代谢的研究水平课件

IntroductionofMetabolism

代谢导论

IntroductionofMetabolism

代谢导11.1代谢的基本概念1.2代谢的主要特点1.3代谢的一些基本原理和规律1.4代谢与生物进化1.5代谢的研究方法1.6学习的要求和技巧1.1代谢的基本概念2广义上，代谢指的是生物体与环境之间的物质和能量交换。狭义上，代谢指的是由细胞内所有化学变化组成的高度整合的网络的总称（ahighlyintegratednetworkofallchemicalreactionsinacell）。什么是代谢（metabolism）？广义上，代谢指的是生物体与环境之间的物质和能量交换。什3物质代谢能量代谢

分解代谢(catabolism):氧化，释放能量合成代谢(anabolism):还原，需要能量代谢的类型物质代谢代谢的类型4

代谢metabolism合成代谢（anabolism）：小分子合成大分子，需要能量(endergonic)。分解代谢（catabolism）：大分子分解为小分子，释放能量(exergonic)。物质代谢－－能量代谢substance--energy代谢合成代谢（anabolism）：小分子5

TheCatalysis

TheRegulation

TheEconomy

TheUnity代谢的主要特点TheCatalysis

TheRegulatio61.能量代谢在代谢中具有重要的地位。物质代谢是基础，能量代谢是一切生命活动的根本保证。

The“energyindustry”(production,storageanduse)iscentraltotheeconomyofthecellsociety!代谢的一些基本原理和规律1.能量代谢在代谢中具有重要的地位。物质代谢是基础，能量代谢7Energysupplyanddemandinmetabolism.Energysupplyanddemandinme82.代谢途径有线性的、分支的、环形的。分解代谢途径是汇聚的(convergent)；合成代谢途径是散发的(divergent)。代谢的一些基本原理和规律2.代谢途径有线性的、分支的、环形的。代谢的一些基本原理和9Degradationisconvergentandenergyreleasing.Synthesisisdivergentandenergyconsuming.Thecitricacidcycle乙酰辅酶A草酰乙酸柠檬酸异戊烯焦磷酸DegradationisconvergentSynth103.分解代谢和合成代谢不是简单的逆反应，它们通常采用不同的途径(不同反应、不同部位等)，从而增强生物体对代谢调控的应变能力，避免浪费能量。代谢的一些基本原理和规律3.分解代谢和合成代谢不是简单的逆反应，它们通常采用不同的11Opposingpathwayofglycolysisandgluconeogenesisinratliver.Opposingpathwayofglycolysis124.各代谢途径具有数量不多的通用活化载体（universalactivatedcarrier）。ATP是通用能量载体。NAD＋、NADP＋和FAD、FMN是通用电子载体。乙酰CoA是通用酰基载体。其他参见《维生素与辅酶》。代谢的一些基本原理和规律4.各代谢途径具有数量不多的通用活化载体（universa13ATPistheuniversalcarrierofmetabolicenergy,

and

ATP-ADPcycleisthefundamentalmodeofenergyexchangeinbiologicalsystems.ATPistheuniversalcarriero14代谢的研究水平课件15代谢的研究水平课件16CoenzymeAisthecarrierofactivatedacylgroups.Acetyl-CoAisthecommondegradativeproductofsugar,fattyacidsandmanyaminoacids.泛酸巯基乙胺CoenzymeAisthecarrierofa17代谢的研究水平课件185.代谢途径主要由6种化学反应组成，反应机制通常比较简单。一些代谢途径有共同顺序的化学反应，称Metabolicmotifs。代谢的一些基本原理和规律5.代谢途径主要由6种化学反应组成，反应机制通常比较简单。19代谢的研究水平课件20MetabolicmotifsMetabolicmotifs21代谢的研究水平课件226.各代谢途径具有共同的严密调节方式。代谢调节分为三个水平：—分子水平酶量的调节（转录水平）酶活性的调节（变构、共价修饰）反应底物的调节—细胞水平（区域化调节）—整体水平调节（激素和神经调节）代谢的一些基本原理和规律6.各代谢途径具有共同的严密调节方式。代谢的一些基本原理和237.代谢是动态的。

Theconstancyofmolecularcompositionistheresultofadynamicsteadystate.

