第+03-04章分子代谢细胞(2012年秋季第3次... (1)

（C6H12O6）n + O2
纤维素
n CO2 + nH2O + 能量
光和热 不同？
n CO2 + nH2O + 能量
氧 温度
（可燃物）
2）生物体也进行类似的反应 （C6H12O6）n + O2
淀粉
（氧化底物）
氧
酶
ATP
3）火柴燃烧和生物体内氧化相比，基本原理相
似！――有机物氧化产生能量的释放。
4）有哪些不同？生物氧化的特点：
这些代谢途径分布于生活细胞的不同部位。
代谢网络
2、蛋白质合成也就是基因表达
决定合成什么样蛋白质的遗传信息，贮存
在细胞内的DNA大分子中，体现为DNA大分
子中核苷酸排列次序，最终表达为蛋白质大分
子中的氨基酸序列。
第一步——
蛋白质合成的第一步，由DNA指导 mRNA （信使 RNA）的合成。 DNA中的遗传信息，通过转录体现在 mRNA 分子中核苷酸排列次序中。 蛋白质合成的第二步，由 mRNA 指导蛋白 质合成。 mRNA 中携带的遗传信息，通过转译进而 体现为蛋白质大分子中氨基酸的排列次序。
1930年－1940年期间弄清病毒的化学
本质和电镜结构。
证实：病毒是一类不具细胞结构的生命
形态。
最简单的病毒仅由核酸大分子和蛋白 质大分子组成。 但是，病毒颗粒必需进入寄主活细胞才
能表现出生命的各方面特性。
所以细胞作为生命活动的基本结构和
功能单位也适于病毒。
二、细胞的结构和功能 1、 动物细胞的典型结构
但是要解决NADH变回到NAD＋问题。
-2ATP
(~6个ATP)
糖 酵 解 途 径
NADH消耗？
2ATP
2） 三羧酸循环 三羧酸循环一定要有氧才能进行。在三羧 酸循环中脱下的氢，形成NADH和 FADH2， 然后再逐步传递给氧。（脱氢或氢脱电子都
是被氧化）
（NADH & FADH2脱氢和脱电子进入呼吸链） FADH2：还原型黄素腺嘌呤二核苷酸(~2ATP)
③分别在不同空间、相同时间，或不同时间、相同空间 完成两次CO2固定。
今天话题？
第三章 生物的新陈代谢
三、生物体主要从有机分子的氧化
取得能量
四、生物体内有一个复杂的代谢网络 第四章 细胞 —生命活动的基本单位
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
一、细胞学说的建立
二、细胞的结构与功能
三、生物体主要靠有机分子的氧化取得能量
1、有机物氧化释放能量 1）一支火柴的燃烧是纤维素氧化
上次内容概括 1、生物大分子形成特点：蛋白质，核酸和多糖；
共性：单体脱水缩合而成，肽键/磷酸二酯键/糖苷键；
方向性：N-端，C-端；3‘-端，5’-端；还原端，非还 原端。 2、生物大分子的高级结构： 维持生物大分子高级结构主要是非共价键：氢键， 盐键，范德华引力，疏水键，二硫键…。 1）蛋白质：一级/肽链中氨基酸顺序，二级/邻近几个氨 基酸形成α-螺旋β-折叠，三级/进一步盘绕折叠成一 定外形和空间构型，四级/两条肽链以上；2~4级为高 级结构。
64个密码子/20个氨基酸——简并性
第一个 tRNA 把一个氨基酸放在肽链起始位置上；
另一个 tRNA带来第二个氨基酸。
第一个氨基酸以羧基连到第二个氨基酸上，形成肽键。 核糖体向右移三个核苷酸位置，第一个 tRNA脱落，准备好 位置迎接第三个tRNA及其所带的氨基酸。
6、蛋白质合成中还有其他加工步骤 包括: 1）蛋白质大分子折叠；
2）糖基和其他基团的修饰； 3）蛋白质分子向细胞各部位的
运送等等。
第四章 细胞
—生命活动的基本单位
一、细胞学说的建立
1、细胞学说的主要内容 17世纪中叶，显微镜被用于生物学
研究，用显微镜观察来自树皮的木栓，
看到一个个“小室”结构，称之谓
“Cell”（细胞）。
人们用显微镜观察各种生物，包括微生物和 动、植物的细微构造，到处都看到细胞结构。 逐渐形成一个观念：
2）核酸：DNA双螺旋为二级结构，两条链反向平行 共同盘绕成双螺旋：糖-磷酸-糖→主链，碱基位于两 条链中间，以氢键相连； DNA三级结构需蛋白质参 与；RNA单链盘绕，局部形成碱基配对，tRNA二级 三叶草结构；DNA/RNA基本组成不同点：糖/碱基 AGCT/AGCU。 3）多糖：不同的高级结构具不同的生理活性，如淀粉 和糖元都是葡萄糖以α-1，4糖苷键联结起来的螺旋或 网状结构→能量储存；纤维素以β-1，4糖苷键联结起 来的长纤维状结构→结构支架。 3、生物催化剂—酶 (酶促反应条件温和) 1）生物催化剂的特点：效率高，专一性强，易失活
各种生物都是由细胞组成！
19世纪30年代(1838~1839)，R. HooKe发现 并命名细胞180多年后 ，两位德国生物学家施莱 登和施旺正式明确提出： 细胞是植物体和动物体结构的基本单位！
这个观点，经过后来的丰富和发展，形成公 认的细胞学说：内容？ 1）细胞是所有动、植物的结构和生命活动的基本 单位。 2）每个细胞相对独立，一个生物体内各细胞之间 协同配合。 3）新细胞由老细胞繁殖产生（分裂产生）。 2、细胞学说的科学意义 细胞学说的提出先于进化论约20年，它与进 化论一起，奠定了生物科学的基础。
