生物化学本科课件-代谢与酶学

生物化学本科课件代谢与酶学欢迎来到生物化学本科课件，本次课程将深入探讨代谢与酶学我们将从代谢的基本概念出发，逐步了解各种代谢途径及其调控机制，同时深入研究酶的特性、作用机制以及在生物体中的重要作用通过本课程的学习，您将掌握生物化学的核心知识，为未来的学习和研究奠定坚实的基础代谢概述定义与重要性定义重要性代谢是指生物体内所有化学反应的总和，包括物质的分解、合代谢为生物体提供能量和构建生命物质的原料通过代谢，生物成、转化以及能量的释放和利用代谢是生命活动的基础，是生体能够从环境中获取营养物质，并将其转化为自身所需的能量和物体维持生命、生长和繁殖所必需的过程分子，从而维持生命活动的正常进行代谢异常会导致各种疾病的发生代谢途径分类分解代谢与合成代谢分解代谢分解代谢（异化作用）是指将复杂的有机分子分解为简单的分子，并释放能量的过程例如，糖酵解、脂肪酸的氧化等分β-解代谢释放的能量通常以的形式储存起来ATP合成代谢合成代谢（同化作用）是指利用简单的分子合成复杂的有机分子，并消耗能量的过程例如，蛋白质的合成、多糖的合成等合成代谢需要消耗提供的能量ATP偶联分解代谢和合成代谢相互偶联，共同维持生物体的代谢平衡分解代谢释放的能量为合成代谢提供动力，而合成代谢所需的原料则由分解代谢提供能量货币的结构与功能ATP结构功能（三磷酸腺苷）是一种由腺是细胞内主要的能量载体，ATP ATP嘌呤、核糖和三个磷酸基团组成为各种生命活动提供能量，例如的核苷酸磷酸基团之间的高能肌肉收缩、神经冲动传递、物质磷酸键储存着大量的能量运输和生物合成等ATP在水解时释放能量，生成和磷酸ADP循环不断地在和之间循环，实现能量的储存和释放细胞内的ATP ATP ADP含量通常很低，但的合成速度很快，以满足能量需求ATP ATP氧化还原反应在代谢中的作用氧化还原氧化还原反应氧化是指物质失去电子还原是指物质获得电子氧化和还原总是同时发的过程，通常伴随着氧的过程，通常伴随着氢生，构成氧化还原反的增加或氢的减少在的增加或氧的减少在应在代谢中，氧化还代谢中，氧化反应释放代谢中，还原反应需要原反应是能量转移和物能量消耗能量质转化的重要方式酶学基础酶的定义与特性定义特性12酶是由生物体产生的具有催化酶具有高效性、专一性、可调活性的蛋白质或RNA（核节性等特点酶能够显著提高酶）酶能够加速生物体内的反应速率，通常比非酶催化的化学反应，而自身在反应前后反应快数百万倍酶只催化特不发生改变定的反应或作用于特定的底物重要性3酶在生物体内发挥着至关重要的作用，参与各种代谢途径、信号传递、复制和修复等过程酶的异常会导致各种疾病的发生DNA酶的命名与分类命名1酶的命名通常是在底物的名称后加上酶或例“-”“-ase”如，催化葡萄糖磷酸化的酶称为葡萄糖激酶分类2根据酶所催化的反应类型，酶可以分为六大类氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂合酶、异构酶和连接酶EC编号3每一种酶都有一个唯一的（酶委员会）编号，用于区分不EC同的酶编号由四个数字组成，分别代表酶的类别、亚EC类、亚亚类和序号酶的作用机制降低活化能活化能酶的作用机制活化能是指反应物分子达到活化状态所酶通过与底物结合，形成酶-底物复合酶降低活化能的机制包括提供合适的需的最低能量活化能越高，反应速率物，降低反应的活化能，从而加速反应反应环境、稳定过渡态、改变反应途径越慢速率酶并不改变反