生物工程_生物技术专业英语课文翻译_
生物工程专业英语翻译(第二章)
Lesson TwoPhotosynthesis内容:Photosynthesis occurs only in the chlorophyllchlorophyll叶绿素-containing cells of green plants, algae藻, and certain protists 原生生物and bacteria. Overall, it is a process that converts light energy into chemical energy that is stored in the molecular bonds. From the point of view of chemistry and energetics, it is the opposite of cellular respiration. Whereas 然而 cellular细胞的 respiration 呼吸is highly exergonic吸收能量的and releases energy, photosynthesis光合作用requires energy and is highly endergonic.光合作用只发生在含有叶绿素的绿色植物细胞,海藻,某些原生动物和细菌之中。
总体来说,这是一个将光能转化成化学能,并将能量贮存在分子键中,从化学和动能学角度来看,它是细胞呼吸作用的对立面。
细胞呼吸作用是高度放能的,光合作用是需要能量并高吸能的过程。
Photosynthesis starts with CO2 and H2O as raw materials and proceeds through two sets of partial reactions. In the first set, called the light-dependent reactions, water molecules are split裂开 (oxidized), 02 is released, and ATP and NADPH are formed. These reactions must take place in the presence of 在面前 light energy. In the second set, called light-independent reactions, CO2 is reduced (via the addition of H atoms) to carbohydrate. These chemical events rely on the electron carrier NADPH and ATP generated by the first set of reactions.光合作用以二氧化碳和水为原材料并经历两步化学反应。
生物医学工程专业英语及其翻译
1 Unit 1 Biomedical Engineering Lesson 1A History of Biomedical EngineeringIn its broadest sense,biomedical engineering has been with us for centuries,perhaps even thousands of years. In 2000,German archeologists uncover a 3,000—year-old mummy from Thebes with a wooden prosthetic tied to its foot to serve as a big toe. Researchers said the wear on the bottom surface suggests that it could be the oldest known limb prosthesis。
Egyptians also used hollow reeds to look and listen to the internal goings on of the human anatomy. In 1816,modesty prevented French physician Rene Laennec from placing his ear next to a young woman’s bare chest,so he rolled up a newspaper and listened through it, triggering the idea for his invention that led to today’s ubiquitous stethoscope.广义上来说,生物医学工程与我们已经几个世纪以来,甚至数千年。
2000年,德国考古学家发现一个3000岁高龄的木乃伊从底比斯木制假肢与作为大脚趾的脚。
生物工程生物技术专业英语翻译(二)
第二章生长与代谢的生物化学2.1 前言一个微生物以生产另一个微生物为目的。
在某些情况下,利用微生物的生物学家们希望这样的情况能够快速频繁的发生。
在另外一些产物不是生物体自身的情况下,生物学家必须对它进行操纵使微生物的目标发生变化,这样以来,微生物就要努力的挣脱对它们繁殖能力的限制,生产出生物学家希望得到的产物。
生物体的生长过程及其生产出的各种产物与微生物代谢的本质特点是密不可分的。