（动态的稳定状态）代谢的一些基本原理和规律7.代谢是动态的。代谢的一些基本原理和规律24

ThedynamicsteadystateThedynamicsteadyst25代谢途径的规律和保守性是生物进化理论的重要依据，体现了生命的统一性。Whathappensinbacteriahappensinhumanbeing！代谢与生物进化代谢途径的规律和保守性是生物进化理26例1:NAD＋、NADP＋和FAD等通用电子载体以及ATP（通用能量载体）、CoA（通用酰基载体）结构上都有ADP，支持生命的RNA起源学说（TheearlyRNAworld）。代谢与生物进化例1:代谢与生物进化27

NADH、FAD、ATP、CoA结构示意图NADH、FAD、ATP、CoA结构示意图28例2:光合磷酸化和氧化磷酸化的普遍存在，成为叶绿体和线粒体起源学说的依据之一。代谢与生物进化例2:代谢与生物进化29

线粒体、叶绿体起源于内共生细菌（endosymbioticbacteria）最早能够进行产生ATP的有氧代谢的是原核细胞。原始的真核细胞是在无氧条件下生存的，直到它们与这些原核细胞在细胞质内建立共生关系的时候，才获得氧化磷酸化的功能。经过漫长的进化，细菌的一些基因进入真核细胞的基因组，内共生细菌进化为线粒体。叶绿体的进化途径相似。线粒体、叶绿体起源于内共生细菌30Aplausibletheoryfortheevolutionaryoriginofmitochondriaandchloroplasts.

Aplausibletheoryfortheevo311.研究材料2.研究水平3.研究方法代谢的研究(了解)1.研究材料代谢的研究(了解)32常见的代谢研究材料：大肠杆菌(Escherichiacoli,E.coli)大肠杆菌噬菌体(BacteriophageLambdaorT4)四膜虫(Tetrahymenathermophila)小球藻(Chlorellavulgaris)果蝇(Drosophilamelanogaster)鸽(Columbalivia)兔(Lepuscalifornicus)小鼠(Musmusculus)大鼠(Rattusnorvegicus)常见的代谢研究材料：33代谢的研究水平：体内(invivo):生物整体,整体器官,微生物细胞群体外(invitro)/试管内:组织切片,匀浆液,提取液

代谢的研究水平：34代谢常用的研究方法:苯环化合物示踪法苯甲酸和苯乙酸(例：脂肪酸β-氧化)稳定同位素示踪法常用稳定同位素：2H,15N,13C,18O(例：DNA半保留复制)放射性同位素示踪法常用放射性同位素：3H,32P,14C(例：三羧酸循环)代谢常用的研究方法:35代谢常用的研究方法:气体测量法(manometricmethod)研究有气体变化的生物化学反应。利用酶的抑制剂例：糖酵解途径碘乙酸抑制醛缩酶；呼吸链的研究利用遗传缺乏症例：苯丙酮尿症与苯丙氨酸代谢途径代谢常用的研究方法:36重点掌握主要代谢途径、各代谢途径之间的相互联系和调节。理解一些经典实验和理论的研究思路。了解一些重要代谢途径的研究历史和相关科学家所作出的贡献。了解一些当前相关的研究热点。代谢部分学习的要求重点掌握主要代谢途径、各代谢途径之间的相互联系和调节。代谢部37概念反应过程：起始物终产物重要中间产物重要反应(限速酶催化的反应、产能与耗能反应)反应部位：器官，细胞内定位生理意义：如生成ATP的数量代谢调节：主要调节点，主要变构抑制剂、变构激活剂各代谢途径之间的联系和调控代