应的平衡常数等酶的活性中心与底物结合活性中心底物结合活性中心是酶分子中与底物结合酶与底物的结合通常是通过非共并催化反应的特定区域活性中价键，例如氢键、离子键、疏水心通常由少数几个氨基酸残基组相互作用等酶-底物复合物的成，这些氨基酸残基的空间结构形成是酶催化反应的第一步决定了酶的专一性锁钥模型与诱导契合模型锁钥模型认为酶的活性中心与底物具有互补的结构，像锁和钥匙一样诱导契合模型认为酶与底物结合后，酶的构象会发生改变，以更好地适应底物米氏方程酶促反应速率与底物浓度的关系米氏方程推导12米氏方程描述了酶促反应速率米氏方程是基于酶促反应的动与底物浓度之间的关系方程力学模型推导出来的，假设酶如下与底物结合形成酶底物复合v=Vmax[S]/Km-，其中是反应速率，物，然后酶底物复合物分解+[S]v-Vmax是最大反应速率，[S]为产物和酶是底物浓度，是米氏常Km数意义3米氏方程是酶动力学研究的重要工具，可以用于确定酶的动力学参数，例如和，以及研究酶的作用机制Km Vmax值与值的意义Km VmaxKm值值（米氏常数）是指反应速率达到最大反应速率一半时的Km底物浓度值反映了酶与底物的亲和力，值越小，酶Km Km与底物的亲和力越高Vmax值值（最大反应速率）是指在底物浓度无限大时，酶所能Vmax达到的最大反应速率值反映了酶的催化效率，Vmax Vmax值越大，酶的催化效率越高应用值和值可以用于比较不同酶的催化效率，以及研究Km Vmax酶抑制剂的作用机制双倒数作图Lineweaver-Burk双倒数作图线性方程应用双倒数作图是一种双倒数作图的线性方程为双倒数作图可以用于确定值和Lineweaver-Burk1/v=Km Vmax将米氏方程转化为线性方程的方法，便Km/Vmax1/[S]+1/Vmax直线值，以及研究酶抑制剂的作用机制不于确定Km值和Vmax值双倒数作图以的斜率为Km/Vmax，纵轴截距为同类型的酶抑制剂在双倒数作图上会产1/v为纵坐标，1/[S]为横坐标1/Vmax，横轴截距为-1/Km生不同的影响酶抑制剂竞争性抑制剂竞争性抑制剂作用机制竞争性抑制剂是指与底物竞争酶竞争性抑制剂与酶结合后，阻止的活性中心的抑制剂竞争性抑底物与酶结合，从而降低反应速制剂的结构通常与底物相似率竞争性抑制剂的存在会增加值，但不改变值Km Vmax双倒数作图在双倒数作图上，竞争性抑制剂会改变直线的斜率，但不改变纵轴截距非竞争性抑制剂非竞争性抑制剂作用机制12非竞争性抑制剂是指与酶的非非竞争性抑制剂与酶结合后，活性中心结合的抑制剂非竞改变酶的构象，降低酶的催化争性抑制剂的结构与底物不相活性非竞争性抑制剂的存在似会降低Vmax值，但不改变值Km双倒数作图3在双倒数作图上，非竞争性抑制剂会改变直线的纵轴截距，但不改变斜率反竞争性抑制剂反竞争性抑制剂反竞争性抑制剂是指与酶底物复合物结合的抑制剂反竞争-性抑制剂的结构与底物不相似作用机制反竞争性抑制剂与酶底物复合物结合后，改变酶底物复合物--的构象，阻止产物的生成反竞争性抑制剂的存在会降低Km值和值Vmax双倒数作图在双倒数作图上，反竞争性抑制剂会改变直线的纵轴截距和斜率，但直线仍然平行于没有抑制剂时的直线酶的调节别构调节别构调节别构激活剂别构抑制剂别构调节是指通过与酶的别构位点结合别构激活剂与酶结合后，增加酶的活别构抑制剂与酶结合后，降低酶的活的调节剂来改变酶的活性别构位点是性别构激活剂通常会改变酶的构象，性别构抑制剂通常会改变酶的构象，酶