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《代謝和代謝調控總論(黃純版)》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關內容在教育資源-天天文庫。
1、第14章代謝和代謝調控總論一、物質代謝的概念新陳代謝(metabolism)是機體與外界環(huán)境不斷進行物質交換的過程。它是通過消化、吸收、中間代謝和排泄四個階段來完成的。中間代謝(intermediarymetabolism)就是經過消化、吸收的外界營養(yǎng)物質和體內原有的物質,在全身一切組織和細胞中進行的多種多樣的化學變化的過程。第一節(jié)新陳代謝的概念和研究方法物質代謝:物質在體內進行化學變化的過程。能量代謝:物質在體內進行物質代謝的同時,必然伴隨著能量轉移的過程。物質代謝:同化作用從物質交換角度異化作用合成代謝從化學
2、變化角度分解代謝合成代謝分解代謝物質代謝能量代謝新陳代謝新陳代謝圖解(同化作用)(異化作用)小分子大分子需要能量釋放能量大分子小分子(一)代謝過程中能量的變化(二)食物的卡價和呼吸商(三)基礎代謝(basalmetabolism):是指人體的清醒而安靜的狀態(tài)中,同時又沒有食物的消化與吸收作用的情況下(空腹),并處于適宜溫度(室溫),所消耗的能量稱為基礎代謝。二、能量代謝的概念(一)體內法(invivo)1.利用正常機體的方法2.使用病變動物法3.切除器官法4.放射性核素示蹤法5.致突變法6.轉基因法和基因敲除三、
3、物質代謝的研究方法(二)體外法(invitro)1.臟器灌注法2.組織切片或勻漿法3.純酶法及酶抑制法4.使用亞細胞成分的方法生物機體內,各類物質代謝相互影響、相互轉化。三羧酸循環(huán)不僅是各類物質共同的代謝途徑,而且也是它們之間相互聯(lián)系的渠道。丙酮酸、?;o酶A、?-酮戊二酸和草酰乙酸等代謝物則是各類物質相互轉化的重要中間產物。物質代謝的相互關系琥珀酰CoAα-酮戊二酸琥珀酸延胡索酸蘋果酸草酰乙酸乙酰CoA檸檬酸異檸檬酸代謝途徑的聯(lián)系:相互轉變,相互制約,殊途同歸。核酸與糖、脂類和蛋白質代謝的相互聯(lián)系圖15-2動植
4、物細胞膜結構和物質代謝的聯(lián)系圖解(質膜、核及核仁、內質膜、線粒體)第2節(jié)代謝調控總論生命現(xiàn)象是復雜生物化學過程綜合結果。為了保證生命活動(如生長、發(fā)育、分化、繁殖、代謝和運動等)能夠有條不紊地進行,所有生物體內發(fā)生的生物化學過程都必須受到有效的調控。生物調控機制是生物長期進化過程中逐步形成的。生物進化程度愈高,調控機制愈完善、愈復雜。生物體內的代謝調節(jié)在三種不同水平上進行:(1)細胞或酶水平調節(jié)(2)激素調節(jié)(3)神經調節(jié)其中酶的調節(jié)是最基本的調節(jié)方式,是一切調節(jié)的基礎。也稱原初調節(jié)或原始調節(jié)。酶的調節(jié)是通過控制
5、酶的活性和酶的合成量來調節(jié)酶促反應的速度和方向,也就是調節(jié)代謝的速度和方向。一、細胞內或酶水平的調節(jié)通過控制酶合成量的調節(jié)要牽涉到基因、mRNA、蛋白質的生物合成,所以這種調節(jié)是一種慢調節(jié),在幾小時或幾天內才能完成。許多關鍵酶都是調節(jié)酶如別構酶、共價修飾酶、同工酶、多功能酶等。酶的調節(jié)主要是通過控制關鍵酶的濃度和活性來調節(jié)。通過調節(jié)酶的活性,這是快速調節(jié),在幾分鐘到幾十分鐘內完成。關鍵酶(Keyenzyme)往往是代謝途徑的第一步反應的酶(a)或是分支代謝途徑中分支點上的酶(b、c、f)或整個代謝途徑中的限速酶或
6、催化不可逆反應的酶(c)。ABCDEFGabcdfg1.反饋調節(jié)和別構酶反饋調節(jié)是生物體普遍存在的一種調節(jié)機制。反饋抑制是指反應終產物對自身合成途徑中的酶活力起抑制作用,大多是對第一個酶的活力起抑制作用。反饋抑制的效果屬于負性的,稱為負反饋。有時終產物可激活整個代謝反應,這種情況稱為反饋激活,也稱正反饋。(一)酶活力的調節(jié)有些酶分子除了具有活性中心(結合部位和催化部位)外,還存在一個特殊的調控部位,即變構部位。反饋調節(jié)劑與酶結構中的調控部位(變構部位)結合后,酶分子構象發(fā)生改變,導致酶活性中心構象改變,從而調節(jié)酶
7、的活性。此類酶稱為別構。由于變構劑與變構中心的結合而引起酶活性改變的現(xiàn)象則稱為變構調節(jié)作用。調節(jié)其活性的抑制劑和激活劑分別稱為別構抑制劑和別構激活劑。酶分子上多肽鏈上的某些基團,在另一些酶的催化下可與變構劑進行可逆共價結合,結合后引起酶活性變構,使酶活力發(fā)生變化(激活或抑制),從而達到調節(jié)效果,這種作用稱為酶的共價修飾調節(jié)。這類酶則稱為共價調節(jié)酶。有如下兩個特點:2.酶的共價修飾調節(jié)(1)被修飾的酶可以有兩種互變形式,即一種為活性形式(具有催化活性),另一種為非活性形式(無催化活性)。正反兩個方向的互變均發(fā)生共價
8、修飾反應,并且都將引起酶活性的變化。(2)共價修飾調節(jié)作用可以產生酶的連續(xù)激活現(xiàn)象,所以具有信號放大效應。例如腎上腺素引起糖原分解過程中的一系列磷酸化激活步驟,其結果將激素的信號被逐級放大了約300萬倍。目前已知有6種類型的共價修飾方式:①磷酸化/脫磷酸化②腺苷?;?脫腺苷?;垡阴;?脫乙?;苣蜍挣;?脫尿苷酰化⑤甲基化/脫甲基化⑥S-S/SH相互轉變磷酸化/脫磷酸化