代谢过程是两种互相紧密联系又以相反方向进行的活动过程。
合成代谢过程主要是细胞物质的生成,不仅包括构成细胞的主要组成物质(蛋白质、核酸、脂质、碳水化合物等等),同时也包括它们的前提物质——氨基酸、嘌呤与嘧啶、脂肪酸、各种糖与糖苷。
合成代谢不是自发进行的,必须由能量所推动,对大多数微生物来说,是通过一系列的产能分解代谢过程来供给能量。
碳水化合物分解为CO2和水的过程是最为常见的分解代谢反应,然而微生物以这样的方式还能够利用更大范围的还原性含碳化合物。
分解代谢与合成代谢所有微生物生物化学的基础,可以从两者的平衡关系或者分别对它们进行讨论。
实际中,我们要有效的区分那些需要空气中的氧进行需氧代谢的生物与那些进行厌氧代谢的生物。
还原性含碳化合物与O2反应生成水和CO2,这是一个高效的放热反应过程。
因此,一个进行需氧代谢的生物要使用一小部分底物进行分解代谢以维持某一水平的合成代谢,即成长过程。
对于厌氧型生物,其底物的转化的过程基本上是一个不匀称的反应(氧化还原反应),产生很少的能量,因此,大部分底物都要被分解从而维持一定水平的合成代谢。
在生物体中这种差别能够明显的体现出来,比如酵母,它属于兼性厌氧生物,即它可在有氧条件下生长也可在无氧环境下生存。
需氧酵母使糖以同样的速度转化为CO 2和水,相对产生高产量的新酵母。
而厌氧条件下,酵母菌生长缓慢,此时酵母被有效的转化为酒精和CO 2。
2.2 代谢与能量分解代谢与合成代谢间的有效联系在于,各种分解代谢过程促进少量反应物的合成,而后又被用来促进全面的合成代谢反应。
生物专业英语 课文翻译
教学内容:Cytoplasm: The Dynamic, Mobile Factory细胞质:动力工厂Most of the properties we associate with life are properties of the cytoplasm. Much of themass of a cell consists of this semifluid substance, which is bounded on the outside by theplasma membrane. Organelles are suspended within it, supported by the filamentous networkof the cytoskeleton. Dissolved in the cytoplasmic fluid are nutrients, ions, soluble proteins,and other materials needed for cell functioning.生命的大部分特征表现在细胞质的特征上。
细胞质大部分由半流体物质组成,并由细胞膜(原生质膜)包被。
细胞器悬浮在其中,并由丝状的细胞骨架支撑。
细胞质中溶解了大量的营养物质,离子,可溶蛋白以及维持细胞生理需求的其它物质。
The Nucleus: Information Central(细胞核:信息中心)The eukaryotic cell nucleus is the largest organelle and houses the genetic material (DNA) on chromosomes. (In prokaryotes the hereditary material is found in the nucleoid.) The nucleusalso contains one or two organelles-the nucleoli-that play a role in cell division. Apore-perforated sac called the nuclear envelope separates the nucleus and its contents from the cytoplasm. Small molecules can pass through the nuclear envelope, but larger molecules suchas mRNA and ribosomes must enter and exit via the pores.真核细胞的细胞核是最大的细胞器,细胞核对染色体组有保护作用(原核细胞的遗传物质存在于拟核中)。
生物专业英语第三版蒋悟生编--课文翻译
Inside the LivingCell: StructureandFunctionof Internal Cell PartsCytoplasm: The Dynamic, MobileFactory细胞质:动力工厂Most of the propertieswe associatewithlife areproperties of the cytoplasm.Much of the mass of a cell consistsof this semifluid substance, whichisbounded on theoutside bythe plasmamembrane.Organelles are suspended within it,supported by the filamentous network ofthe cytoskeleton. Dissolvedin thecyt oplasmic fluidare nutrients,ions,solubleproteins, an dothermaterials needed for cell functioning.生命的大部分特征表现在细胞质的特征上。