分子中与活性中心不同的特定区域使活性中心更易于与底物结合使活性中心更难与底物结合共价修饰调节共价修饰磷酸化共价修饰是指通过共价键将化学磷酸化是指将磷酸基团添加到酶基团添加到酶分子上，从而改变分子上磷酸化通常是由蛋白激酶的活性常见的共价修饰包括酶催化的，去磷酸化是由蛋白磷磷酸化、乙酰化、甲基化等酸酶催化的磷酸化可以激活或抑制酶的活性乙酰化与甲基化乙酰化是指将乙酰基添加到酶分子上甲基化是指将甲基添加到酶分子上乙酰化和甲基化通常会影响酶的稳定性和与其他分子的相互作用酶原激活酶原激活机制12酶原是指没有活性的酶的前酶原的激活通常是通过蛋白水体酶原通常是在特定的条件解，切除酶原分子中的一段肽下被激活，例如在消化道中，链，从而暴露出活性中心激胃蛋白酶原被胃酸激活为胃蛋活过程通常是不可逆的白酶意义3酶原激活可以防止酶在不适当的时间和地点发挥作用，从而避免对细胞或组织造成损害碳水化合物代谢糖酵解途径糖酵解糖酵解是指葡萄糖在无氧条件下分解为丙酮酸的过程糖酵解是细胞内主要的能量来源之一反应步骤糖酵解包括个反应步骤，每个步骤都由特定的酶催化糖酵10解可以分为两个阶段能量消耗阶段和能量产生阶段产物糖酵解的最终产物是丙酮酸、和丙酮酸可以在有ATP NADH氧条件下进一步氧化为二氧化碳和水，释放更多的能量可以参与电子传递链，产生NADH ATP糖酵解的调控关键酶别构调节激素调节糖酵解的调控主要发生在三个关键酶磷酸果糖激酶-1是糖酵解的关键调控胰岛素可以促进糖酵解，胰高血糖素可处己糖激酶、磷酸果糖激酶-1和丙酮酶，受到ATP和AMP的别构调节ATP以抑制糖酵解胰岛素通过增加葡萄糖酸激酶这些酶的活性受到多种因素的是别构抑制剂，AMP是别构激活剂柠的摄取和促进磷酸果糖激酶-1的活性来调节，例如ATP、AMP、柠檬酸、果糖檬酸也是磷酸果糖激酶-1的别构抑制促进糖酵解-2,6-二磷酸等剂丙酮酸的氧化脱羧乙酰辅酶的生成A氧化脱羧丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸的氧化脱羧是指丙酮酸在丙酮酸脱氢酶复合体由三个酶组丙酮酸脱氢酶复合体的作用下，成丙酮酸脱氢酶、二氢硫辛酰脱去一个二氧化碳分子，并与辅胺乙酰转移酶和二氢硫辛酰胺脱酶A结合生成乙酰辅酶A的过氢酶该复合体还需要五种辅程酶硫胺素焦磷酸、辅酶A、、和硫辛酸NAD+FAD意义乙酰辅酶是三羧酸循环的底物，也是脂肪酸合成的原料丙酮酸的氧化A脱羧是将糖酵解与三羧酸循环连接起来的关键步骤三羧酸循环反应步骤与能量产生三羧酸循环反应步骤12三羧酸循环（柠檬酸循环或克三羧酸循环包括8个反应步雷布斯循环）是指乙酰辅酶A骤，每个步骤都由特定的酶催在有氧条件下氧化为二氧化碳化三羧酸循环产生和水，并释放能量的过程三NADH、FADH2和GTP羧酸循环是细胞内主要的能量NADH和FADH2可以参与电来源之一子传递链，产生ATP能量产生3三羧酸循环每氧化一个乙酰辅酶分子，可以产生个、个A1GTP3和个这些产物可以进一步转化为，为细胞提供NADH1FADH2ATP能量电子传递链与氧化磷酸化电子传递链电子传递链是指在线粒体内膜上的一系列蛋白质复合物，它们依次传递电子，并将电子传递过程中释放的能量用于将质子泵出线粒体基质，形成质子梯度氧化磷酸化氧化磷酸化是指利用电子传递链形成的质子梯度驱动合成ATP酶合成的过程氧化磷酸化是细胞内产生的主要方ATP