第四章 细胞代谢

第四章细胞代谢，1。细胞工作能力，2。酶，4。细胞呼吸，3。物质的跨膜运输，5。光合作用，三磷酸腺苷，三磷酸腺苷，NH2，1。细胞如何利用这种能量？三磷酸腺苷释放反应与另一个能量吸收反应耦合。在仲夏夜，萤火虫如何利用三磷酸腺苷发光？(1)酶的定义：(2)酶，(1)酶降低反应的活化能，一种由活细胞产生的生物催化剂，它可以通过降低反应的活化能来加速生物体中化学反应的进程，但反应前后没有变化。绝大多数酶是蛋白质，一小部分是核糖核酸。2)酶促进反应的机理。2)酶，(1)酶降低反应的活化能，降低反应的活化能。3)酶的特异性。2)酶。(1)酶降低了反应的活化能。这种酶对催化反应有很强的选择性，这决定了每个细胞在特定的时间会经历特定的化学反应。酶在特定底物上催化的特定反应称为酶的底物特异性。酶是具有特定三维形状的蛋白质，这决定了酶的选择性只能识别一种或一种特定的底物并催化特定的化学反应。酶活性位点：酶分子的体积远大于底物分子的体积，酶与底物的结合位点只有少数几个基团或几个酶分子位点，酶与底物直接结合并催化化学反应的位点，酶底物酶-底物复合物的酶产物E-Se-Se-P。酶的反应机理，温度的影响，(2)许多因素影响酶的活性，而人体的最佳温度35-40度影响分子运动。酸碱度和盐浓度的影响，最适酸碱度为6-8，过高的盐浓度会干扰酶分子中的某些化学键，破坏蛋白质构象并降低其活性，辅因子充当非蛋白质组分，无机辅因子，有机化合物辅酶大多来源于维生素或维生素，NADP和FAD H和电子转移，酶抑制剂，竞争性和非竞争性抑制可逆和不可逆抑制剂，反馈抑制，酶促反应通常不会在细胞中独立发生。局部反应对催化代谢过程中反应的酶的抑制作用称为反馈抑制。这是细胞自我调节新陈代谢的机制。它是维持细胞内环境稳定的重要机制。(3)核酶，核糖核酸催化剂，分类：催化成分之间的反应，催化分子内的反应，核酶的定义是指一类具有催化功能的核糖核酸分子。总的来说，它指的是没有蛋白质参与或没有蛋白质参与的具有催化功能的核糖核酸分子，核酶的含义是：突破酶作为蛋白质的传统概念，对生命起源有新的认识。物质的跨膜转运，脂双层，(1)膜的选择性源于其分子组成，转运蛋白，脂溶性分子，具有强跨膜转运特异性的亲水性分子，物质的跨膜转运无扩散，iii。物质的跨膜转运：从高浓度到低浓度的跨膜转运由物质的浓度梯度驱动，不需要细胞提供能量；(2)被动转运是通过膜的扩散和被动转运；(3)渗透是水的被动运输、渗透和水分子通过选择性膜的被动运输。渗透方向取决于溶液中溶质的总浓度，与溶质类型无关。水将从低渗透溶液进入高渗溶液，直到两侧的浓度相等。1.壁细胞的水平衡，生活在高渗和低渗溶液中的动物具有渗透调节机制。1.壁细胞水平衡，高渗溶液：质壁分离，渗透现象是电流聚集和扩散的结果。数字。人工脂双层膜对不同分子的相对渗透性。(4)特异性蛋白促进被动转运和扩散定义：物质通过转运蛋白辅助的跨膜转运沿浓度梯度扩散。细胞不需要提供能量，其速率高于简单扩散(5)主动转运是指逆浓度梯度转运，由载体蛋白介导的主动转运，物质逆浓度梯度的跨膜转运方式，需要细胞提供能量，动物细胞电泵，钠钾泵，主动转运质子泵(植物细胞和真菌电泵)直接消耗三磷酸腺苷，主动转运与转运协同间接消耗三磷酸腺苷，主动转运-质子泵。共转运：特异性转运一种溶质(作为能量来源的三磷酸腺苷)的泵间接促进其他电解质的主动转运，(6)胞吞和胞吐转运大分子，胞吐、胞吞、吞噬、胞饮、受体介导的胞吞、胞吐、细胞需要排泄的分子(残渣或细胞分泌物)首先在细胞中形成小泡，小泡移动到细胞膜，与细胞膜结合，将大分子排出体外的过程称为胞吐。