细胞质大部分由半流体物质组成,并由细胞膜(原生质膜)包被。
细胞器悬浮在其中,并由丝状的细胞骨架支撑。
细胞质中溶解了大量的营养物质,离子,可溶蛋白以及维持细胞生理需求的其它物质。
The Nucleus:Information Central(细胞核:信息中心)Theeukaryotic cell nucleus isthelargest organelle andhousesthe geneticmaterial (DNA) onchromosomes.(In prokaryotes the hereditarymaterial isfound in the nucleoid.)Thenucleusalso contains o ne or two organelles-thenucleoli-thatplay arole in c elldivision.A pore-perforated sac called thenuclear envelope separates the nucleus and itscontentsf rom the cytoplasm.Small moleculescan passthro ugh the nuclear envelope,but largermolecules such as mRNAand ribosomes must enter and exit via the pores. 真核细胞的细胞核是最大的细胞器,细胞核对染色体组有保护作用(原核细胞的遗传物质存在于拟核中)。
生物工程(生物技术)专业英语翻译
生物工程(生物技术)专业英语翻译Lesson One(4学时)Inside the Living Cell: Structure andFunction of Internal Cell Parts教学目的:使学生掌握细胞的组成结构(各种细胞器以及它们在细胞中的位置),Cytoplasm: The Dynamic, Mobile Factory细胞质:动力工厂Most of the properties we associate with life are properties of the cytoplasm. Much of the mass of a cell consists of this semifluid substance, which is bounded on the outside by the plasma membrane. Organelles are suspended within it, supported by the filamentous network of the cytoskeleton. Dissolved in the cytoplasmic fluid are nutrients, ions, soluble proteins, and other materials needed for cell functioning.生命的大部分特征表现在细胞质的特征上。
细胞质大部分由半流体物质组成,并由细胞膜(原生质膜)包被。
细胞器悬浮在其中,并由丝状的细胞骨架支撑。
细胞质中溶解了大量的营养物质,离子,可溶蛋白以及维持细胞生理需求的其它物质。
2The Nucleus: Information Central(细胞核:信息中心)The eukaryotic cell nucleus is the largest organelle and houses the genetic material (DNA) on chromosomes. (In prokaryotes the hereditary material is found in the nucleoid.) The nucleus also contains one or two organelles-the nucleoli-that play a role in cell division. A pore-perforated sac called the nuclear envelope separates the nucleus and its contents from the cytoplasm. Small molecules can pass through the nuclear envelope, but larger molecules such as mRNA and ribosomes must enter and exit via the pores.真核细胞的细胞核是最大的细胞器,细胞核对染色体组有保护作用(原核细胞的遗传物质存在于拟核中)。
生物专业英语第三版课文翻译lesson1,4,5
Lesson 1 4 5Lesson 11.细胞质:动态移动工厂与我们生命相关的大多数性质是细胞质的性质。
细胞质大部分由半流体物质组成,并以外部的质膜为界。
细胞器悬浮在其中,由丝状的细胞骨架支撑。
细胞质中溶解了大量的营养物质,离子,可溶性蛋白以及维持细胞功能的其它物质。
2.细胞核:信息中心真核细胞的细胞核是最大的细胞器,在染色体上储存着遗传物质(DNA)。
(原核细胞的遗传物质存在于拟核中。
)细胞核含有一或两个核仁,核仁促进细胞分裂。
