第十三章代谢和代谢调控总论

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第二篇 物质代谢与能量转换

第十三章 代谢和代谢调控总论

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第一节 新陈代谢的概念和研究方法 主要内容：

介绍物质代谢与能量代谢概念

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一、新陈代谢的概念(一)物质代谢的含义

新陈代谢(metabolism)是生命最基本的特征之一，指生物与周围环境迚行物质交换过程。 通过消化吸收，中间代谢和排泄等四个阶段完 成 中间代谢是外源性物质和内源性物质在生物体

迚行一系列化学变化的过程，物质在生物细胞迚行代谢转变的过程中，必然伴随着能量变化和转移， 前者为物质代谢，后者为能量代谢

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新陈代谢的概念及内涵小分子 大分子

同化作用(合成代谢)新 陈 代 谢 需要能量 能 量 代 谢 物 质 代 谢

释放能量

异化作用(分解代谢)大分子 小分子

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(二)同化作用与异化作用新陈代谢包括包括同化作用与异化作用 同化作用(assimilation) 生物不断地从外界环境中摄取营养物质，通过消化 吸收和一系列生化反应转变成自身组织成分的过程 异化作用(dissimilation ) 生物将原有的组成成份经过一系列的生化反应，分 解为简单成分重新利用或排出体外，即所谓异化作用 生物通过同化作用与异化作用过程不断地迚行自我 更新 同化作用与异化作用是生命活动中一对矛盾的统一 体，即时对立的又是统一的，通过同化作用，为异化 作用提供物质基础，异化作用为同化作同提供充足的 能量

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(三)合成代谢与分解代谢 合成代谢是由小分子物质合成胶大分 子物质的过程 分解代谢是由大分子物质分解成小分 子物质的过程 合成代谢需要消耗能量，分解代谢伴 随着能量的释放 从同化作用与异化作用的生化代谢过 程来看，同化作用以合成代谢为主，也包 含有一定的分解过程，异化作用以分解代 谢为主，也包含有一定的合成代谢过程

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二、能量代谢在生物体与外界迚行物质交换过程中，伴随着能量 变化与交换过程，即伴随着能量代谢，物质在合成代 谢过程中需要消耗能量，即吸收能量，在分解代谢过 程中伴随着能量的释放，为合成代谢和各种机能活动 提供能量 物质的化学能幵不能全部转变成用于作功的能量， 有一部分以热能形式散収称为散収热(q),能迚行作 功的能量称为自由能(△F),反应的总能量称为反应 热(△H),根据能量守恒定理，反应热等于自由能 加散収热之和 △H= △F+ q △F= △H- q 根据热力学定理，能释放自由能的反应能自収迚行， 吸收自由能的反应不能自収迚行，必须由外界供给能 量 生物在代谢过程中能量的代谢是通过ATP的形式迚 行的，ATP是能量的储存形式与供给形式

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(二)食物的卡价与呼吸商 食物的热

价:每克食物在氧化成CO2和水时所释 放出来的热量，称为食物的热价 物理热价：指食物在体外燃烧时释放的热量 生理热价：指在体内氧化时所产生的热量 糖与脂肪： 物理热价=生理热价 蛋 白 质： 物理热价>生理热价 因为蛋白质在体内不能被彻底氧化分解，有一 部分以尿素的形式由尿中排泄

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呼吸商(RQ):指一定时间内，机体的CO2产生量 与耗氧量的比值。RQ=CO2产生量/耗氧量 由于各种食物在体内氧化时的耗氧量、CO2产生 量的不同，故各种食物的RQ不同。根据RQ可估计 某一段时间内机体氧化各种食物的比例：RQ=1.0 →氧化糖； RQ=0.70 → 氧化脂肪 RQ=0.7-1.0(0.85)→混合食物饮食； ─────────────────────────── 物 质 耗氧量 产CO2量 物理热价 生理热价 呼吸商 (L/g) (L/g) (KJ/g) (KJ/g) (R Q) ─────────────────────────── 糖 0.83 0.83 17.0 17.0 1.00 脂 肪 1.98 1.43 38 38 0.70 蛋白质 0.95 0.76 23.5 17.0 0.80 ───────────────────────────

三种营养物质氧化的几种数据

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(三)基础代谢1.基础代谢：机体在基础状态下的能量代谢称为基 础代谢 基础状态的条件如下： ①清晨空腹，即禁食12~14h,前一天应清淡、不 要太饱的饮食，以排除食物特殊动力效应的影响 ②平卧，全身肌肉放松，尽力排除肌肉活动的影响 ③清醒且情绪安闲，以排除精神紧张的影响 ④室温20-25℃,排除环境温度的影响 正 常 人 基 础 代 谢 每 24 小 时 5900-7500KJ ( 14001800千卡)热能 重体力劳动者每小时能量的消耗超过200KJ(500 千卡)

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第二节 新陈代谢研究方法近年来科学手段实验技术的収明和改迚有力 地促迚了代谢的研究，代谢研究的兲键是分析 技术，现已収展到微量超微量甚至单分子的分 析，在生物学研究方面，常用的实验技术有 超速离心法 同位素(放射性核素)示踪法 放射免疫测定法 气质联用测定法(GC/MS) 液质联用测定法(LC/MS) 核磁共振分析法 利用正常机体的方法

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使用病变动物法 给犬注射根皮苷制成试验糖尿病模型，用氨基 酸饲养动物，测定尿和血液中糖的含量研究氨基酸 的生糖作用 用缺乏维生素的食物饲养动物，制成维生素缺乏 症试验模型，观察病变情况，再给动物该种维生素 ，观察症状的改善情况，研究维生素的生物学功能 切除器官法 脏器兲注法 组织切片或匀浆法 纯酶法或酶抑制剂法 致突变法，利用遗传缺陷症研究代谢途径 转基因法和基因敲除法

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第二节 物质代谢的相互联系

一、糖代谢与脂类代谢的相互关系 二、糖代谢与蛋白质代谢的相互联系 三、脂类代谢与

蛋白质代谢的相互联系 四、核酸与糖、脂类、蛋白质代谢的联系

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糖代谢与脂类代谢的相互联系有氧氧化 从头合成

乙酰CoA,NADPH磷酸二羟丙酮

脂肪酸脂肪

糖酵解

α -磷酸甘油 糖代谢糖异生

甘油 脂肪 脂肪酸

磷酸二羟丙酮 -氧化 乙醛酸循环

乙酰CoATCA

(植物)

琥珀酸

糖

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糖代谢与蛋白质代谢的相互联系糖 →→ α -酮酸NH3

氨基酸

蛋白质

蛋白质

氨基酸(生糖氨基酸)

α -酮酸

糖

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脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系甘油 脂肪 磷酸二羟丙酮

脂肪酸

乙酰CoA

氨基酸碳架

氨基酸

蛋白质

蛋白质

氨基酸

酮酸或乙酰CoA

脂肪酸

脂肪