神经递质的释放、胰岛素的分泌、植物细胞壁中纤维素多糖的分泌和内吞作用。当细胞摄取大分子时，首先大分子粘附在细胞膜表面，细胞膜的这一部分内陷形成包围大分子的小泡。然后小泡从细胞膜上分离出来，形成小泡并进入细胞内部。这种现象被称为内吞作用。吞噬作用是指细胞将周围的液滴吞没在囊泡中，并将其吞入细胞的过程。小于0.2微米的液体和生物大分子的胞饮作用没有明显的特异性。迈克尔斯布朗约瑟夫尔戈尔茨坦，1985，受体介导的内吞作用，特异性，受体蛋白嵌入巢位，其特异性位点与细胞外配体结合，使细胞获得大量的特异性物质。4.细胞呼吸，1。定义：细胞呼吸是指细胞在有氧条件下从食物分子(主要是葡萄糖)获得能量的过程，(1)细胞呼吸导论，体重70公斤的人需要能量(kj/h)来进行不同的活动，某些食物中所含的热量(kj/100克)，氧化还原反应，细胞呼吸的三个阶段，糖酵解，电子传递链，柠檬酸循环，(1)糖酵解，葡萄糖丙酮酸产生2个ATP分子和2个NADH分子，它们在细胞质中分9个步骤发生，(1)糖酵解，底物水平的磷酸化也就是说，一些高能中间代谢产物中的高能键可以通过酶促磷酸基团转移反应直接磷酸化ADP生成三磷酸腺苷。这种作用被称为底物水平磷酸化，(2)柠檬酸循环，发生在线粒体基质中分解丙酮酸形成2分子CO2，4分子NADH和1分子FADH2，1分子ATPKrebs循环也是一个能量反应过程，(4)电子转移链和氧化磷酸化。1.呼吸链，由一系列存在于真核细胞线粒体内膜或原核细胞质膜上的电子转运体组成的电子转移链。糖酵解和柠檬酸循环产生的NADH和FADH2中的高能电子依次从高能级转移到低能级，最终沿着呼吸链上的电子转运体上的氧化还原反应到达分子氧。氧化磷酸化，其中高能电子沿着呼吸链从NADH或FADH2转移到分子氧，释放的能量转移到ADP形成三磷酸腺苷，即三磷酸腺苷形成和电子转移的耦合称为氧化磷酸化，需要氧分子的参与。三磷酸腺苷合成酶催化三磷酸腺苷合成的机制。1961年，英国科学家米切尔提出了化学渗透理论，并于1978年获得诺贝尔奖。3。三磷酸腺苷合成酶催化三磷酸腺苷合成机制，通过电子转移释放的能量，转移链中的蛋白质复合物，质子通过主动转运从膜的内侧转运到膜的外侧，膜两侧跨膜质子的浓度梯度，质子通过三磷酸腺苷合成酶的质子通道进入膜，势能用于合成三磷酸腺苷，4。底物水平磷酸化机制，在磷酸化过程中，相关酶将底物分子上的磷酸基团直接转移到ADP分子上。最初，结合磷酸基团的底物的键比三磷酸腺苷中的键更不稳定。5.细胞呼吸、酵母发酵、(5)发酵、(6)各种分子的氧化和分解、蛋白质和脂肪的氧化以及营养物质的分解产生的三磷酸腺苷统计数据可以为生物分子合成提供原料。5.光合作用，(1)光合作用导论，1。光合作用的发现。1642年比利时科学家赫耳蒙特，1770年英国牧师普里斯特利和荷兰医生英格豪斯总结了光合作用。光合作用发生在类囊体膜上。碳反应发生在叶绿体基质中。与细胞呼吸相比，光合作用发生在叶绿体类囊体膜上，将光能转化为化学能并产生氧气。在这个过程中，水发生光解，释放氧气，产生三磷酸腺苷和二磷酸腺苷，需要光。碳反应发生在叶绿体基质中，这是植物固定二氧化碳产生葡萄糖的过程。利用光反应中形成的三磷酸腺苷和腺苷二磷酸，二氧化碳被还原成糖。不需要光线，但必须在光线下进行。1.