生物化学之新陈代谢概述
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饥饿状态下：R.Q？
糖尿病人：R.Q？
问题：若测得生物材料的R.Q接 近1，则表明能量主要来自于何 类物质分解？
2、代谢障碍实验（代谢途径阻断实验）
正常生物体的中间代谢过程中，中间产 物不会过多积累，不容易进行分析研究； 若用适当方法造成代谢障碍，阻断代谢 途径，则使中间产物积累，便于进行分 析研究。
（3）酶的专一性抑制剂
例子：碘乙酸是巯基酶的专一性抑 制剂，可抑制酵母的酒精发酵，造 成3-磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮积 累。由此证明了酵解途径中1，6-二 磷酸果糖是三三裂解生成了三碳糖。
（4）利用药物造成异常动物实验 （病变动物法）
用人工方法使动物发生某一过程的 代谢障碍，然后给以一定量受试物 质，研究其中间代谢过程。
2、活体外实验
用从生物体分离出来的组织切片， 组织匀浆或体外培养的细胞、细胞器及 细胞抽提物进行中间代谢实验研究称为 活体外实验，用“in vitro”表示。
典型例子：糖酵解、三羧酸循环、氧化 磷酸化等。
（二）代谢途径的探讨方法
探讨物质代谢途径的常用方法有： 代谢平衡实验、代谢障碍实验、代谢物 质标记追踪实验、特征性酶鉴定实验、 核磁共振波实验等。其中最有效的是代 谢物质标记追踪实验和核磁共振实验。
生物化学
第一章
新陈代谢总论
一、新陈代谢的概念
（一）新陈代谢的概念
新陈代谢是生物体最基本的特征，是 生命存在的前提。
新陈代谢（metabolisim）的概念：
1、狭义概念：是指细胞内所发生的酶
促反应过程，称为中间代谢 （intermediary metabolisim）。
（这是代谢活动的主体，也是代谢研 究的主要内容）。
这是探索代谢途径最有效的方法。
标记方法有：化学标记法、同位素标记 法。
（1）化学标记法
1904年，德国F.Knoop首次用苯环标记 脂肪酸探讨中间代谢途径，提出著名的 脂肪酸β-氧化学说。
缺点：化学标记法使天然代谢物分子结
（2）同位素标记法
1941年，Rudolf Schoenheimer首次采用 同位素标记法进行实验。
容易突变；经济；简便等。
wenku.baidu.com
（2）使用抗代谢物
抗代谢物，又叫代谢拮抗物，或代谢 物结构类似物。其分子结构与代谢物 的分子结构类似。
实质：竞争性抑制剂。
例子：丙二酸是琥珀酸的抗代谢物， 能对琥珀酸脱氢酶发生很强的竞争性 抑制作用，造成代谢中间产物“琥珀 酸”积累，从而证明了TCA循环中有 生成琥珀酸这一反应步骤。
（二）新陈代谢的内容
1、包括：物质代谢和能量代谢。
（1）物质代谢：重点讨论各种生理活性 物质（如糖、蛋白质、脂类、核酸等） 在细胞内发生酶促反应的途径及调控机 理，包含旧分子的分解和新分子的合成；
（2）能量代谢：重点讨论光能或化学能 在细胞内向生物能（ATP）转化的原理和 过程，以及生命活动对能量的利用。
1、代谢平衡实验
通过活体内实验研究代谢物摄入和 产出排出的平衡关系，可以了解对代谢 物的利用能力及产物生成情况。
例如测定“呼吸商”（R.Q.）可以判断 体内能量利用情况。
R.Q.=产CO2量（升）/耗O2量（升）
糖类物质R.Q为1，脂肪R.Q为 0.7，蛋白质R.Q为0.8。人体正 常代谢时，R.Q介于0.85-0.95之 间，说明三大营养物质同时发生 了氧化分解。
阻断代谢途径的方法有：造成微生物营 养缺陷性、使用抗代谢物、专一性抑制 剂等。
（1）微生物营养缺陷性（微生物基因突 变型）
采取诱变剂使微生物的基因发生突变， 从而造成某种酶缺损，代谢途径中断， 缺损酶前面的中间产物会大量积累，致
应用实例：乳糖的代谢机理。
利用微生物的遗传突变型研究新 陈代谢机制，比利用其他生物有 以下优越性：
例子1：研究维生素缺乏症，可给以 缺乏某种维生素的饲料，若干天后 观察其病变情况，在加入该种维生 素，观察其症状有否好转，从而确 定该种维生素的功能。