ATP式偶联电子传递链和氧化磷酸化是偶联的，电子传递链的正常运行需要合成酶的参与，而合成酶的活性也受到电子传递链ATP ATP的调节合成酶的结构与作用ATP结构作用调节合成酶是一种大型蛋白质复合物，合成酶利用电子传递链形成的质子合成酶的活性受到多种因素的调ATP ATPATP由和两部分组成嵌入线粒体内梯度，驱动旋转，从而改变的构节，例如比率、质子梯度等F0F1F0F0F1ATP/ADP膜，形成质子通道位于线粒体基象，促进和磷酸结合生成合成酶还可以受到抑制剂的抑制，F1ADP ATPATP质，具有催化ATP合成的活性ATP合成酶每旋转一周，可以合成3个例如寡霉素分子ATP糖异生从非碳水化合物前体合成葡萄糖糖异生反应步骤糖异生是指从非碳水化合物前体糖异生是糖酵解的逆过程，但有（例如乳酸、甘油、氨基酸）合一些关键步骤需要不同的酶催成葡萄糖的过程糖异生主要发化，例如丙酮酸羧化酶、磷酸烯生在肝脏和肾脏中醇式丙酮酸羧激酶、果糖-1,6-二磷酸酶和葡萄糖磷酸酶-6-意义糖异生可以维持血糖水平，为大脑和红细胞提供葡萄糖在饥饿或剧烈运动时，糖异生变得尤为重要糖原合成与分解糖原合成糖原分解12糖原合成是指将葡萄糖分子连糖原分解是指将糖原分解为葡接起来形成糖原的过程糖原萄糖的过程糖原分解可以快是葡萄糖的储存形式，主要储速释放葡萄糖，为细胞提供能存在肝脏和肌肉中糖原合成量糖原分解是由糖原磷酸化需要消耗ATP和UTP酶催化的调节3糖原合成和分解受到多种因素的调节，例如胰岛素、胰高血糖素、肾上腺素等胰岛素促进糖原合成，胰高血糖素和肾上腺素促进糖原分解戊糖磷酸途径的生NADPH成戊糖磷酸途径戊糖磷酸途径是指葡萄糖磷酸转化为核糖磷酸和-6--5-的过程戊糖磷酸途径不产生，但产生NADPH ATP NADPH和核糖磷酸-5-反应步骤戊糖磷酸途径包括两个阶段氧化阶段和非氧化阶段氧化阶段产生，非氧化阶段产生核糖磷酸NADPH-5-意义是还原性辅酶，参与脂肪酸合成、胆固醇合成、类固NADPH醇激素合成和解毒等过程核糖磷酸是核苷酸合成的原-5-料脂肪酸代谢脂肪酸的氧化-β脂肪酸β-氧化反应步骤能量产生脂肪酸氧化是指脂肪酸在有氧条件下脂肪酸氧化包括四个反应步骤氧脂肪酸氧化产生的乙酰辅酶可以进β-β-β-A分解为乙酰辅酶A的过程脂肪酸β-氧化、水合、氧化和硫解每个循环可以入三羧酸循环，产生更多的ATP脂肪化主要发生在线粒体中缩短脂肪酸链2个碳原子，并产生1个酸是能量密度最高的物质，1克脂肪酸可和个以产生千卡能量FADH21NADH9酮体生成与利用酮体生成酮体利用酮体生成是指在肝脏中，乙酰辅酮体可以被大脑、肌肉和其他组酶A转化为酮体的过程酮体包织利用作为能量来源大脑在饥括乙酰乙酸、β-羟丁酸和丙酮饿时可以利用酮体替代葡萄糖酮症酸中毒在糖尿病或饥饿时，酮体生成过多会导致酮症酸中毒酮症酸中毒会降低血液值，对身体造成损害pH脂肪酸合成脂肪酸合成脂肪酸合成酶12脂肪酸合成是指将乙酰辅酶A脂肪酸合成是由脂肪酸合成酶转化为脂肪酸的过程脂肪酸催化的脂肪酸合成酶是一种合成主要发生在肝脏和脂肪组大型蛋白质复合物，具有多种织中酶活性原料3脂肪酸合成需要乙酰辅酶、和乙酰辅酶来自糖酵解A NADPH