薄膜氧电极的制作与呼吸或光合控制的测定

线粒体的呼吸耗氧或叶绿体的光合放氧,都偶联着腺二磷(ADP)与无机磷(Pi)合成腺三磷(ATP)的磷酸化反应。ADP∶O值是指线粒体每吸收或叶绿体每释放一克原子氧的同时,酯化转变ADP成ATP的克分子数的比值,它反映这两种细胞器的能量转化效率。自从Chance根据线粒体系统的底物呼吸水平,氧吸收速率受到ADP和Pi促进而提出呼吸控制的观念以后,叶绿体的希尔放氧反应中也以同样的观念提出了光合控制。这些控制数值与ADP∶O比值一起,都成为衡量线粒体或叶绿体机构完善与否的重要生化指标。这些反应     

昆虫线粒体的結构和功能的研究 Ⅰ.粘虫蛾(Leucania separata Walker)飞翔肌綫粒体的氧化磷酸化作用

离体的粘虫蛾胸肌綫粒体制剂不仅能氧化三羧酸循环各中間产物,如丙酮酸(加苹果酸),檸檬酸,α-酮戊二酸,琥珀酸,延胡索酸以及苹果酸,而且尚能迅速氧化α-甘油磷酸和谷氨酸。在有磷酸受体系統存在时,α-甘油磷酸的呼吸率最高(Q_(O_2)值平均为101.4),比上述其他各底物高2.5—6.0倍,但仅比琥珀酸高1.2倍。丙酮酸的氧化速率最低(Q_(O_2),值平均为16.6),在后种情况下,反应系統中再加入輔酶A,輔羧酶,NAD~+以及NADP等輔助因子,可使丙酮酸的Q_(O_2)值提高2—3倍而达到50左右。丙酮酸与三羧循环各中間产物等分别組合进行同时氧化时,可使綫粒体的呼吸率接近或达到α-甘油磷酸的Q_(O_2)水平。在上述各底物氧化时,均表現偶联的呼吸鏈磷酸化反应。各底物的P/O比值基本上接近或达到相应的理論值。与东亚飞蝗和其他昆虫綫粒体制剂不同,粘虫蛾胸肌綫粒体的偶联磷酸化反应并不需要血浆清蛋白的保护。2,4-二硝基酚可使氧化和磷酸化发生解偶联現象,并激活綫粒体制剂的“潜在”ATP酶活力。同时,新鮮的粘虫胸肌綫粒体亦表現較高的Mg~(++)激活的ATP酶活力,后者,并受到Ca~(++)的部分抑制。不同发育日龄的粘虫蛾胸肌綫粒体的呼吸率和P/O比值也略呈差异,并与氧化底物有关。羽化后第一天,丙酮酸的Q_(O_2)值較低,第四天以后即增高并趋恒定。P/O比值除谷氨酸在第一天略低外,一般均不因发育日龄而显著变化。本文討論了粘虫蛾飞翔肌綫粒体能量代謝的若干特点井此較了α-甘油磷酸和丙酮酸-三羧酸循环底物的氧化在維持昆虫飞翔肌的能量需要方面的重要性。同时对肌綫粒体Mg~(++)-激活的ATP酶的功能和来源的問題也略加討論。     

