第十九章 代谢总论.ppt

第十九章：代谢总论第十九章：代谢总论主讲教师：邵强博士主讲教师：邵强博士代谢代谢(Metabolism)总论总论n新陈代谢的概念新陈代谢的概念n代谢的特点代谢的特点n代谢的研究对象代谢的研究对象n代谢的研究方法代谢的研究方法n代谢学习要点代谢学习要点新陈代谢的概念新陈代谢的概念 n新陈代谢新陈代谢(metabolism)是指生物体活细胞内所有化学变化的总称，是指生物体活细胞内所有化学变化的总称，也称为代谢。也称为代谢。n分解代谢（分解代谢（catabolism,katabolism），），也称异化作用也称异化作用(disassimilation)n合成代谢（合成代谢（anabolism），），也称同化作用（也称同化作用（assimilation）n物质代谢（物质代谢（substancemetabolism），），物质的合成与分解物质的合成与分解n能量代谢（能量代谢（energymetabolism），），能量的转换、储存和释放能量的转换、储存和释放n生长旺盛时：生长旺盛时：合成代谢合成代谢 分解代谢分解代谢n成长的生物：成长的生物：合成代谢合成代谢 分解代谢分解代谢n衰老或饥饿：衰老或饥饿：合成代谢合成代谢 分解代谢分解代谢自养生物和异养生物自养生物和异养生物 根据由环境中获得碳的化学形式，生物可分为根据由环境中获得碳的化学形式，生物可分为两大类型：两大类型：n自养生物自养生物(Autotrophs)：可利用大气中的可利用大气中的CO2作为唯一碳源构建所有含碳分子，如光合细菌和高作为唯一碳源构建所有含碳分子，如光合细菌和高等植物。等植物。n异养生物异养生物(Heterotrophs)：不能利用大气中的不能利用大气中的CO2，必须从环境中获得相对复杂的有机碳分子如必须从环境中获得相对复杂的有机碳分子如葡萄糖，高等动物和多数微生物都是异养生物。葡萄糖，高等动物和多数微生物都是异养生物。矿质营养型矿质营养型有机营养型有机营养型根根据据代代谢谢形形式式进进行行生生物物分分类类许多自养生物可进行光合作用，利用太阳许多自养生物可进行光合作用，利用太阳能作为能量来源，而异养生物通过分解自养能作为能量来源，而异养生物通过分解自养生物产生的有机营养物获得能量。生物产生的有机营养物获得能量。生物圈中自养生物和异养生物生活在一起，生物圈中自养生物和异养生物生活在一起，自养生物利用空气中的自养生物利用空气中的CO2建造自己的有机建造自己的有机生物分子，有些还分解水产生生物分子，有些还分解水产生O2；反过来异反过来异养生物利用这些有机物作为营养物质，把养生物利用这些有机物作为营养物质，把CO2排放到大气中去，有些在氧化反应中消耗排放到大气中去，有些在氧化反应中消耗O2产生水。其中产生水。其中C、O2和和H2O在自养和异养在自养和异养间不断循环，太阳能是其中的驱动力。间不断循环，太阳能是其中的驱动力。自养生物和异养生物间自养生物和异养生物间氧和二氧化碳的循环氧和二氧化碳的循环 光光合合自自养养生生物物和和异异养养生生物物二二氧氧化化碳碳和和氧氧的的循循环环 生物圈中氮的循环生物圈中氮的循环 所有生命体都需要氮源，为合成氨基酸、所有生命体都需要氮源，为合成氨基酸、核苷酸及其他化合物所必需。植物可利用铵核苷酸及其他化合物所必需。植物可利用铵或可溶性硝酸盐作为唯一氮源；但脊椎动物或可溶性硝酸盐作为唯一氮源；但脊椎动物的氮源必须是氨基酸或其他有机化合物；只的氮源必须是氨基酸或其他有机化合物；只有少量的生物有少量的生物蓝细菌和与部分植物根部共蓝细菌和与部分植物根部共生的土壤细菌可以转变（固定）大气氮为氨；生的土壤细菌可以转变（固定）大气氮为氨；其他细菌（硝化细菌）氧化氨生成硝酸盐和其他细菌（硝化细菌）氧化氨生成硝酸盐和亚硝酸盐；而另一些细菌把硝酸盐转化为亚硝酸盐；而另一些细菌把硝酸盐转化为N2，在生物圈形成了氮的循环。