ATPA和三羧酸循环，来自戊糖磷酸途径，来自氧化磷酸化NADPHATP氨基酸代谢氨基酸的脱氨基作用脱氨基作用脱氨基作用是指将氨基酸分子中的氨基（）去除的过-NH2程脱氨基作用主要发生在肝脏中转氨基作用转氨基作用是指将氨基酸分子中的氨基转移到酮酸上的过程转氨基作用是由转氨酶催化的转氨酶需要磷酸吡哆醛作为辅酶氧化脱氨基作用氧化脱氨基作用是指将氨基酸分子中的氨基氧化为氨（）NH3的过程氧化脱氨基作用是由谷氨酸脱氢酶催化的尿素循环氨的解毒尿素循环反应步骤意义尿素循环是指将氨转化为尿素的过程尿素循环包括五个反应步骤，每个步骤尿素循环可以将有毒的氨转化为无毒的尿素循环主要发生在肝脏中都由特定的酶催化尿素循环消耗尿素，并通过肾脏排出体外尿素循环ATP，并产生尿素是氨解毒的主要途径氨基酸的合成必需氨基酸非必需氨基酸必需氨基酸是指人体自身不能合非必需氨基酸是指人体自身可以成，必须从食物中获取的氨基合成的氨基酸非必需氨基酸包酸必需氨基酸包括赖氨酸、苏括丙氨酸、精氨酸、天冬酰胺、氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨天冬氨酸、半胱氨酸、谷氨酰酸、苯丙氨酸、色氨酸和甲硫氨胺、谷氨酸、甘氨酸、脯氨酸、酸丝氨酸和酪氨酸合成途径非必需氨基酸的合成途径多种多样，通常需要多种酶的参与氨基酸的合成需要消耗、和谷氨酰胺ATPNADPH核苷酸代谢嘌呤核苷酸的合成嘌呤核苷酸合成途径12嘌呤核苷酸是指含有嘌呤碱基嘌呤核苷酸的合成是一个复杂的核苷酸，包括腺嘌呤核苷酸的途径，需要多种酶的参与（AMP、ADP、ATP）和鸟嘌呤环的原子来自多种前体，嘌呤核苷酸（GMP、GDP、包括氨基酸、二氧化碳、四氢GTP）嘌呤核苷酸是DNA叶酸等和的组成部分，也是能RNA量载体和辅酶调控3嘌呤核苷酸的合成受到多种因素的调控，例如、、AMP GMPIMP等嘌呤核苷酸的合成受到负反馈调节，即嘌呤核苷酸可以抑制自身的合成嘧啶核苷酸的合成嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸是指含有嘧啶碱基的核苷酸，包括胞嘧啶核苷酸（、、）、胸腺嘧啶核苷酸（、、CMP CDPCTP TMPTDP）和尿嘧啶核苷酸（、、）嘧啶核苷酸TTP UMPUDP UTP是和的组成部分DNA RNA合成途径嘧啶核苷酸的合成是一个相对简单的途径，需要较少的酶参与嘧啶环的原子来自谷氨酰胺、二氧化碳和天冬氨酸调控嘧啶核苷酸的合成受到多种因素的调控，例如等嘧啶核CTP苷酸的合成受到负反馈调节，即嘧啶核苷酸可以抑制自身的合成与的降解DNA RNADNA降解RNA降解意义的降解是指将分解为核苷酸的的降解是指将分解为核苷酸的和的降解可以回收核苷酸，用DNA DNA RNA RNADNA RNA过程的降解是由核酸酶催化的过程的降解是由核糖核酸酶催化于合成新的和和DNA RNADNA RNADNARNA核酸酶可以分为内切核酸酶和外切核酸的核糖核酸酶可以分为内切核糖核酸的降解还可以清除受损或不需要的DNA酶酶和外切核糖核酸酶和RNA分子代谢调控激素的调节作用激素受体激素是由内分泌腺分泌的化学物激素需要与靶细胞上的受体结合质，通过血液循环到达靶细胞，才能发挥作用受体可以分为细调节靶细胞的生理功能激素可胞表面受体和细胞内受体肽类以分为肽类激素和类固醇激素激素通常与细胞表面受体结合，类固醇激素通常与细胞内受体结合信号通路激素与受体结合后，激活细胞内的信号通路，改变细胞的基因表达和代谢活性常见的信号通路包括信号通路、磷脂酰肌醇信号通路和cAMP信号通路MAPK胰岛素的作用胰岛素作用机制12胰岛素是由胰岛细胞分泌的胰岛素通过与靶细胞上的胰岛β肽类激素胰岛素的主要作用素受体结合，激活细胞内的信是降低血糖水平号通路，促进葡萄糖的摄取