叶绿素吸收光，(2)光反应，叶绿素a:蓝紫光，红草绿叶绿素b:蓝橙淡黄绿，光合色素吸收光谱，荧光现象，2。光系统，捕捉光能的特殊功能单位，由叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素色素、一些蛋白质分子和光合作用膜中的初级电子受体有规律地排列。每个光系统有200-300个叶绿素分子。在光系统中，只有一个叶绿素a分子能把激发的电子转移到初级电子受体，这个叶绿素a分子、初级电子受体和一些蛋白质分子是作用的中心。该光系统具有收集光能然后将收集的光能传输到反应中心颜料的功能。包括大多数叶绿素a、所有叶绿素b、类胡萝卜素等。天线色素，光系统1:作用中心的叶绿素a被称为P700，因为它与特定的蛋白质结合，在红色区域的吸收峰为700纳米。光系统二：作用中心的叶绿素A被称为P680，因为它与特定的蛋白质结合，其吸收峰为680纳米。在红色区域，它稍微偏向黄橙色光。光合电子传递链，光合产物：三磷酸腺苷和二磷酸腺苷是二氧化碳还原成糖的必要条件。归根结底，我们食物中的能量来自三磷酸腺苷和腺苷二磷酸。氧、三磷酸腺苷和NADPH。氧气是光合作用的副产品，大气中的氧气来自光合作用。在光合作用中，电子转移链产生的能量使质子穿过类囊体膜上的三磷酸腺苷合成酶复合物，从类囊体膜腔流向叶绿体基质，并通过磷酸化将能量储存在三磷酸腺苷中。(3)碳反应，碳反应：是指叶绿体利用光反应产生的NADPH和ATP的化学能将二氧化碳还原为糖的过程。不再需要光的参与，它是在叶绿体基质中进行的。在这个过程中，三磷酸腺苷和腺苷二磷酸被持续消耗，二氧化碳被固定形成葡萄糖，这在20世纪50年代早期由美国科学家麦克艾文和他的同事首次阐明，因此也被称为卡尔温循环。1。光合碳还原循环，(3)碳反应，CO2固定，氧化还原阶段，RuBP再生，(3)碳反应，CO2固定，RuBP:核酮糖二磷酸，RuBP:核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶，(3)碳反应，氧化还原阶段，(3)碳反应，RuBP再生，卡尔文循环C3途径，2。C4植物和光呼吸，CO2受体是rubp (RUBP)，初始产物是3-磷酸甘油酸(PGA)，一种三碳化合物。例如，大豆、燕麦、小麦、大米等。属于C3植物。C3途径):C3植物缺点：干旱和高温，气孔关闭，CO2不能进入叶绿体产量减少强光呼吸，光呼吸：植物在光照下，光合作用同时吸收O2和释放CO2，但不产生三磷酸腺苷。这叫做光呼吸。这是因为当CO2浓度低而O2浓度高时，茜草具有加氧酶的功能，产生两种碳化合物，它们被植物细胞氧化成CO2和水。在光呼吸(乙醇酸代谢)的生化过程中，O2吸收发生在叶绿体和整个乙醇酸途径中的过氧化物酶体中，CO2排放发生在线粒体中。，它与卡尔文循环有关，CO2受体是磷酸烯醇丙酮酸(PEP)，最初的产物是草酰乙酸(OAA)，它是含有4个碳原子的二羧酸。例如，玉米、甘蔗、高粱等。属于C4植物(这些植物首先利用C4途径将CO2固定到叶肉细胞中的4C化合物中，然后这些化合物被运输到维管束鞘细胞中，在那里进行卡尔文循环)。C4途径：C4植物的碳同化过程可分为四个阶段：C3植物与C4植物、C4植物、高粱、甘蔗地的叶结构比较，小米的穗状，“小米”脱皮后，称为“小米”。苋菜、玉米、景天酸代谢途径、景天科等植物都有非常特殊的CO2同化模式：夜间固定CO2产生有机酸，白天脱羧有机酸释放CO2进行光合作用。这种与有机酸合成日变化