被穿孔的囊称为核膜,它将细胞核及其内容物从细胞质中分离出来。
小分子可以穿过核膜,但较大的分子如mRNA 和核糖体必须通过核孔进入和排出。
3.细胞器:专用的功能单位所有的真核细胞都含有多种细胞器,每个细胞器在细胞中都有其特定功能。
本节介绍的细胞器包括核糖体,内质网,高尔基体,液泡,溶酶体,线粒体和植物细胞中的质体(叶绿体)。
一个细胞中核糖体的数量可能从几百到上千不等,这一数量反映了核糖体是氨基酸被组装成蛋白质以供输出或用于细胞过程的场所这个事实。
一个完整的核糖体由一个较大的亚基和一个较小的亚基组成。
在蛋白质合成过程中,两个亚基沿着一条mRNA链移动,“读取”编码在其中的基因序列,并将该序列翻译成脯氨酸。
多个核糖体可能附着在单个mRNA链上,这种组合被称为多聚体。
大多数细胞蛋白质是在细胞质中的核糖体上制造的。
可输出的蛋白质和膜蛋白通常在内质网的帮助下产生。
内质网,是一些不规则排列的膜囊,小管,和液泡组成的,可能有光滑和粗糙的区别。
两种类型都与蛋白质的合成和运输有关。
粗糙内质网上分布着许多核糖体,也可能细胞分裂后核膜的来源。
光滑的内质网上没有核糖体,主要作用是脂肪和类固醇的合成以及细胞内有毒物质的氧化。
两种类型的内质网都充当细胞内的隔室,其中特定的产物可以被分离并随后分流到细胞内或细胞外的特定区域。
运输小泡能够将可运输分子从内质网运输到另一个膜质细胞器上。
在高尔基复合体内,蛋白质分子被修饰和包装,以输出细胞或运送到细胞质中的其他地方。
(精品生物专业英语第三版蒋悟生编--课文翻译
生物专业英语第三版蒋悟生编--课文翻译Inside the Living Cell: Structure andFunction of Internal Cell PartsCytoplasm: The Dynamic, Mobile Factory细胞质:动力工厂Most of the properties we associate with life are properties of the cytoplasm. Much of the mass of a cell consists of this semifluid substance, which is bounded on the outside by the plasma membrane. Organelles are suspended within it, supported by the filamentous network of the cytoskeleton. Dissolved in the cytoplasmic fluid are nutrients, ions, soluble proteins, and other materials needed for cell functioning.生命的大部分特征表现在细胞质的特征上。
细胞质大部分由半流体物质组成,并由细胞膜(原生质膜)包被。
细胞器悬浮在其中,并由丝状的细胞骨架支撑。
细胞质中溶解了大量的营养物质,离子,可溶蛋白以及维持细胞生理需求的其它物质。
The Nucleus: Information Central(细胞核:信息中心)The eukaryotic cell nucleus is the largest organelle and houses the genetic material (DNA) on chromosomes. (In prokaryotes the hereditary material is found in the nucleoid.) The nucleus also contains one or two organelles-the nucleoli-that play a role in cell division. A pore-perforated sac called the nuclear envelope separates the nucleus and its contents from the cytoplasm. Small molecules can pass through the nuclear envelope, but larger molecules such as mRNA and ribosomes must enter and exit via the pores.真核细胞的细胞核是最大的细胞器,细胞核对染色体组有保护作用(原核细胞的遗传物质存在于拟核中)。
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1、生物技术可被认为是生物有机体的应用并投入工业化生产的过程。
生物工程涉及大量的原理和学科。
尽管现在许多的活动高度复杂和新颖,但许多过程已经在历史长河中留下了它们的足迹。
Biotechnology can be considered to be the application of biological organisms and processes to manufacturing industries.Biotechnology encompasses a wide range of disciplines and subjects.Although present day activities are highly sophisticated and novel many of the processes have their roots in the dawn of history.2、生物工程看起来像是涉及许多产业部门的一个充满机遇又不断扩张的领域。
