《细胞的活动》PPT课件.ppt

第5章 细胞的活动,关于能量的基本概念 ATP和细胞的活动 酶 膜转运,生物学与社会：不用石头的石洗,19世纪中后期，人们蜂拥来到加州（淘金热），牛仔裤作为当时的工作服，用单尼布做成，石头磨洗（分解纤维素） 21世纪初，不再用石头来洗，采用纤维素酶分解纤维素的纤丝（生物石洗）,一、关于能量的基本概念,1.能量守恒 能量（enrgy）可定义为做功的能力。 任何一个物体被移动而使之对抗一种力时就是做功 滑雪者上山后滑下来，化学能 动能 位能 做功和热能 能量守恒：一种形式转变成另一种形式 生物的所有活动，如呼吸、心跳、血液循环、肌肉活动、神经活动、生长、发育等都需要能量,2.熵,熵是体系分子混乱程度（无序度）的度量 自然界发生的每一件事都使宇宙中的熵增加 所有的能量转变都产生一些热,滑雪山,登上雪山消耗食物的化学能,3.化学能,化学能是指物体发生化学反应时所释放的能量 化学能来源于原子的排列 糖类、脂类和汽油都有使它们特别富于化学能的结构 汽车引擎将氧与汽油发生化学反应，燃料分子分解，推动活塞，使车轮滚动,气缸活塞工作原理,活细胞利用氧与食物反应转变能量做功,细胞呼吸 ATP 细胞活动（做功） 氧+食物 化学能 维持体温 H2O CO2 热能 散发,氧扩散进入细胞及线粒体,葡糖糖 ATP,细胞呼吸,4.食物的卡值,卡是能量单位，1克水升高1度所需热量定为1卡 1卡 = 4.187焦耳（1cal = 4.187J） 通常用千卡（kcal）表示食物的热量值,不同程度运动消耗能量不同,不同类型运动消耗能量不同,二、ATP和细胞的活动,ATP释放的能量才是细胞活动的直接动力 ATP代表腺苷三磷酸，其分子含3个磷酸基团 每个磷酸基团带有负电荷，相互排斥 腺苷三磷酸脱去1个磷酸基团变成腺苷二磷酸 ATP末端磷酸基团水解时，其标准自由能变化为-7.3千卡/摩尔(-30.5千焦/摩尔),1.ATP的结构,ATP分子结构组成,2.ATP水解与利用,3.ATP循环,三、酶 （enzyme）,酶是生物体内催化化学反应的特异性蛋白质 1.活化能 activation energy 在化学反应过程中，使反应物分子活化并引发化学反应的能量为活化能（通常是热打断旧的化学键） 酶降低了打断反应物分子中的键所需要的能量,酶的作用,2.诱导契合,酶特异的识别底物并与之结合的能力决定了酶的形状 酶的活性部位与底物结合时改变形状使两者契合,3.酶的抑制剂,抑制剂占据或改变结合部位 青霉素等抗生素是酶的抑制剂（合成细胞壁的酶）,四、膜转运,1.被动转运 扩散（diffusion）指物质分子向可占据的空间散开的趋势。 扩散的方向是按自身分子浓度由高到低，即顺浓度梯度 扩散的速度取决于膜的通透性和浓度差,染料分子的扩散,膜,简单扩散和易化扩散都属被动转运,被动转运时细胞不需要消耗能量，能量来自位能和分子热运动 易化扩散是在转运蛋白的帮助下穿膜的被动转运 被动转运对所有细胞都重要，如H2O，O2和CO2等的扩散属被动扩散,载体和通道蛋白介导的易化扩散,2.渗透作用,渗透作用指水通过选择半透膜的被动转运 水按自身浓度从高到低扩散 高渗溶液 溶质浓度大 低渗溶液 溶质浓度小 等渗溶液 膜两侧溶质溶度相等,渗透与扩散的区别,动物细胞中的水分平衡,渗透调节控制水分平衡,红细胞在各种渗透液中的形态,植物细胞中的水分平衡,植物细胞在等渗溶液中松软（萎蔫） 在低渗溶液中保持植物挺立和叶子伸展（壁保护） 在高渗溶液中失水皱缩，质壁分离而死亡,3.主动转运 active transport,细胞利用能量（耗能的，ATP提供） 专一的转运蛋白 逆浓度梯度,4.胞吞与胞吐,大分子物质以囊泡形式的转运方式 胞吞（endocytosis）：摄入 胞吐（exocytosis）：排出,入胞作用,3种类型的胞吞,吞噬作用（phagocytosis）：颗粒物质吞入食物液泡中 吞饮作用（pinocytosis）：液体物质形成的液泡。（无专一性） 受体介导的胞吞作用（receptor-mediated endocytosis）：专一性强,肝细胞摄入胆固醇,5.膜在细胞信号转导中的作用,转化生长因子（TGF）信号通路,五、和进化的联系 酶的出现,自然选择