《生物化学》19 代谢总论

1、第八单元 代谢总论 在上册书中，我们系统学习了构成生物体的主要化学物质：糖类、脂类、蛋白质、酶、核酸、维生素和激素等的组成、结构、理化性质以及生物学功能。这些物质之间有着错综复杂的关系。营养物质在生物体内所经历的一切化学变化总称为新陈代谢（metabolism）。 新陈代谢的功能有五个方面： (1)从环境中获得营养物质。 (2)将外界引入的营养物质转变为自身需要的结构元件， 即大分子组成的前体。 (3)将结构元件装配成自身的大分子。 (4)形成或分解生物体特殊功能所需要的生物分子。 (5)提供生命活动所需一切能量。一、分解代谢与合成代谢二、能量代谢在新陈代谢中的重要地位三、辅酶I和辅酶的递能作

2、用四、FMN和FAD的递能作用 五、辅酶A在能量代谢中的作用六、新陈代谢的调节七、代谢中常见的有机反应机制八、新陈代谢的研究方法第19章 代谢总论(metabolism)一、分解代谢与合成代谢概念：分解代谢(catabolism) :有机营养物质，不管是从外界环境获得的还是自身存储的，通过一系列反应步骤转变成较小的、较简单物质的过程称为分解代谢。合成代谢(synthesis) :又称生物合成，是生物体利用小分子的或大分子的结构元件建造成自身大分子的过程。代谢反应中的反应物或底物又称代谢物（metabolite).二、能量代谢在新陈代谢中的重要地位 以代谢物质为基础，与物质代谢过程相伴随发生的，

3、是蕴涵在化学物质中的能量转化，统称为能量代谢(energetic metabolism)。 ATP、ADP和无机磷酸广泛存在于生物体的各个细胞中，起着传递能量的作用，因此又称为能量传递系统(energy-transmitting system)。以ATP形式贮存的自由能在生物体内提供四方面的能量需要： (1)提供生物合成做化学功时所需的能量。 (2)是生物体活动以及肌肉收缩的能量来源。 (3)供给营养物质逆浓度梯度跨膜运输到机体细胞内所 需的自由能。 (4)在DNA、RNA和蛋白质等生物合成中，保证基因信息 的正确传递。 ATP总是处于动态平衡的周转之中，ATP分子一旦形成，一分钟之内就被利用

4、，严格说ATP不是能量的贮存形式，而是传递能量的分子。三、辅酶和辅酶的递能作用 由营养物质的分解代谢释放的化学能，除了合成ATP的途径捕获外，另一种途径就是以氢原子和电子的形式将自由能专一给生物合成的需能反应。这种具有高能的氢原子是由脱氢反应形成的，脱氢酶催化物质的脱氢反应，将脱下的氢原子和电子传递给接受这种氢原子和电子的(其中一类)辅酶称为辅酶和辅酶。NAD+NADP+andNADH+H+NADPH+H+and四、FMN和FAD的递能作用 FMN为黄素单核苷酸FAD为黄素腺嘌呤二核苷酸它们都能接受两个电子和两个氢离子，在氧化还原反应中，特别是氧化呼吸链中起传递电子和氢离子的作用。FMN1.

5、辅酶A结构五、辅酶A在能量代谢中的作用CoA-SH 的结构辅酶A- 酰基载体ATP高能磷酸键断裂释放出30.54kJ/mol自由能。 （ 30.54kJ/mol 相当于7.3kcal/mol）乙酰辅酶A的硫酯键是高能的，断裂释放出31.38kJ/mol自由能。 （ 1kcal/mol 相当于 4.184kJ/mol ）六、新陈代谢的调节代谢的调节可概括地划分为三个不同水平： 1、分子水平：包括反应物和产物的调节（主要是浓度的调节和酶的调节）。 2、细胞水平：细胞的特殊结构与酶结合在一起，使代谢得到分隔调节控制。 3、整体水平：主要包括激素的调节和神经调节。除此以外，还有来自基因表达的调控作用。

6、七、代谢中常见的有机反应机制 生物化学中的反应大体可归纳为四类： (一)基团转移反应 (group-transfer reaction) (二)氧化反应和还原反应(oxidation and reduction) (三)消除、异构化及重排反应（四）碳-碳键的形成与断裂反应 (一)基团转移反应1、酰基转移2、磷酰基转移3、葡糖基转移基团转移常表现为亲电子基团从一个亲核基团转移到另一个亲核基团。 (二)氧化反应和还原反应氧化-还原反应实质是电子得失反应。 (三)消除、异构化及重排反应1、消除反应(elimination reaction) 通过脱水、脱氨基等反应形成 C = C 双键2、分子内氢原

7、子的迁移-异构化反应 是指质子在分子内迁移（从一个C原子转移到另一个C原子）， 引起双键位置的改变。3、分子重排反应 是C-C键断裂，再重新形成，使分子碳骨 架发生改变。（四）碳-碳键的形成与断裂反应1、羟醛缩合反应(aldol condensation)2、克莱森酯缩合反应(Claisen ester condensation)3、-酮酸的氧化脱羧反应八、新陈代谢的研究方法 分体内和体外两种研究方式(一)使用酶的抑制剂 碘乙酸抑制醛缩酶，造成F-1，6-2P积累，可检测。(二)利用遗传缺欠症研究代谢途径 先天性缺乏尿黑酸氧化酶的病人的Tyr中间产物尿黑酸可从尿中检出。 (三)气体测量法(ma

8、nometric method) 利用瓦氏呼吸器检测代谢过程中的气体变化。 (四)同位素示踪法 利用同位素标记检测代谢反应的进程。 (五)核磁共振波谱法 原子核始终处于自旋状态，通过旋转产生一定方向的磁场。将其放入外加磁场中，并以适当频率的电磁波照射自旋的核，此时处于低能态的自旋核就会吸收电磁波的能量，从低能态跃迁到高能态。此现象即核磁共振现象。克莱森酯缩合反应（Claisen缩合反应） 是指两分子羧酸酯在强碱（如乙醇钠）催化下，失去一分子醇而缩合为一分子-羰基羧酸酯的反应。参与反应的两个酯分子不必相同，但其中一个必须在酰基的-碳上连有至少一个氢原子。简单的说，该反应是一个酯分子的酰基对另一酯分子的酰基-碳原子进行的酰化