、利用和储存，抑制葡萄糖的生成靶器官3胰岛素的靶器官包括肝脏、肌肉和脂肪组织在肝脏中，胰岛素促进糖原合成和脂肪酸合成，抑制糖异生在肌肉中，胰岛素促进葡萄糖的摄取和利用在脂肪组织中，胰岛素促进葡萄糖的摄取和转化为脂肪胰高血糖素的作用胰高血糖素作用机制靶器官胰高血糖素是由胰岛细胞分泌的肽类激胰高血糖素通过与靶细胞上的胰高血糖胰高血糖素的靶器官主要是肝脏在肝α素胰高血糖素的主要作用是升高血糖素受体结合，激活细胞内的信号通路，脏中，胰高血糖素促进糖原分解和糖异水平促进糖原分解和糖异生，抑制糖酵解和生，释放葡萄糖到血液中糖原合成肾上腺素的作用肾上腺素作用机制靶器官肾上腺素是由肾上腺髓质分泌的儿茶酚肾上腺素通过与靶细胞上的肾上腺素受肾上腺素的靶器官包括心脏、血管、肝胺类激素肾上腺素的主要作用是应对体结合，激活细胞内的信号通路，促进脏和肌肉在心脏中，肾上腺素增加心紧急情况，例如战斗或逃跑糖原分解、脂肪分解和心率加快，增加率和心肌收缩力在血管中，肾上腺素能量供应收缩血管，升高血压在肝脏中，肾上腺素促进糖原分解在肌肉中，肾上腺素促进糖原分解和脂肪分解能量代谢的整合整合调控能量代谢是指生物体内所有与能能量代谢受到多种因素的调控，量相关的代谢过程的总和能量例如激素、神经系统和营养状代谢包括碳水化合物代谢、脂肪况激素通过改变酶的活性和基代谢和蛋白质代谢因表达来调节能量代谢神经系统通过释放神经递质来调节能量代谢营养状况通过提供不同的底物来影响能量代谢平衡能量代谢需要维持平衡，以满足细胞的能量需求能量摄入和能量消耗需要保持一致，以维持体重和健康代谢疾病糖尿病糖尿病1型糖尿病12糖尿病是一种以高血糖为特征1型糖尿病是由胰岛β细胞破坏的代谢疾病糖尿病可以分为引起的，导致胰岛素分泌不型糖尿病和型糖尿病足型糖尿病通常发生在青121少年时期，需要终身注射胰岛素治疗2型糖尿病3型糖尿病是由胰岛素抵抗和胰岛素分泌不足引起的型糖尿病通常22发生在成年时期，与肥胖、缺乏运动和遗传因素有关型糖尿病可以2通过饮食、运动和药物治疗肥胖症肥胖症肥胖症是指体内脂肪过度积累，导致体重超过正常范围的疾病肥胖症与多种疾病有关，例如糖尿病、心血管疾病和癌症病因肥胖症的病因是多方面的，包括遗传因素、环境因素和行为因素遗传因素决定了个体对肥胖的易感性环境因素包括食物供应和生活方式行为因素包括饮食习惯和运动量治疗肥胖症的治疗包括饮食、运动和药物治疗饮食治疗旨在减少能量摄入运动治疗旨在增加能量消耗药物治疗旨在抑制食欲或减少脂肪吸收遗传性代谢缺陷遗传性代谢缺陷苯丙酮尿症其他遗传性代谢缺陷是指由于基因突变导致苯丙酮尿症是一种由于苯丙氨酸羟化酶其他常见的遗传性代谢缺陷包括半乳糖酶或转运蛋白功能异常，引起的代谢紊缺陷引起的遗传性代谢缺陷苯丙酮尿血症、枫糖尿病、糖原贮积症和线粒体乱遗传性代谢缺陷通常是常染色体隐症会导致苯丙氨酸在体内积累，对神经疾病性遗传病系统造成损害苯丙酮尿症可以通过饮食控制治疗酶在医学诊断中的应用酶诊断心肌梗死酶在医学诊断中被广泛应用，用心肌梗死是指心肌细胞坏死心于检测疾病和评估器官功能血肌梗死会导致血液中肌酸激酶液中某些酶的浓度升高，通常提（CK）、肌酸激酶同工酶（CK-示相关器官受到损伤MB）和肌钙蛋白（Troponin）的浓度升高肝脏疾病肝脏疾病会导致血液中丙氨酸转氨酶（）和天冬氨酸转氨酶ALT（）的浓度升高和是肝细胞中的酶，当肝细胞受损时，AST