多聚磷酸盐激酶双底物通道腔的理性设计及其在无细胞催化生产谷胱甘肽中的应用

三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)是一种重要的辅助因子,参与许多需能的生物催化反应。多聚磷酸盐激酶(polyphosphate kinases,PPK)由于其底物聚磷酸盐廉价易得,可以为消耗ATP的反应提供能量。本研究选择哈氏噬纤维菌(Cytophaga hutchinsonii)来源的ChPPK,进行了底物谱和耐受性分析,通过分子对接和定点突变,理性改造多聚磷酸盐激酶的双底物通道腔来提高PPK酶的催化活性。与野生型相比,筛选得到突变体ChPPK_K81H-K103V的相对酶活提高了326.7%,同时,双突变扩大了ChPPK的底物利用范围与耐受性,提高了该酶的耐热性与耐碱性。基于该ATP再生系统,本研究偶联谷胱甘肽双功能酶GshAB和ChPPK_K81H-K103V,破细胞后采用无细胞催化生产谷胱甘肽,加入5 mmol/L ATP后,该体系6 h可以生产(25.4±1.9) mmol/L的谷胱甘肽,比突变前的催化体系提高了41.9%。优化无细胞催化体系的缓冲液、裂解液菌体量、补料时间后,无细胞体系可产生(45.2±1.8) mmol/L谷胱甘肽,底物l-半胱氨酸的转化率达到90.4%。提高ChPPK生产ATP的能力,可有效增强底物的转化率,降低催化成本,实现了无细胞催化生产谷胱甘肽的高产量、高转化率与高经济价值的统一。本研究提供了一种绿色高效的ATP再生系统,可为消耗ATP的生物催化反应平台提供可持续动力。     

运动性疲劳状态下大鼠骨骼肌线粒体氧化磷酸化功能的研究

目的和方法 :以SD大鼠递增负荷力竭性跑台运动为运动性疲劳模型 ,分别测定运动后即刻骨路肌线粒体 :①呼吸链复合体Ⅱ Ⅲ电子传递与质子泵出比值 (H /2e) ;②以琥珀酸 (S)为底物的呼吸控制 :态 3呼吸速率(R3 )、态 4呼及速率 (R4 )、呼吸控制比 (RCR)和磷 /氧比 (P/O) ;②H ATPase合成活力 ,探讨疲劳性运动中线粒体氧化磷酸化功能改变的机理。结果 :力竭性运动后以S为底物的线粒体R4升高 2 1.10 % (P <0 .0 5 ) ;呼吸链复合体Ⅱ Ⅲ的总、净H 2e分别降低 8.5 3和 19.5 1% (均P <0 .0 5 )。底物的RCR和P/O呈显著降低 (均P <0 .0 5 ) ,而底物的R3则有所增加 (P >0 .0 5 ) ,H ATPase合成活力降低 16.68% (P <0 .0 5 )。结论 :线粒体质子漏增加 ,呼吸链电子传递与质子泵出偶联程度下降 ,氧化磷酸化脱偶联导致无效氧耗增多 ,可能是运动性疲劳状态下线粒体氧利用率下降的重要机制。     

磷酸盐浓度及pH对聚磷菌吸磷能力的影响

在运行良好的A/O生物除磷系统中,研究质子、镁离子和磷酸盐浓度与聚磷菌释磷及超量摄磷的关系及影响。结果表明,正常生物除磷过程中,水中镁离子浓度变化与磷酸盐浓度变化明显正相关;在中性和碱性条件下,外加少量磷酸盐,可以诱导聚磷菌进一步的超量吸磷,达到更好的生物除磷效果;但在好氧段额外分别投加5 mg/L和10 mg/L的磷酸盐,好氧段前期吸磷量由对照的14.4 mg/L分别下降为10.2 mg/L和7.4 mg/L,投加磷抑制了PAOs好氧吸磷速率。在外碳源充足的情况下,对照组及额外投加5 mg/L和10 mg/L磷酸盐的三个系统中PHB最大合成量分别为25.2 mg/g、21.2 mg/g和17.9 mg/g VSS,外加磷的系统PHB合成量明显下降导致好氧段PAO摄磷动力降低是引起系统除磷率下降的直接原因。好氧段外加磷酸盐后镁离子含量水中偏高。说明水体中镁离子与磷酸盐摄入聚磷菌细胞具有同步性。研究表明相对厌氧释磷,PAO好氧摄磷更容易受到影响,从而影响到整个生物除磷效果。     