这些产业包括农业食品和饲料业、药物、能源和水处理产业,也会在新药物激素(疫苗和抗生素)的生产、生产廉价的供应更可靠的能源以及(长远看来)化工饲料、改善环境治理和污水处理等方面扮演重要的角色。
生物工程将在很大程度上依赖于可重新利用及可循环利用的原材料,这样才能更好地满足这个世界的需要,因为能源将变得越来越昂贵,越来越紧缺。
biotechnology appears to be an area of expansion and opportunity involving many sectors of industry,including agricuture,food and feedstuffs,pharmaceutical,energy and water industries.it will play a major role in the production of new drugs,hormones,vaccines and antibiotics,cheaper and more reliable supplies of energy and(in the longer term)chemical feedstuffs,improved environmental control and waste management.biothenology will be largely based on renewable and recyclable materils thus being better fitted to the needs of a world where energy will become increasingly more expensive and in short supply.3、Extracelluar and intracellular microbial enzymes are produced industrically by submerged,deep tank,and solid substrate fermentation techniques.Most liquid media are mixtures of several complex undefined materials,such as molasses,starch hydrolysates,corn steep liquor,yeast extract.Batch cultivation is the most utilized method of production.Enzyme production can be controlled by environmental and genetic manipulation.细胞外的和细胞内的微生物酶的工业化生产可以通过液体深层发酵和固体基质发酵技术获得。
生物工程专业英语翻译(第二章)
Lesson TwoPhotosynthesis内容:Photosynthesis occurs only in the chlorophyllchlorophyll叶绿素-containing cells of green plants, algae藻, and certain protists 原生生物and bacteria. Overall, it is a process that converts light energy into chemical energy that is stored in the molecular bonds. From the point of view of chemistry and energetics, it is the opposite of cellular respiration. Whereas 然而 cellular细胞的 respiration 呼吸is highly exergonic吸收能量的and releases energy, photosynthesis光合作用requires energy and is highly endergonic.光合作用只发生在含有叶绿素的绿色植物细胞,海藻,某些原生动物和细菌之中。
总体来说,这是一个将光能转化成化学能,并将能量贮存在分子键中,从化学和动能学角度来看,它是细胞呼吸作用的对立面。
细胞呼吸作用是高度放能的,光合作用是需要能量并高吸能的过程。
Photosynthesis starts with CO2 and H2O as raw materials and proceeds through two sets of partial reactions. In the first set, called the light-dependent reactions, water molecules are split裂开 (oxidized), 02 is released, and ATP and NADPH are formed. These reactions must take place in the presence of 在面前 light energy. In the second set, called light-independent reactions, CO2 is reduced (via the addition of H atoms) to carbohydrate. These chemical events rely on the electron carrier NADPH and ATP generated by the first set of reactions.光合作用以二氧化碳和水为原材料并经历两步化学反应。