例子2： “人工糖尿病”。
例子3：生糖氨基酸；
生酮氨基酸
3、代谢物标记追踪实验
将代谢底物分子适当“标记”，然后追 踪“标记”在细胞中的去向，就可以了 解底物分子在中间代谢中经过什么中间 产物，生成了什么终产物。
（一）活体内实验和活体外实验
1、活体内实验（整体实验）
用整体生物材料或高等动物离体器官或 微生物细胞群体进行中间代谢实验研究 称为活体内实验，用“in vivo”表示。
活体内实验结果代表生物体在正常 生理条件下，在神经、体液等调节机制 下的整体代谢情况，比较接近生物体的 实际。
典型例子：1904年，德国化学家Knoop提 出的脂肪酸β-氧化学说。
但有许多代谢有共同途径， 称为“两用代谢途径” （amphibolic pathway）。
二、新陈代谢的研究方法
中间代谢的研究内容很多，研究目 的不同，所用的生物材料和实验方法也 不相同。为探讨代谢途径及其调节机理， 动物、植物、微生物材料都可以作为实 验对象。
根据实验材料的水平，常将实验分 为活体内实验和活体外实验。
能量代谢和物质代谢是同一过程的两个 方面，能量转化寓于物质转化过程之中， 物质转化必然伴有能量转化。
2、合成代谢（anabolism）分解 代谢（catabolism）
合成代谢和分解代谢并非简 单可逆反应，发生于细胞不同部 位（尤其是真核生物中最常见）。
例如：脂肪酸分解成乙酰辅酶A 是在线粒体中进行，而乙酰辅酶 A合成脂肪酸则在细胞浆中进行。
2、广义概念：是生物与外界环境进行 物质与能量交换的全过程。即：生物 体内所经历的一切化学变化。包括消 化、吸收、中间代谢及排泄等阶段。
新陈代谢包括生物体内所发生的
一切合成和分解作用。一方面，生物 体不断从周围环境中摄取物质，通过 一系列生化反应，转变为自己的组成 部分；另一方面，将原有的组成成分 经过一系列生化反应，分解成不能在 利用的物质排出体外，不断地进行自 我更新。生物体通过新陈代谢所产生 的生命现象是建立在合成代谢与分解 代谢矛盾对立和统一的基础上的，它 们之间既相互联系、相互依存，又相 互制约。
糖尿病人：R.Q？
问题：若测得生物材料的R.Q接 近1，则表明能量主要来自于何 类物质分解？
2、代谢障碍实验（代谢途径阻断实验）
正常生物体的中间代谢过程中，中间产 物不会过多积累，不容易进行分析研究； 若用适当方法造成代谢障碍，阻断代谢 途径，则使中间产物积累，便于进行分 析研究。
（3）酶的专一性抑制剂
例子：碘乙酸是巯基酶的专一性抑 制剂，可抑制酵母的酒精发酵，造 成3-磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮积 累。由此证明了酵解途径中1，6-二 磷酸果糖是三三裂解生成了三碳糖。
（4）利用药物造成异常动物实验 （病变动物法）
用人工方法使动物发生某一过程的 代谢障碍，然后给以一定量受试物 质，研究其中间代谢过程。
2、活体外实验
用从生物体分离出来的组织切片， 组织匀浆或体外培养的细胞、细胞器及 细胞抽提物进行中间代谢实验研究称为 活体外实验，用“in vitro”表示。
典型例子：糖酵解、三羧酸循环、氧化 磷酸化等。
（二）代谢途径的探讨方法
探讨物质代谢途径的常用方法有： 代谢平衡实验、代谢障碍实验、代谢物 质标记追踪实验、特征性酶鉴定实验、 核磁共振波实验等。其中最有效的是代 谢物质标记追踪实验和核磁共振实验。
生物化学
第一章
新陈代谢总论
一、新陈代谢的概念
（一）新陈代谢的概念
新陈代谢是生物体最基本的特征，是 生命存在的前提。
新陈代谢（metabolisim）的概念：
1、狭义概念：是指细胞内所发生的酶
促反应过程，称为中间代谢 （intermediary metabolisim）。
（这是代谢活动的主体，也是代谢研 究的主要内容）。
这是探索代谢途径最有效的方法。
标记方法有：化学标记法、同位素标记 法。
（1）化学标记法
1904年，德国F.Knoop首次用苯环标记 脂肪酸探讨中间代谢途径，提出著名的 脂肪酸β-氧化学说。
