生物化学：第17章 代谢总论

生物化学

Biochemistry第17章代谢总论研究方向：1）脂质代谢在植物生长发育、逆境胁迫、油脂产量和品质中的作用及其调控机制；2）脂质信号分子的调控网络。脂质功能：脂质是生物体重要的结构成分；高效能量贮存物质；脂质是生命活动的重要调控者和信号分子。学习方法1.教材内容全面阅读、建立框架;2.重点内容精读、理解和拓展;3.课前预习、课堂认真听讲、课后及时复习；4.建立动态、立体、联想、辨证和发展等思维;5.分析比较、归纳总结；6.理论联系实际；7.适当记忆（概念、符号、经典理论和代谢途径);8.适量练习题；9.经常讨论交流。十、主要参考资料书：

1.生物化学--王镜岩2.FundamentalofBiochemistry---DonaldVoet,JudithG.Voet,CharlotteW.Pratt3.Biochemistry，6thed---LubertStryer.4.LehningerPrincipleofBiochemistry,4thedition---DavidL.Nelson,MichaelM.Cox

专业期刊：《Annu.Rev.Biochem.》《JournalBiologicalBiochemistry》《Phytochemistry》

代谢“三角”物质流能量流信息流环境新陈代谢是体内化学反应的总称。

体内的化学反应通常由酶催化，一系列的连续反应构成代谢途径，代谢途径的个别步骤称作中间代谢，个别步骤的产物称作中间产物。一、新陈代谢的基本概念新陈代谢的主要作用：合成代谢:获取营养物质，并将其转化为自身所需的物质分解代谢:分解营养物质提供生命活动所需的能量两用代谢途径：是合成代谢和分解代谢共同利用的代谢环节新陈代谢途径及其调节控制和信息代谢新陈代谢合成代谢（同化）分解代谢（异化）生物小分子生物大分子需要能量能量代谢物质代谢释放能量生物大分子生物小分子分解代谢的三个阶段生物能的来源热核反应可见光光子植物、藻类和细菌的光合作用动物、植物、藻类和细菌呼吸作用代谢途径(网络）分解代谢和合成代谢的调控代谢途径的细胞区室化（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代谢途径的类型NAD+NADP+辅酶I和辅酶Ⅱ的的递能作用NAD+（辅酶Ｉ）NADP+（辅酶ＩＩ）NAD+和NADP+的结构FMN和FAD的递能作用黄素单核苷酸（FMN/FMNH2）黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD/FADH2）亲核攻击辅酶A在能量代谢中的作用辅酶A（CoA）的结构酸碱催化共价催化金属离子催化静电催化酶催化反应的实现，通常是经过反应部位的接近和取向的效应，形成过渡态而发生的。二、代谢中常见的有机反应机制有机化学反应常涉及共价键的断裂。共价键断裂时，若两个电子分开，称作均裂断裂，产生不稳定基团，常见于氧化还原反应。若两个电子不分开，称作异裂断裂，如C-H键断裂，电子对通常留在碳原子一侧（碳原子的电负性大于氢原子），形成碳负离子和氢离子，富电子的碳负离子为亲核基团，容易与缺电子的亲电基团发生反应。若有氢负离子的受体存在，C-H键断裂时电子有可能留在氢原子一侧形成碳正离子和氢负离子，缺电子的亲电基团容易与富电子的碳负离子(为亲核基团)发生反应。共价键的断裂的方式基团转移反应氧化还原反应消除、异构化和重排反应碳－碳键的形成或断裂反应生物化学中的反应类型（一）基团转移反应(group—transferreaction)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。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(oxidationandreduction)氧化反应和还原反应的实质是电子的得失，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。氧化反应和还原反应(oxidationandreduction)（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。1.消除反应消除反应的机制消除反应的立体化学2.异构化反应12123.分子重排反应C-C-CCC-C-CC（四）碳-碳键的形成与断裂反应1.羟醛缩合反应和羟醛裂解反应例：果糖-1,6-二磷酸裂解为二羟丙酮磷酸和甘油醛-3-磷酸2.克莱森酯缩合反应例：柠檬酸合酶催化的反应3.

-酮酸的氧化脱羧反应例：异柠檬酸的氧化脱羧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：代谢如何是调控的？---代谢途径多样，基本调节方式一样

theamountofenzyme（酶量）

theactivityofenzyme（酶活力）

theaccessibilityofsubstrate（酶-底物亲和力）

theenergystatus----energycharge（机体能量水平）描述生物体能量状态重要参数能荷（energycharge）=[ATP]+½[ADP][ATP]+[ADP]+[AMP]Phosphorylationpotential=（磷酸化势能）[ATP][ADP][Pi]怎样研究代谢---Metabolicmethodology

Enzymeinhibitor（酶抑制剂）

metabolicdeficiencymutant（代谢缺陷突变体）

Isotopetracing（同位素示踪）

Manometricmethod（气体测量法）

Nuclearmagneticresonance(NMR)Metabolimics(代谢组学）及多学科综合研究使用酶的抑制剂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,对比研究可以搞清代谢途径。如途径A

B

C

D中B

C的酶缺失,则A和B会堆积,C

D的酶缺失