ALTAST会释放到血液中酶在工业生产中的应用酶工业食品工业12酶在工业生产中被广泛应用，在食品工业中，酶被用于生产用于食品加工、纺织、洗涤果汁、啤酒、奶酪和面包例剂、制药和生物燃料等领域如，果胶酶可以用于澄清果酶可以提高生产效率、降低生汁，淀粉酶可以用于生产啤产成本和减少环境污染酒，凝乳酶可以用于生产奶酪，淀粉酶和蛋白酶可以用于改良面包质地其他3在纺织工业中，纤维素酶可以用于改善棉织品的柔软度和光泽度在洗涤剂中，蛋白酶和脂肪酶可以用于去除污渍在制药工业中，酶被用于合成药物和诊断试剂在生物燃料领域，纤维素酶和半纤维素酶可以用于将纤维素转化为葡萄糖，然后发酵成乙醇代谢组学研究代谢物的整体方法代谢组学代谢组学是指对生物体内所有代谢物进行定量分析，研究代谢物的组成、含量和变化规律的学科代谢组学可以用于研究疾病的发生机制、药物的作用靶点和生物标志物的发现技术代谢组学常用的技术包括气相色谱质谱联用（）、液相-GC-MS色谱质谱联用（）和核磁共振（）这些技术可以-LC-MS NMR用于检测和定量分析生物样品中的代谢物应用代谢组学被广泛应用于医学、药学、食品科学和环境科学等领域例如，代谢组学可以用于诊断疾病、评估药物疗效、评价食品质量和监测环境污染代谢途径的计算机模拟计算机模拟建模方法软件代谢途径的计算机模拟是指利用计算机代谢途径的建模方法包括基于化学计量常用的代谢途径模拟软件包括软件对代谢途径进行建模和分析计算的方法和基于动力学的方法基于化学COPASI、CellDesigner和机模拟可以用于研究代谢途径的调控机计量的方法只考虑反应的化学计量关MetaFlux制、预测代谢物的变化趋势和优化代谢系，不考虑酶的动力学参数基于动力工程策略学的方法考虑了酶的动力学参数，可以更准确地描述代谢途径的变化代谢工程改造代谢途径以生产有用物质代谢工程策略应用代谢工程是指利用基因工程和分子生代谢工程的策略包括增加关键酶的代谢工程被广泛应用于生物技术领物学手段改造生物体的代谢途径，以表达量、敲除竞争途径、引入新的代域例如，代谢工程可以用于提高抗提高有用物质的产量或生产新的物谢途径和提高底物的供应量生素的产量、生产生物塑料和合成生质代谢工程可以用于生产药物、生物燃料物燃料、食品添加剂和生物材料酶的固定化技术酶固定化方法12酶固定化是指将酶固定在固体常用的酶固定化方法包括吸附载体上，使其能够重复使用或法、包埋法、交联法和共价结连续使用酶固定化可以提高合法吸附法是将酶吸附在载酶的稳定性和活性，降低生产体表面包埋法是将酶包埋在成本和减少环境污染载体内部交联法是用交联剂将酶分子连接起来共价结合法是将酶分子通过共价键连接到载体上应用3酶固定化被广泛应用于食品工业、制药工业和环境工程等领域例如，固定化葡萄糖异构酶可以用于生产高果糖浆，固定化青霉素酰化酶可以用于生产半合成青霉素，固定化硝化细菌可以用于处理废水酶的定向进化定向进化酶的定向进化是指通过人工诱变和筛选，获得具有所需性质的酶定向进化可以用于提高酶的活性、稳定性和底物专一性方法常用的定向进化方法包括易错、重组和体外PCR DNA易错是在反应中引入错compartmentalization PCRPCR误，产生突变体重组是将不同的片段连接起来，产DNA