转运论文关于细胞主动转运生命的哲学论文范文参考资料

转运论文关于细胞主动转运生命的哲学论文范文参考资料 摘要：主动转运是生物学中一个重要的概念，在细胞的各种机能活动中起着广泛的作用，但在生命基本活动中的作用与地位缺乏应有的重视。本文通过对主动转运在生物体内与新陈代谢、遗传、负熵之间的关系进行分析，试图说明主动转运是生命的基本特征。 关键词：主动转运 生命 哲学深思 ：A 生命是一个开放的、有序的、自动制约系统，这一系统的维持前提条件是必须不断与外界环境进行物质、能量、信息的交换，以获得系统生命活动所需要的负熵。从生物物理学的观点来看，生命活动不外乎是这三个量的综合运动（吸收、转移、贮存和利用）。细胞的主动转运在生命系统的物质、能量、信息有序的综合运动中起着决定性的作用。 1 生物体内主动转运的基本概述 1.1 主动转运的基本概念及特点 1.2 主动转运的类型及分布 根据供能的方式可将其分为三种类型：ATP驱动泵、协同运输、光驱动泵。ATP驱动泵分为P型离子泵，或称P型ATP酶.此类运输泵运输时需要磷酸化，包括Na+-K+泵、Ca2+离泵；Na+-K+泵广泛存在于各种细胞膜上，对细胞存活和活动是极其重要的。其生理作用是保持细胞内外的钠离子、钾离子浓度差，这对许多代谢反应和防止细胞肿胀有重要作用，同时建立了一种势能储备，是可兴奋细胞兴奋的基础。V型泵，或称V型ATP酶，主要位于小泡的膜上，如溶酶体膜中的H+泵，运输时需ATP供能，但不需要磷酸化；F型泵，或称F型ATP酶.这种泵主要存在于细菌质膜、线粒体膜和叶绿体的膜中，它们在能量转换中起重要作用， 是氧化磷酸化或光合磷酸化偶联因子。协同运输与ATP驱动泵不同，葡萄糖和氨基酸的主动运输不直接消耗ATP水解提供的能量，而是借助于Na+-K+泵排出的Na+所产生的电化学梯度使物质进入细胞。除ATP-驱动泵和协同运输外，在一些光合细菌膜上存在H+泵，这种泵由光激活，产生H+的浓度梯度（电化学梯度），驱动物质进入细胞，这种泵称为光驱动泵。泵蛋白是生物主动转运的物质基础，广泛分布于细胞膜、内质网膜、高尔基体膜、核糖体膜、线粒体膜、细胞核膜上。 2 主动转运与生命的新陈代谢 新陈代谢是生命的基本特征，它包括物质代谢和能量代谢。能量代谢是指机体的能量的产生、转移、贮存和利用。各种能量物质在机体或细胞内氧化所释放的能，其总量的50%以上迅速转化为热能，不足50%可以作功的自由能以ATP的形式供机体或细胞完成合成代谢（细胞内的化学功）、物质主动转运（转运功）、肌肉收缩（机械功）、神经信息传递（电力功）等基本生理活动。主动转运在能量代谢中举足轻重，各种主动转运的能量见表-1，其中，仅Na+-K+泵的转运所耗的能量占代谢所获得的总能量20-30%，由Na+-K+泵活动形成的离子势能贮备，是继发性主动转运（如葡萄糖、氨基酸等营养物质的转运）、细胞生物电的产生及被动转运等生理活动的能量。 在物质代谢过程中，细胞需要不断选择性地通过细胞膜主动摄入营养物质（糖、脂类、蛋白质、无机离子等）和排出代谢产物，没有主动转运就没有营养物质的摄入。这类营养物质对生命极为重要：蛋白体的同化与异化和不停地跟外界进行物质、能量、信息的交换是生命存在、发展的基本条件和根本动力。生命过程，就是蛋白体不断自我更新、自我复制、自我调节的过程。糖与脂肪是生命不可缺少的能量物质。无机离子离子是维持机体或细胞新陈代谢必须元素。钠、钾、钙、氯元素在人体内主要以离子状态存在于各种组织和细胞的体液中。在细胞内外，这些离子是不均匀分布的，这种不均匀分布是由主动转运实现的。钠、钾、氯离子对机体或细胞的生理活动起着重要的作用；维持细胞内外的渗透压；维持神经、肌肉的正常兴奋性；维持机体内的酸碱平衡；参与细胞内糖和蛋白质的代谢。钙在机体各种生理学和生物化学过程中起着重要作用。它能降低毛细血管和细胞膜的通透性，防止渗出，制约炎症和水肿。体内许多酶系 统（ATP酶、琥珀脱氢酶、脂肪酶、蛋白分解酶等）需要钙激活，钙有助于神经递质的产生和释放。 总之，主动转运是细胞新陈代谢的以进行的的前提和基础，没有主动转运就没有新陈代谢，当然，主动转运的本身也要靠新陈代谢来维持。 3 主动转运与生物遗传 生物遗传是生命的基本特征。遗传基因，是指携带有遗传信息的DNA或RNA序列，是制约性状的基本遗传单位。基因通过指导蛋白质的合成来表达自己所携带的遗传信息，从而制约生物个体的性状表现。基因的代谢、重组、突变以及基因表达的调控和相互作用 都需要主动转运的参入而的得以实现。研究显示【1】2：在真核细胞中，细胞质和细胞核是两个亚细胞部位，细胞核膜是二者分隔的重要屏障，核膜上分布的核孔复合体（NPC）是沟通细胞核内外物质交流和信息交流的主要通道。生物大分子经核孔复合体（NPC）跨核膜转运是真核细胞基因复制、转录和翻译的必要环节，也是联系细胞内信号转递、参与细胞核反应（即细胞增殖、分化、凋亡等核反应）调控的重要环节。一般而言，分子量低于60kD的生物分子可自由通过NPC出入细胞核，而60kD以上的生物大分子通过NPC情形较为复杂，其核质转运是一种耗能的需蛋白介导的主动转运过程，无论是入核转运还是出核转运均需耗能。该过程由核膜Ran蛋白水解GTP为转运提供能量，需入核转运的生物大分子通常有参与基因复制、转录的蛋白因子和各种酶系，如复制酶、转录酶、U snRNP、hnRNP蛋白颗粒和细胞核内转录调节因子如Stat3等，以及其他需入核才发挥作用的外源性大分子如基因治疗的外源重组DNA、病毒基因等；相反，需出核转运的生物大分子包括细胞核内各类RNA（rRNA、mRNA、tRNA）、U snRNP蛋白颗粒、NES蛋白等。由此可见，生物大分子核膜的主动核转运是真核细胞生长、增殖、分化和发育等生命活动的基本保证；是生命遗传与繁衍的基本保证。4 主动转运与负熵 熵是用来表征系统混乱程度的物理量，因此这条定律实际上是在说，孤立系统的混乱程度永远是在增加的，直到达到热平衡，系统的熵达到了极大值，系统状态将不再转变，归于沉寂。负熵就是熵的对立，熵代表的是无序，而负熵表示的则是有序。汲取负熵，可以简单的理解为从外界吸收了物质或者能量之后，使系统的熵降低了，变得更加有序了。如果有一种机构，它是一个开放系统，能够不断地从外界获得并积累自由能，它就产生负熵。