第5章细胞的活动

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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,H,2,O CO,2,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,H,2,O,，,O,2,和,CO,2,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,自然选择的过程中产生新的酶,酶这种蛋白质由基因编码，基因突变，产生不同的基因，表达出不同的蛋白质（新的酶）,人工定向演化,在实验室内对酶修饰，筛选。酶经过另一轮的复制、突变和选择，产生新的酶,