缺点：化学标记法使天然代谢物分子结
（2）同位素标记法
1941年，Rudolf Schoenheimer首次采用 同位素标记法进行实验。
容易突变；经济；简便等。
wenku.baidu.com
（2）使用抗代谢物
抗代谢物，又叫代谢拮抗物，或代谢 物结构类似物。其分子结构与代谢物 的分子结构类似。
实质：竞争性抑制剂。
例子：丙二酸是琥珀酸的抗代谢物， 能对琥珀酸脱氢酶发生很强的竞争性 抑制作用，造成代谢中间产物“琥珀 酸”积累，从而证明了TCA循环中有 生成琥珀酸这一反应步骤。
（二）新陈代谢的内容
1、包括：物质代谢和能量代谢。
（1）物质代谢：重点讨论各种生理活性 物质（如糖、蛋白质、脂类、核酸等） 在细胞内发生酶促反应的途径及调控机 理，包含旧分子的分解和新分子的合成；
（2）能量代谢：重点讨论光能或化学能 在细胞内向生物能（ATP）转化的原理和 过程，以及生命活动对能量的利用。
1、代谢平衡实验
通过活体内实验研究代谢物摄入和 产出排出的平衡关系，可以了解对代谢 物的利用能力及产物生成情况。
例如测定“呼吸商”（R.Q.）可以判断 体内能量利用情况。
R.Q.=产CO2量（升）/耗O2量（升）
糖类物质R.Q为1，脂肪R.Q为 0.7，蛋白质R.Q为0.8。人体正 常代谢时，R.Q介于0.85-0.95之 间，说明三大营养物质同时发生 了氧化分解。
阻断代谢途径的方法有：造成微生物营 养缺陷性、使用抗代谢物、专一性抑制 剂等。
（1）微生物营养缺陷性（微生物基因突 变型）
采取诱变剂使微生物的基因发生突变， 从而造成某种酶缺损，代谢途径中断， 缺损酶前面的中间产物会大量积累，致
应用实例：乳糖的代谢机理。
利用微生物的遗传突变型研究新 陈代谢机制，比利用其他生物有 以下优越性：
例子1：研究维生素缺乏症，可给以 缺乏某种维生素的饲料，若干天后 观察其病变情况，在加入该种维生 素，观察其症状有否好转，从而确 定该种维生素的功能。
例子2： “人工糖尿病”。
例子3：生糖氨基酸；
生酮氨基酸
3、代谢物标记追踪实验
将代谢底物分子适当“标记”，然后追 踪“标记”在细胞中的去向，就可以了 解底物分子在中间代谢中经过什么中间 产物，生成了什么终产物。
（一）活体内实验和活体外实验
1、活体内实验（整体实验）
用整体生物材料或高等动物离体器官或 微生物细胞群体进行中间代谢实验研究 称为活体内实验，用“in vivo”表示。
活体内实验结果代表生物体在正常 生理条件下，在神经、体液等调节机制 下的整体代谢情况，比较接近生物体的 实际。
典型例子：1904年，德国化学家Knoop提 出的脂肪酸β-氧化学说。
但有许多代谢有共同途径， 称为“两用代谢途径” （amphibolic pathway）。
二、新陈代谢的研究方法
中间代谢的研究内容很多，研究目 的不同，所用的生物材料和实验方法也 不相同。为探讨代谢途径及其调节机理， 动物、植物、微生物材料都可以作为实 验对象。
根据实验材料的水平，常将实验分 为活体内实验和活体外实验。
能量代谢和物质代谢是同一过程的两个 方面，能量转化寓于物质转化过程之中， 物质转化必然伴有能量转化。
2、合成代谢（anabolism）分解 代谢（catabolism）
合成代谢和分解代谢并非简 单可逆反应，发生于细胞不同部 位（尤其是真核生物中最常见）。
例如：脂肪酸分解成乙酰辅酶A 是在线粒体中进行，而乙酰辅酶 A合成脂肪酸则在细胞浆中进行。
2、广义概念：是生物与外界环境进行 物质与能量交换的全过程。即：生物 体内所经历的一切化学变化。包括消 化、吸收、中间代谢及排泄等阶段。
新陈代谢包括生物体内所发生的
一切合成和分解作用。一方面，生物 体不断从周围环境中摄取物质，通过 一系列生化反应，转变为自己的组成 部分；另一方面，将原有的组成成分 经过一系列生化反应，分解成不能在 利用的物质排出体外，不断地进行自 我更新。生物体通过新陈代谢所产生 的生命现象是建立在合成代谢与分解 代谢矛盾对立和统一的基础上的，它 们之间既相互联系、相互依存，又相 互制约。