADP机械能机械能（运动）（运动）化学能化学能（合成反应）（合成反应）渗透能渗透能（分泌、吸收）（分泌

6、、吸收）电能电能（生物电）（生物电）热能热能（体温维持）（体温维持）光能光能（生物发光）（生物发光） UTP、GTP、CTP、TTP合成，供能合成，供能ATP五、辅酶五、辅酶I和辅酶和辅酶的递能作用的递能作用分解代谢过程中释放的氢和电子被转移到NAD+的腺苷酸，从而形成 NADH + H+ 。反应式如下所示AH2 + NAD+ A + NADH + H+催化反应的酶是乙醇脱氢酶.通过NADPH循环从分解代谢中将电子和氢原子（能量）传递到合成代谢中。六、FMN和FAD的递能作用在氧化还原反应，特别是在氧化呼吸链中起着传递电子和氢原子的作用。在氧化还原反应，特别是在氧化呼吸链中起着传递电子和氢原子

7、的作用。七、辅酶A在能量代谢中的作用功能功能酰基转移酶辅酶酰基转移酶辅酶，传递，传递酰基酰基在脂类与糖类代谢在脂类与糖类代谢中起重要的作用中起重要的作用辅酶辅酶A八、新陈代谢的调节代谢的调节分三个水平：分子水平，细胞水平和整体水平。1. 1. 分子水平调节主要是酶的调节。调节机制主要为可逆的变构调节和分子水平调节主要是酶的调节。调节机制主要为可逆的变构调节和共价修饰。共价修饰。代谢途径的区域化糖酵解，柠檬酸循环和氧化磷酸化的区域2. 细胞水平的调节主要是使酶的作用具有严格的定位，从而使代谢途径得到分隔控制3. 多细胞生物还受到整体水平的调节，主要包括激素的调节和神经的调节。九、代谢中常见的有机

8、反应机制九、代谢中常见的有机反应机制 （一）基团转移反应(grouptransferreaction) 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。代谢中的反应大体可归纳为四类：代谢中的反应大体可归纳为四类：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 (oxidation and reduction) 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

9、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。（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.b-酮酸的氧化脱羧反应如异柠檬酸的氧化脱羧。纯化合物排泄物的化学分析典型案例典型案例脂肪酸的脂肪酸的氧化氧化各类组织细胞各类组织细胞各种破碎方法各种破碎方法碎片置于碎片置于试管试管中中向该向该试

10、管试管中加入纯化合物（如葡萄糖）分析各类代中加入纯化合物（如葡萄糖）分析各类代谢中间产物及酶，逻辑推断。谢中间产物及酶，逻辑推断。典型案例典型案例 糖代谢、生物氧化等等糖代谢、生物氧化等等主要研究方法：主要研究方法：2. 利用遗传缺欠症研究代谢途径尿黑酸尿症尿黑酸尿症(alkaptonuria) 尿黑酸氧化酶缺乏，尿黑酸裂环降解受阻尿黑酸氧化酶缺乏，尿黑酸裂环降解受阻，尿中的尿黑酸经空气氧化为相应的对醌，尿中的尿黑酸经空气氧化为相应的对醌，后者可聚合为黑的色素。，后者可聚合为黑的色素。 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,对比研究可以揭示代谢途径。如途径ABCD中

11、BC 的酶缺失,则A和B会堆积, CD的酶缺失,则A,B和C会堆积。3. 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。科学家通过同位素示踪法证明，生物集体虽然从表面上看，保持着恒定状态，但是实际上并不是恒定不变的，生物有机体在不断地进行新陈代谢，体内各种物质在不断地更新。另外，还证明，血红素分子中的全部碳原子和氮原子来源于乙酸和甘氨酸；胆固醇分子中的碳原子来源于乙酰辅酶A。4. 核磁共振波谱法 运动19分钟前后ATP和磷酸肌酸的变化情况磷酸肌酸核磁共振可显示 ATP和磷酸肌酸的变化, 基本要求

12、 1.掌握分解代谢与合成代谢及与能量代谢的关系。 （熟悉） 2.掌握辅酶I、辅酶、FMN、FAD和辅酶A在能量代谢中的作用。（熟悉） 3.掌握新陈代谢调节的一般规律。（熟悉） 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。（1） 不同生物的代谢不同生物的代谢大同大同小异大同大同 各类生物的物质的代谢途径十分相似小异小异 也有偏向低等的厌氧生物尚没有发展出好氧代谢途径，而高等生物包括好氧细菌都发展出了，但同时保存了厌氧代谢途径。为什么具有许多相同之处呢？为什么具有许多相同之处呢？共同的祖先！共同的祖先！ 3. 3.新陈代谢的特点新陈代谢的特点 （3） 与环境相适应，与环境相适应，自动调节；自动调节； 代谢途径中酶的组织方式：（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。ATP在细胞中的循环在细胞中的循环七、辅酶A在能量代谢中的作用功能功能酰基转移酶辅酶酰