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第八章动物细胞培养获得的产品及生产过程8.1历史尽管很多研究者很早以前曾经研究在试管中培养的动物细胞的性质,最早将这类细胞应用于实际生产的是J.F.Eeders,他在1949年发表文献,说明脊髓灰质炎病毒可以在灵长类的神经组织或其它组织中生长。
导致这一开创性成果的出现可以简要概括如下。
早在1880年,Annold发现白细胞可以在体外分裂,随后又有人发现,动物离体组织在浸泡在血清、淋巴或腹水等组织液中可以生长。
通过R.Harrison发明的悬滴培养法是一个转折点,其方法是将蝌蚪脊髓放入特殊的中空的载玻片,里面装入淋巴液,上面用盖玻片封住。
Correl又对这项工作进行拓展,他发展出一种巧妙的方法,可以使培养细胞保持不受外来杂菌的污染,这在当时很少有人能够做到。
再后来,培养基中加入促进细胞生长的物质,到了1928年,能够在试管中培养的鸡胚或小鼠的碎组织中使病毒生长,这些方法被Enders借鉴,他和他的同事在培养过程中使用了刚刚在10年前发明的抗生素,这对他的试验大有帮助。
在20世纪50年代初期,Salk通过滚管培养猴肾组织或睾丸组织的方法制成了脊髓灰质炎病毒疫苗。
这种方法建立起来以后,其它疫苗也通过鸡胚或灵长类胚细胞生产。
8.2 从动物培养细胞中获得产品的类型动物病毒至今仍然是从动物细胞培养中获得的最多的商业产品。
目前,每年大约生产1.5×109剂量的口蹄疫病毒疫苗,针对家禽新城病和马克莱氏病的疫苗数量与之相当。
人类病毒疫苗每年的投药量每年不超过108剂量。
生产干扰素的方法仍然处于发展中,将来会接近或超过动物疫苗的规模,但是现在而言,从特殊合成的杂交瘤中提取的免疫生物制剂仍然是人们不熟悉的领域,然而,这方面无疑将是未来十年会取得重要进展的领域。
8.3产品获得的方法综述从动物细胞培养物中获得产品的基本路线已经在图中列出。
基本上有三个时期组成。
第一个时期是准备期,第二个时期涉及到动物细胞的培养。
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Inside the Living Cell: Structure andFunction of Internal Cell PartsCytoplasm: The Dynamic, Mobile Factory细胞质:动力工厂Most of the properties we associate with life are properties of the cytoplasm. Much of the mass of a cell consists of this semifluid substance, which is bounded on the outside by the plasma membrane. Organelles are suspended within it, supported by the filamentous network of the cytoskeleton. Dissolved in the cytoplasmic fluid are nutrients, ions, soluble proteins, and other materials needed for cell functioning.生命的大部分特征表现在细胞质的特征上。
细胞质大部分由半流体物质组成,并由细胞膜(原生质膜)包被。
细胞器悬浮在其中,并由丝状的细胞骨架支撑。
细胞质中溶解了大量的营养物质,离子,可溶蛋白以及维持细胞生理需求的其它物质。
The Nucleus: Information Central(细胞核:信息中心)The eukaryotic cell nucleus is the largest organelle and houses the genetic material (DNA) on chromosomes. (In prokaryotes the hereditary material is found in the nucleoid.) The nucleus also contains one or two organelles-the nucleoli-that play a role in cell division. A pore-perforated sac called the nuclear envelope separates the nucleus and its contents from the cytoplasm. Small molecules can pass through the nuclear envelope, but larger molecules such as mRNA and ribosomes must enter and exit via the pores.真核细胞的细胞核是最大的细胞器,细胞核对染色体组有保护作用(原核细胞的遗传物质存在于拟核中)。
