导图社区 生物化学原理之代谢总论
来自杨荣武《生物化学原理》第3版个人整理，包括：代谢的基本概念、代谢的基本特征、代谢研究的主要内容和方法、代谢中的氧化还原反应和氧气在代谢中的作用、代谢组和代谢组学。
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第14章DNA的生物合成读书笔记
代谢总论
代谢的基本概念
代谢途径中酶的组织方式
分散存在
效率最低
多酶复合体或酶系
需要构成一条代谢途径所有的酶或者某些步骤的酶结合在一起，形成有序的复合物
活性中心可能通过底物通道相连
底物通道
定义
* 在某些多酶复合体和多功能酶的各个活性中心之间让中间代谢物转移的特殊通道
优点
* 减少反应中间物的运输时间 * 防止反应中间物因扩散作用造成的损失 * 使不稳定的中间物接触不到溶剂 * 隔离对细胞有毒性的反应中间物 * 克服不利的反应平衡 * 阻止中间物流入到其他竞争性代谢途径 * 防止过量的反应中间物堆积 * 有利于协调对整条代谢途径的调节
可以提高反应的速率
有利于调控
与膜结合的多酶复合物或酶系
参与代谢途径的酶按照一定的方向和次序整合在膜上
特别适合传递电子
呼吸链
光合链
多功能酶
哺乳动物脂肪酸合酶由两条相同的肽链组成，每条肽链具有7个不同的酶活性
提高了催化效率
有利于对各个酶活性的调控
增加了基因的编码能力
方便了对酶基因表达的调控
代谢途径的分类
按照进行方向
线状
分枝状
环状
按照反应类型
分解代谢
通常由三阶段组成
复杂的大分子分解成它们的组成单位
* 一般没有ATP的合成
第一阶段形成的小分子组成单位进一步降解成更小的分子
* 一般有少量ATP的合成
由最终的共同代谢途径组成
* 对有氧生物 * 三羧酸循环 * 呼吸链 * 氧化磷酸化 * 代谢物被彻底氧化为H2O和CO2 * 生成大量ATP或其等价物 * 厌氧生物没有这一阶段
通常产生能量
合成代谢
一定消耗能量
ATP或其等价物
以NADPH形式存在的高能电子
不定向代谢
某些具有双重功能的代谢途径
即可用于分解代谢，又可用于合成代谢
如三羧酸循环
代谢的基本特征
反应条件一般较为温和
高度调控
每一条代谢途径都是不可逆的
多数反应为可逆反应，一步或几步反应为不可逆
不可逆反应是因为该反应的自由能变化是一个很大的负值
一条代谢途径至少存在一个限速步骤
一般是代谢途径中的不可逆反应
各种生物在基本的代谢途径上是高度保守的
各种生物的基本代谢途径都极为相似
代谢途径在真核细胞是高度分室化的
分室化
将不同的代谢途径限定在不同的区域
能够防止一个反应在错误的时间发生在错误的地点
减少细胞内发生无效循环
一边合成一边分解
各个细胞器执行的代谢
线粒体
三羧酸循环、氧化磷酸化、脂肪酸氧化、氨基酸分解
细胞质基质
糖酵解、脂肪酸合成、磷酸戊糖途径
细胞核、线粒体、叶绿体
DNA复制、转录、转录后加工
rER
膜蛋白和分泌蛋白的合成
sER
脂肪和磷脂合成
动物细胞质基质和光面内质网
胆固醇合成
内质网、高尔基体
翻译后加工（糖基化）
肝细胞线粒体和细胞质基质
尿素循环
肝细胞和肾细胞的线粒体、细胞质基质和内质网（高等动物）
糖异生
肝细胞线粒体（高等动物）
酮体合成
C3植物叶肉细胞的叶绿体、过氧化物酶体和线粒体
光呼吸
多细胞生物特别是高等生物由于细胞的分化，有的代谢途径只存在于某种或者某些类型的细胞中
一组对应的分解代谢途径和合成代谢途径至少有一步不同
便于调控
代谢研究的主要内容和方法
代谢研究的主要内容
确定参与每一个代谢反应的酶与辅因子的结构与功能
确定一条代谢途径之中的底物、中间代谢物和终产物的结构、名称和反应的类型
确定一个酶促反应的调节机制
选择合适的研究对象
选择合适的研究方法
示踪法
同位素示踪
苯环示踪
较老
荧光标记
代谢抑制剂的使用
如果一条代谢途径上某一步反应被抑制，必然导致这一步反应的底物及其前面所有的代谢物在细胞内的堆积
综合不同抑制剂的作用结果，可以将一条完整的代谢途径大致勾画出来
代谢遗传缺陷型突变体的使用
与使用酶抑制剂的效果一样
基因操作
转基因技术
基因敲除
基因敲减
基因在某些组织中的定向表达
生物信息学
代谢中的氧化还原反应和氧气在代谢中的作用
分解代谢通常被认为是氧化性的
合成代谢通常被认为是还原性的
在生物合成反应中，NADPH作为还原剂提供生物还原能力
从进化角度来说，无氧代谢途径的出现应该先于有氧代谢途径
代谢组和代谢组学
代谢组
一个特定的对象所包括的所有代谢小分子
并不包括各种生物大分子
也称小分子清单
可反映一个细胞在某种状态下的各种小分子的样式
包括所有代谢过程的总和以及相关的细胞过程
对多细胞生物
不同细胞的基因组相同，转录组不同，蛋白质组不同，代谢组不同
对单细胞生物
环境因素的变化可直接改变胞内的基因表达
细胞的病变和衰老会导致胞内代谢组发生改变
代谢组学
研究单个细胞或组织内所有小分子成分及其变化规律的学科
将各种代谢小分子分开并进行进一步鉴定
分离代谢小分子的方法
毛细管电泳（CE）
气相色谱（GC）
高效液相层析
鉴定代谢小分子的方法
质谱
核磁共振