这样的膜结构不但用以组成细胞质膜， 还可以分割形成各种细胞器；所以, 统称生 物膜—包括质膜和内膜系统。
生物膜的功能：容器、屏障和通道等。
2）细胞核：
①两层生物膜围成；
②遗传信息贮藏在核内， 是 DNA 复制和 RNA 合 成场所。 ③细胞分裂间期细胞核由核膜、染色质、核 基质及核仁四部分组成。 ④细胞核的功能：保持细胞世代间的连续性， 控制细胞的代谢活动。 内质网
2）化学本质：蛋白质和具有催化活性的DNA 和RNA 3）作用机理：降低反应的活化能 4）催化活性调控：基因水平，非共价(反馈抑制)和共 价调节(酶的共价修饰：磷酸化/脱磷酸化） 5）影响酶活性因素：辅助因子，抑制剂，物理因素 (温度，pH值) 4、生命世界能量的源泉——太阳能 1）光合作用：植物细胞 光能→电能→活跃化学能→稳定化学能！ 2）场所：叶绿体中进行（由叶绿体膜、类囊体和基 质3部分组成；结构特点：3层膜3个腔→叶绿体外膜 /内膜/类囊体膜，膜间隙/基质/类囊体腔）。
1）细胞质膜和生物膜的化学成分及组成： 膜脂(胆固醇，磷脂及鞘磷脂)和膜蛋白 磷脂和鞘磷脂分子具有一个共同的特征―一个极性的头、两个 非极性的尾巴； 胆固醇分子的3位羟基被看作极性的头。在水环境中，这几
类分子会自发形成脂双层微囊。
细胞膜的框架——脂双分子层，蛋白质 “镶嵌”在其中。 1972年提出的流动镶嵌学说, 强调了生 物膜中脂分子和蛋白质分子的不对称性和 流动性（运动）。
3） 呼吸链(电子传递和氧化磷酸化） 脱下的氢，可以看作是电子加上质子 2H 2e ＋ 2H＋
在呼吸链起端，电子处在高能水平，传递到 O2 时，处于低能水平。 传递过程中释放出能量，用于产生 ATP。 线粒体内膜上F0-F1ATP合成酶，借H+浓度梯 度合成ATP。
注意！一个葡萄糖分子可以经过：
2、“人造生命” 《自然—生物技术》22/7
1）能游动“人造水母” →美哈佛&加理工研究人 员 2）制造材料？ 硅树脂（花瓣）和老鼠心肌细胞（“花芯”）→八瓣花型“人造水 母” 。如何能使 “人造水母”在水中的像水母似游动？ 3）运动实验，通上电流→心肌细胞收缩→带动八个“花瓣”向中间 收缩运动；电流消失→硅树脂的弹性会使得它恢复原状。 4）成果展望 ①可用于测试心脏病药物，要看一种药物对心肌组织是否有效，可先 用“人造水母”测功效。 ②将尝试为“人造水母”增加一个“大脑”，使它能够控制划水的角 度和方向，更加接近真实的水母。 5）引发新的讨论——关于“人造生命” ①过去 “人造生命” ，常通过人工合成遗传物质→“生物体”； ②该研究直接模拟出了一种生物（用生物的细胞制成“新生物”）。
3）过程：类囊体膜→光反应→活跃化学能（电子传递/ 光和磷酸化）；基质中→暗反应→稳定化学能 (羧化 和还原→CO2固定形成3碳糖， RuBP 再生，C3植物 RuBP羧化酶）
4）C4和CAM途径植物：
①在两种酶参与下完成两次固定CO2（磷酸烯醇式丙酮 酸→ CO2→苹果酸→丙酮酸+ CO2→→3C糖）； ②磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶与CO2亲和力比1,5-二磷酸 核酮糖羧化酶高，C4&CAM途径能利用低浓度CO2 ；
3、蛋白质合成的第一步是 mRNA 的合成 1）mRNA合成需要： ①以四种三磷酸核苷为原料 ATP、GTP UTP、CTP； ②以 DNA（大分子中的一段）为模板； ③ 由 RNA 聚合酶催化。 2）总反应式： （NTP）n＋DNA 酶 mRNA＋DNA 3）mRNA 合成场所→细胞核内； 然后，mRNA 从核内移至细胞质中。
4、蛋白质合成的第二步需依托核糖体
核糖体由蛋白质和 RNA 组成， 后者称为:
核糖体 RNA（rRNA）。
在细胞质中，mRNA 先与核糖体结
合。
遗传密码——
5、遗传密码和转运RNA
mRNA 分子中，每三个核苷酸序列决定一个 氨基酸，这就是通常所说的三联密码子。
在转运RNA（tRNA）分子中，有与遗传密码子 相对应的反密码子。 tRNA 的二级结构呈三叶草形，它的任务是搬 运氨基酸。tRNA一方面联接着被搬运的氨基酸， 另一方面通过反密码子把氨基酸安置到合适的位置 上去。
①生物体内氧化比燃烧过程缓慢的多，不是猛然地 发出光和热。 ②生物体内氧化在水环境中进行。 ③生物体内的氧化由酶催化。 ④ 生物体内氧化分步进行，产生能量贮存在ATP 。
2、生物体内氧化分步骤进行 淀粉
葡萄糖 丙酮酸 CO2+H2O
葡萄糖氧化分解途径——
ATP
3、与葡萄糖氧化分解产生能量有关的三条代 谢途径 （糖酵解、三羧酸循环、呼吸链） 1）糖酵解途径 六个碳的葡萄糖分解为两个三碳的丙 酮酸，净得两个ATP，同时还产生 NADH（还原型辅酶Ⅰ） 糖酵解途径可以在无氧情况下进行，