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2.3.5 甲烷和甲醇少数(细菌和酵母)被称为甲基营养菌的微生物能够利用甲醇作为唯一的碳源;到目前为止,只发现一小部分细菌具有利用甲烷的能力,称为甲烷营养菌。
极少数微生物能利用甲酸为碳源。
这三种化合物的代谢是相关的,被最终氧化为CO2,它们合成细胞物质的机制与自养CO2固定化作用机制是不同的。
[能够利用CO2作为唯一碳源的包括进行光合作用的植物与微生物和很少一部分无机化能营养型细菌,其是利用无机化合物的反应作为能量的来源。
这些生物目前在生物工程中的应用较少。
若想进一步了解CO2自养固定化的读者可参阅任何一本生物化学课本,但必须注意到,至少有两种不同的代谢途径:卡尔文循环和还原性羧酸循环。
] 甲烷的氧化过程为:(反应式)第一步是通过一种氧合酶与NADH(或NADPH)辅因子来进行,(与上述高级烷烃的氧化相比较)。
氧合酶(3种蛋白质复合物)也可以氧化其它多种化合物,包括多种烷烃甚至甲醇本身。
接下来的第二步反应由甲醇脱氢酶催化,以一种新发现的物质吡咯并喹啉醌为辅因子。
在某些细菌中,甲醛进一步转化为甲酸的过程被同种酶催化;而在另一些细菌中,有一种独立作用的甲酸脱氢酶,NAD 是它的辅因子。
最后一步反应是将甲酸转化为CO2,它是通过甲酸脱氢酶来催化进行的,伴有NAD+的还原过程。
来自甲醇或甲烷中的碳同化为细胞物质甲醛,经过两种独立的代谢途径:一磷酸核酮糖循环和丝氨酸途径,分别如图2.11和2.12所示。
单磷酸核酮糖循环与卡尔文循环相似,都是通过磷酸戊糖途径的反应进行CO2自养固定化而生成以后的C1化合物受体,只多了两种酶:磷酸己糖合成酶和3-磷酸己糖异构酶。
丝氨酸途径中的关键酶是:生成乙酰CoA和甘油的苹果酰CoA以及丝氨酸转甲基酶,这是一种广泛存在的酶,作用于四氢叶酸(四氢叶酸是一种辅因子,可形成必需的活化C1中间产物,N10-甲酰四氢叶酸,而后乙醛酸途径利用乙酰CoA。
所以细胞就可在C2底物上进行生长。
异柠檬酸裂解酶去阻遏从而确保C3单元的生成。
酵母中,磷酸戊糖循环又进一步发生了一些变化,甲醛与5-磷酸木酮糖反应生成了3-磷酸甘油醛和2-羟基丙酮。
此反应过程由转酮酶催化,完成甲醛循化同化过程唯一需要另外加入的酶是一种新的激酶,它将二羟基丙酮转化为二羟基磷酸丙酮。
2.4 葡糖异生作用当一个有机体利用C2和C3化合物进行生长,或者利用经过代谢过程能够生成C2或C3这种化合物的物质进行生长的时候,在丙酮酸的代谢水平或者低于该水平(例如脂肪烃、乙酸、乙醇或者乳酸),对有机体来说,就必须合成各种糖类以满足其代谢需求。
这被称为葡糖异生作用。
尽管糖酵解途径中的大部分反应都是可逆的,但那些被丙酮酸激酶和磷酸果糖激酶催化地反应则是不可逆的,对细胞来说,就要避开这种阻碍。
一般而言,磷酸烯醇式丙酮酸不能由丙酮酸形成,尽管在少数有机体内存在一种磷酸烯醇式丙酮酸合成酶可以催化这个反应。
通常,草酰乙酸作为磷酸烯醇式丙酮酸的前体物质。
这个反应由磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶催化进行,它是葡糖异生作用中的关键酶。
已经讲过草酰乙酸的生成,果糖二磷酸化酶的作用可避开磷酸果糖激酶的不可逆作用的性质(其作用产生1,6-二磷酸果糖)。
从这一点来看,通过终止糖酵解途径可积累己糖,通过磷酸戊糖循环又可生成C3和C4糖,葡萄糖不是葡糖异生作用的终产物,然而6-磷酸葡萄糖被用来合成细胞壁组分,和各种细胞外物质及储备多糖。
2.5 好氧生物的能量代谢在葡萄糖代谢和三羧酸循环中已经讲过,如何把各种代谢中间产物的氧化过程与辅因子(NAD+、NADP+、FAD+)还原为其还原型(NADH、NADPH、FADH)的还原反应过程联系起来的。
这些产物的还原性是由一系列复杂的反应过程而是释放。
这个反应过程最终与空气中氧气的还原相关。
在这个反应过程中,由电子传递上的ATP或者2-3个具体位点上的无机磷而生成A TP,这取决于最初还原剂的性质。
如图2.14,总反应式如下:。
每摩尔葡萄糖经过恩伯纳-迈耶霍夫途径所生成的A TP和丙酮酸经三羧酸循环产生的A TP总结于表2.1。
能够被生物利用的A TP形式的能量是在膜上产生的,可以是真核细胞的线粒体膜或者是细菌细胞的细胞质膜,其产生过程大致相同。
具体差异根据个体差异而不同。
电子传递链的主要成分是黄素蛋白,醌和细胞色素。
细胞色素具有还原性(接受氢离子或者电子),经过氧化可以有效释放电子到下一个载体上。
每个载体都有不同的氧化-还原能,大约可以从NADH/NAD+反应的320摩尔到1/2O2/H2O终反应的800mV。
在电子传递链上的特定位点,两个相邻电子载体的氧化-还原能差就已足够进行可逆反应:。
向合成ATP的方向进行。
这个过程需要一种复杂的多亚基酶A TPase的协助。
有两种原理来说明A TPase是怎样作用的。
在化学渗透学说中,过去二十年里米歇尔对其进行了发展,认为电子传递上的各组分是跨膜排列的,由于质子从一边向另一边移动,这样便产生了pH和电子浓度梯度。
质子跨膜运动就推动了A TPase 反应合成A TP。
ATPase是定向作用的,质子只能从一边靠近催化位点,图2.15对这个概念进行了简单说明。