DNA生重组体体外是将酶分子分隔在微compartmentalization小的空间内，便于筛选应用酶的定向进化被广泛应用于生物技术领域例如，定向进化可以用于提高纤维素酶的活性，用于生产生物燃料新型酶抑制剂的开发酶抑制剂开发策略应用酶抑制剂是指能够抑制酶活性的物质新型酶抑制剂的开发策略包括基于结新型酶抑制剂被广泛应用于药物开发领酶抑制剂可以用于治疗疾病和研究酶的构的药物设计、基于片段的药物设计和域例如，新型蛋白酶抑制剂可以用于作用机制高通量筛选基于结构的药物设计是根治疗艾滋病，新型激酶抑制剂可以用于据酶的三维结构设计抑制剂基于片段治疗癌症的药物设计是将小分子片段连接起来，形成抑制剂高通量筛选是从大量的化合物中筛选出具有抑制活性的化合物代谢调控的新靶点代谢调控新靶点代谢调控是指对生物体内代谢途代谢调控的新靶点包括代谢酶径进行调节，以维持代谢平衡的变构位点、代谢酶的修饰位点代谢调控是维持生命活动所必需和代谢途径的转运蛋白针对这的些新靶点开发药物，可以更有效地调控代谢途径，治疗代谢疾病研究目前，科学家正在积极研究代谢调控的新靶点，并开发针对这些新靶点的药物这些研究有望为治疗代谢疾病提供新的策略未来展望个性化营养与代谢调控个性化营养代谢调控12个性化营养是指根据个体的基代谢调控是指通过药物或营养因、代谢组和生活方式，制定干预，调节个体的代谢途径，个性化的营养方案个性化营以治疗疾病或改善健康状况养可以更有效地改善健康状况代谢调控是未来医学发展的重和预防疾病要方向展望3未来，随着基因组学、代谢组学和生物信息学的发展，个性化营养和代谢调控将得到更广泛的应用，为人类健康做出更大的贡献案例分析肿瘤代谢肿瘤代谢肿瘤细胞的代谢与正常细胞的代谢存在显著差异肿瘤细胞通常表现出更高的糖酵解速率和更低的氧化磷酸化速率，这种现象被称为瓦博格效应靶点肿瘤代谢可以作为抗肿瘤药物的靶点例如，抑制糖酵解或促进氧化磷酸化，可以抑制肿瘤细胞的生长研究目前，科学家正在积极研究肿瘤代谢的机制，并开发针对肿瘤代谢的抗肿瘤药物这些研究有望为治疗癌症提供新的策略案例分析线粒体疾病线粒体疾病病因治疗线粒体疾病是指由于线粒体功能障碍引线粒体疾病的病因是多方面的，包括基线粒体疾病的治疗包括药物治疗、营养起的疾病线粒体疾病可以影响多个器因突变、环境因素和氧化应激基因突治疗和基因治疗药物治疗旨在改善线官系统，包括神经系统、肌肉和心脏变可以影响线粒体DNA或核DNA，导致粒体功能营养治疗旨在提供线粒体所线粒体功能障碍环境因素包括毒物和需的营养物质基因治疗旨在修复线粒药物氧化应激可以损伤线粒体体DNA或核DNA的突变思考题与讨论思考题什么是代谢？代谢有哪些重要作用？酶的作用机制是什么？酶如何

1.

2.降低活化能？糖酵解和糖异生有什么区别？尿素循环的作用是什

3.

4.么？什么是代谢组学？代谢组学有哪些应用？

5.讨论题讨论胰岛素和胰高血糖素对血糖调节的作用讨论肿瘤代谢的特

1.

2.点，以及肿瘤代谢作为抗肿瘤药物靶点的潜力讨论个性化营养和代

3.谢调控的未来发展趋势参考文献《生物化学》，王镜岩主编，高等教育出版社•《》，•Lehninger Principlesof BiochemistryDavid L.Nelsonand MichaelM.Cox,W.H.Freeman《》，•Biochemistry JeremyM.Berg,John L.Tymoczko andLubertStryer,W.H.Freeman课后作业复习本章内容，巩固所学知识

1.查阅相关文献，了解代谢与酶学研究的最新进展

2.完成课后习题，检验学习效果

3.感谢感谢各位同学的参与！希望本次课程能够帮助大家更好地理解代谢与酶学，为未来的学习和研究打下坚实的基础祝大家学习顺利！。