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生物化學(xué)與分子生物學(xué):第一節(jié) 概述(overview)

一、代謝的基本概念(Basis concepts of Metabolism)機體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)是在酶的催化下完成的。在細(xì)胞內(nèi)這些反應(yīng)不是相互獨立的,而是相互聯(lián)系的,一個反應(yīng)的產(chǎn)物可能就是下一個反應(yīng)的底物,這樣構(gòu)成一連串的反應(yīng),稱之為代謝途徑(pathway),由不同的代謝途徑相互交叉構(gòu)成一…

一、代謝的基本概念(Basis concepts of Metabolism)

機體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)是在酶的催化下完成的。在細(xì)胞內(nèi)這些反應(yīng)不是相互獨立的,而是相互聯(lián)系的,一個反應(yīng)的產(chǎn)物可能就是下一個反應(yīng)的底物,這樣構(gòu)成一連串的反應(yīng),稱之為代謝途徑(pathway),由不同的代謝途徑相互交叉構(gòu)成一個有組織有目的的化學(xué)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)(network),稱為代謝(metabolism)。體內(nèi)的代謝途徑主要分為兩類:一類是由大分子(多糖、蛋白、脂類等)不斷降解為小分子(如CO2,NH3,H2O)的過程稱之為分解代謝(catabolism);另一類是由小分子(如氨基酸等)生成大分子(如蛋白質(zhì))的過程稱之為合成代謝(anabolism)。分解代謝主要分三個階段進(jìn)行:第一階段是由復(fù)雜的大分子分解為物質(zhì)基本組成單位的m.f1411.cn/wszg/過程,即糖、脂肪和蛋白質(zhì)降解生成葡萄糖、脂肪酸、甘油和氨基酸;第二階段是由這些基本分子轉(zhuǎn)變?yōu)榇x中間產(chǎn)物,即活潑的二碳化合物的過程,如上述葡萄糖、氨基酸和脂肪酸等降解為乙酰CoA,這期間有少量能量的釋放,生成ATP;第三階段是乙酰CoA氧化生成CO2和H2O的過程,這期間生成的NADH,F(xiàn)ADH2通過氧化磷酸化過程,生成大量ATP。合成代謝一般不是分解代謝簡單的逆向反應(yīng),而是由不同酶催化的,通常需要消耗ATP,還原供氫體多為NADPH。很顯然,分解代謝是一個發(fā)散的過程(divergent process),而合成代謝是一個集合過程(convergent process)。在正常的機體內(nèi),代謝受著嚴(yán)格的調(diào)控(regulation),處在動態(tài)平衡狀態(tài)中,這種調(diào)節(jié)主要是通過各種代謝途徑中關(guān)鍵的限速酶的活性變化來實現(xiàn)的。調(diào)控發(fā)生在兩個水平上:一個m.f1411.cn/rencai/是細(xì)胞內(nèi)水平,主要由代謝底物、產(chǎn)物的多少來完成;第二個是整體水平,主要通過神經(jīng)-內(nèi)分泌系統(tǒng)來實現(xiàn)。

二、食物中糖的消化和吸收(Digestion and absorption of carbohydrates)

食物中的糖類主要是植物淀粉(starch)和動物糖原(glycogen)兩類可消化吸收的多糖、少量蔗糖(sucrose)、麥芽糖(maltose)、異麥芽糖(isomaltose)和乳糖(lactose)等寡糖或單糖,這些糖首先在口腔被唾液中的淀粉酶(α-amylase)部分水解α-1,4糖苷鍵(α-1.4glycosidic bond),進(jìn)而在小腸被胰液中的淀粉酶進(jìn)一步水解生成麥芽糖,異麥芽糖和含4個糖基的臨界糊精(α-dextrins),最終被小腸粘膜刷毛緣的麥芽糖酶(maltase)、乳糖酶(lactase)和蔗糖酶(sucrase)水解為葡萄糖(glucose)、果糖(fructose)、半乳糖(galatose),這些單糖可吸收入小腸細(xì)胞。此吸收過程是一個主動耗能的過程,由特定載體完成,同時伴有Na+轉(zhuǎn)運,不受胰島素的調(diào)控。除上述糖類以外,由于人體內(nèi)無β-糖苷酶,食物中含有的纖維素(cellulose)無法被人體分解利用,但是其具有刺激腸蠕動等作用,對于身體健康也是必不可少的。臨床上,有些患者由于缺乏乳糖酶等雙糖酶,可導(dǎo)致食物中糖類消化吸收障礙而使未消化吸收的糖類進(jìn)入大腸,被大腸中細(xì)菌分解產(chǎn)生CO2、H2等,引起腹脹,腹瀉等癥狀。

三、糖的主要生理功能(Functions of carbohydrate)

糖是自然界最豐富的物質(zhì)之一,人體每日攝入的糖比蛋白質(zhì)、脂肪多,占到食物總量的百分之五十以上,糖是人體能量的主要來源之一,以葡萄糖為主供給機體各種組織能量,1克葡萄糖完全氧化分解可產(chǎn)生2840J/mol的能量,除了供給機體能量以外,糖也是組成人體組織結(jié)構(gòu)的重要成分:與蛋白質(zhì)結(jié)合形成糖蛋白(glycoprotein)構(gòu)成細(xì)胞表面受體、配體,在細(xì)胞間信息傳遞中起著重要作用;與脂類結(jié)合形成糖脂(glyeolipid)是神經(jīng)組織和細(xì)胞膜中的組成成分;還有血漿蛋白、抗體和某些酶及激素中也含有糖。糖的基本結(jié)構(gòu)式是(CH2O)n,故也稱之為碳水化合物。

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