在生物圈形成了氮的循环。固氮细菌固氮细菌硝化细菌硝化细菌去硝化细菌去硝化细菌生生物物圈圈的的氮氮循循环环 代谢作用的特点代谢作用的特点n代谢过程所包含的化学反应通常不是一步完成，由一系列的代谢过程所包含的化学反应通常不是一步完成，由一系列的中间代谢过程所组成，反应数目虽多，但有极强的顺序性。中间代谢过程所组成，反应数目虽多，但有极强的顺序性。n代谢作用需要温和的条件，绝大多数反应都由酶所催化。代谢作用需要温和的条件，绝大多数反应都由酶所催化。n代谢作用具有高度灵敏的自我调节。代谢作用具有高度灵敏的自我调节。n整体水平上，主要靠激素或激素伴同神经系统进行的综合调整体水平上，主要靠激素或激素伴同神经系统进行的综合调节；节；n细胞水平上，主要通过胞内酶布局的区域化而实现；细胞水平上，主要通过胞内酶布局的区域化而实现；n分子水平上，主要通过酶的反馈抑制和基因表达的调控等实分子水平上，主要通过酶的反馈抑制和基因表达的调控等实现。现。代谢作用中的能量关系代谢作用中的能量关系 n分解代谢是代谢作用的分解过程，有机物（糖、分解代谢是代谢作用的分解过程，有机物（糖、脂和蛋白质）被转化为更小、更简单的终产物脂和蛋白质）被转化为更小、更简单的终产物（如乳酸、（如乳酸、CO2和和NH3等），分解代谢释放能量，等），分解代谢释放能量，部分被转化为部分被转化为ATP和还原的电子载体（和还原的电子载体（NADH，NADPH和和FADH2），），其余的作为热量散失。其余的作为热量散失。n合成代谢也称生物合成，小、简单的前体物质形合成代谢也称生物合成，小、简单的前体物质形成更大、更复杂的分子，如脂、多糖、蛋白质和成更大、更复杂的分子，如脂、多糖、蛋白质和核酸等，合成代谢需要能量的输入，通常需要核酸等，合成代谢需要能量的输入，通常需要ATP分子磷酸酯键的转移和还原力（分子磷酸酯键的转移和还原力（NADH、NADPH和和FADH2）。）。分解代谢和合成代谢间分解代谢和合成代谢间的能量关系的能量关系 趋同分解趋同分解分叉合成分叉合成循环途径循环途径三类非线性代谢途径三类非线性代谢途径 代谢研究的对象代谢研究的对象 n代谢所研究的是生物活细胞中发生的所有代谢所研究的是生物活细胞中发生的所有的化学反应，这里所指的活细胞是一种概的化学反应，这里所指的活细胞是一种概括的说法，既来自于单细胞生物的细胞；括的说法，既来自于单细胞生物的细胞；也来自于多细胞生物的细胞、组织、器官也来自于多细胞生物的细胞、组织、器官及整个生物体；还包括病毒和噬菌体等生及整个生物体；还包括病毒和噬菌体等生命体。命体。代谢研究的方法代谢研究的方法 1饲养动物饲养动物2测定呼吸商（测定呼吸商（respiratoryquotient,R.Q.）3先天性代谢疾病患者不正常代谢的观察先天性代谢疾病患者不正常代谢的观察4利用微生物的生化突变型利用微生物的生化突变型5切除器官切除器官6离体试验离体试验7组织培养（组织培养（tissueculture）8应用酶的抑制剂应用酶的抑制剂9同位素示踪法（同位素示踪法（isotopictracertechnique）10分步离心技术分步离心技术代谢学习要点代谢学习要点 1中间反应物是甚么（中间反应物是甚么（what)2催化反应的酶（催化反应的酶（which)3.能量变化（能量变化（howmany)4调节机制（调节机制（why)5.反应的细胞部位（反应的细胞部位（where)6与其它代谢的联系（与其它代谢的联系（whatLink)7生理意义（生理意义（whatfunction)