ATP合成的第二种解释为,电子传递链上的载体与假设的将要被活化的中间产物相互作用使A TP磷酸化。
这种中间产物称为偶联因子。
两种理论个具有优缺点,都可以解释不成对氧化磷酸化作用产生的影响,如鱼藤酮、安必妥、抗霉素A等。
它们可以阻止A TP的合成。
2.6 厌氧生物能量生成过程在2.5部分中所说的A TP生成过程需要供应氧气。
某些有机体则可以用磷酸盐,另一些则用硫酸盐或铁离子来代替氧气分子,而且如果在培养集中,这些物质被大量供应,那么有机体利用电子传递体在没有空气的条件下仍可以生成A TP,从而进行厌氧生长。
如果没有合适的电子受体,或者(如大多数细菌)有机体缺少这类物质,那么一旦缺少氧气,有机体将不能以这样的方式合成A TP。
所以,进行厌氧生长的有机体就必须将A TP 合成反应与能量生成反应相联系,才能获得A TP,这被称为底物水平磷酸化。
这只发生在有限数量的反应中。
反应自由能的变化必须能够进行ATP磷酸化反应。
其中最为重要的反应归纳于表2.2。
这6种反应,其中后3种只对少数生物体来说是重要的。
表2.2中其它的3个反应中,反应1与反应2涉及糖酵解的中间产物,涉及乙酰磷酸的反应3广泛存在于厌氧有机体中。
乙酰磷酸由乙酰CoA与无机磷反应而合成,它还是被磷酸酮醇酶作用的。
乙酰CoA可以由乙酰乙酰CoA 降解而生成,或者由丙酮酸经3种反应中的一种而生成:丙酮酸脱氢酶反应,丙酮酸甲酸裂解酶反应,铁氧还蛋白氧化还原酶反应,该反应与丙酮酸脱氢酶反应产生同样的产物,但是用到了一种铁硫蛋白,铁氧还蛋白不是NAD+作为还原剂(还原型铁氧还蛋白被氢化酶还原为铁氧蛋白,释放出氢气)这三种酶中,后两种对氧敏感,当含有它们的有机体被暴露于空气中的时候,它们便会迅速失活。
越来越多的证据表明,电子传递磷酸化同样可以进行延胡羧酸还原酶的反应。
这种酶对于某些产甲烷菌,还原硫酸盐的有机体及进行氢气与二氧化碳发酵的氢化菌来说大概是重要的。
反应:。
,氢原子可以由各种辅因子提供,包括NADPH,而某些有机体如大肠杆菌、其氢原子的生成经过了电子传递链,即使与好氧有机体中的电子传递链不同,但也至少是类似的。
因此,尽管没有氧气,有机体仍通过偶联不同的反应从而生成A TP。
所有的厌氧有机体都面临两个问题:第一,在氧化磷酸化作用中,缺少将NADH或NADPH的再氧化与A TP的生成相联系。
每摩尔底物所生成的A TP量比好氧代谢产生的少。
第二,不能将NADH的氧化与氧气的还原相联系,这样如何进行这个重要的反应就成为一个问题,当所有的NAD+不可逆的转化为NADH,代谢过程也就很快被停止。
厌氧生物采用很多方法使还原型辅因子重新被氧化。
其中的核心部分为:。
这里,由AH2 A这步是厌氧生物利用底物时所采用的途径中的一部分。
通常,底物B是补充还原反应所必需的,也直接来源于底物;BH2一旦形成,就不再进一步代谢。
AH2的代谢与BH2的补偿性生成在化学计量上相关。
这样以来,厌氧生物必须积累还原型代谢产物从而能够进行任何底物的降解过程。
而且,就像已经说明的那样,既然厌氧生物从降解底物后获得极少的A TP,那么还原型代谢产物的积累与合成的细胞物质必将有极大的联系。
以这种方式进行的厌氧代谢将在后面内容中讲述。
2.7 厌氧代谢选择底物来氧化还原剂,例如NADH、NADPH、FADH2是非常普遍的现象,同时产生相应的各种终产物,因此对厌氧代谢途径的描述也就是个体将积累何种终产物的描述。
这些终产物例如乙醇有着很高的商业价值。
即使是在厌氧条件下,葡萄糖仍是生成丙酮酸,但是只有小部分丙酮酸进入三羧酸循环从而生成用来合成主要的细胞物质的中间体。
三羧酸循环反应只提供这些中间体而不生成能量,通常,三羧酸循环不会完全发挥作用,尤其是α-酮戊二酸脱氢酶不作用,因此,这个循环成为一个铁蹄形,其中草酰乙酸转化为琥珀酸,而柠檬酸转化为α-酮戊二酸。
2.7.1发酵产酒精在酿酒酵母这样的酵母菌中,氧化剂是缩醛;从葡萄糖转化的丙酮酸大部分转化为酒精。
(反应式)1摩尔葡萄糖可生成2摩尔丙酮酸;产生的酒精可以重新氧化在磷酸丙糖脱氢酶反应过程中生成的NADH,总的化学计量如下式:ATP为酵母细胞的生长提供能量,但是由表2.1中比较得知,每摩尔葡萄糖在好氧条件下转化的量少于5%。
葡萄糖通过磷酸戊糖途经主要的代谢产物为必需的C5和C4糖,经过这个过程摩尔葡萄糖仅能生成1摩尔的丙酮酸,同时产生2摩尔NADPH和1摩尔NADH。
这些附属的还原性物质必须与其它反应相连从而被重新氧化。
这些反应中最重要的反应过程是脂肪酸的形成,它们是化学合成的还原性化合物,其合成过程需要大量的相应的还原性物质。
某些细菌也可进行生产酒精,通常还伴有其他终产物的生成,某些霉菌也能生产酒精,而且厌氧条件一般对生产最大量的酒精来说是必需的。
如果产酒精的有机体可以像酿酒酵母那样进行好氧生长,那么一旦通入氧气,积累的酒精就常常被细胞吸收并以醋酸的形式作为生长底物而被利用。
2.7.2 乳酸发酵发酵产乳酸的过程是仅次于酒精发酵的过程,对于食品工业均具有重要的历史意义。
除乳酸外,杂发酵乳酸菌生产各种还原性化合物,而且没有主要的糖酵酶-醛缩酶;而使用磷酸酮醇酶,它是生成乙酰磷酸的酶。
在厌氧条件下,乙酰磷酸经过生成A TP的过程而转化为酒精和乙酸,酒精重新生产NAD+。
磷酸酮醇酶的另一个反应产物是3-磷酸甘油,其通过普遍的糖酵解系列反应转化为丙酮酸,然后经过乳酸脱氢酶的作用转化为乳酸。
单纯乳酸菌也进行这样的反应过程;这类有机体没有磷酸酮醇酶,结果乳酸是位的终产物。