毕赤酵母不对称合成阿托伐他汀中间体

阿托伐他汀可通过抑制HMG-CoA还原酶与底物的结合来抑制胆固醇的合成,而 (R)-3-羟基-5-邻苯二甲酰亚胺基戊酸乙酯是阿托伐他汀合成的重要中间体。通过对实验室保藏菌种进行筛选,得到一株巴氏毕赤酵母X-33可将5-邻苯二甲酰亚胺-3-氧代戊酸乙酯还原为 (R)-3-羟基-5-邻苯二甲酰亚胺基戊酸乙酯。在磷酸盐缓冲液体系中考察了初始底物浓度、反应时间、辅助底物、葡萄糖添加量、pH、温度等因素对产物收率和对映体选择性的影响,获得了较佳的反应条件。选择底物投料量为7 g/L时,当菌体浓度120 g/L,葡萄     

ATP功能及固氮酶催化机理

一、引言固氮酶能够催化N_2及其它底物(N~-_3、N_2O,C_2H_2,HCN,RCN,RNC,H~ ,丙二烯、环丙烯)的还原反应,ATP水解反应以及Na_2S_2O_4氧化反应。固氮酶究竟是钼铁蛋白,还是由钼铁蛋白     

温度对南方鲇肝组织离体线粒体代谢耗氧率的影响

于2007年2月,把40尾南方鲇1龄幼鱼分为5个不同的温度处理组,用流水式呼吸仪测定每尾实验鱼的静止代谢率(Ms:mg O2/h·kg),随即处死该实验鱼,提取其肝脏线粒体,采用氧电极在与其静止代谢测定相同的温度条件下以琥珀酸为代谢底物测定其线粒体的代谢耗氧率.在12.5、17.5、22.5、27.5和32.5℃条件下,静止代谢率的值分别为26.64、49.03、73.64、102.40、156.72mg O2/h·kg,单位线粒体蛋白重量的线粒体耗氧率(Mp)分别为12.24、11.76、16.28、21.56和31.43nmol O2/min·mg,单位组织重量的线粒体耗氧率(Mt)则分别为64.02、78.72、117.51、121.57和194.20nmol O2/min·g.为了比较南方鲇肝脏离体线粒体的底物偏好性,在27.5℃条件下还测定了其以丙酮酸 苹果酸为底物时的耗氧率.结果显示:该种鱼肝脏离体线粒体对琥珀酸的氧化代谢能力显著高于丙酮酸 苹果酸(p<0.05);在实验温度范围内,鱼体的Ms、Mp和Mt值分别与温度(T: ℃)之间呈显著的双对数直线相关,协方差分析表明,鱼体静止代谢率与线粒体代谢率回归方程的斜率(温度指数b)差异显著(p<0.05),即鱼体静止代谢率与线粒体代谢率随温度变化的趋势不一致.经过计算发现:在最低实验温度条件下(12.5℃)肝器官线粒体代谢总耗氧率占鱼体静止代谢总耗氧率的比例显著高于其他温度梯度(p<0.05).通过讨论认为:在低温条件下,肝脏线粒体代谢水平随温度下降速率的减小是该种鱼抵抗低温的适应性调节机制.     

好氧氨氧化过程中的关键酶及N2O排放研究进展

氧化亚氮(nitrous oxide, N₂O)排放量的持续增加对全球生态平衡造成了严重的威胁。微生物N₂O排放占主要来源。其中,好氧氨氧化过程是氨在有氧的条件下氧化为亚硝酸盐,其直接或间接地影响着全球产生N₂O与释放量。氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea, AOA)、氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria, AOB)、全程氨氧化菌(complete ammonia oxidization, Comammox)和异养氨氧化菌(heterotrophic ammonium oxidizing bacteria, HAOB)是氨氧化过程中主要的参与者,明确这四类微生物N₂O产生的机制对缓解全球N₂O排放是必要的。本文综述了AOA、AOB、Comammox和HAOB在好氧氨氧化过程中驱动的N₂O产生途径,并结合酶学分析了一些关键酶在N₂O产生途径中的作用。本文旨在为调控生物N₂O排放提供理论基础。     

基于H原子和O原子代谢的葡萄糖有氧氧化解析

通过解析葡萄糖有氧氧化偶联电子传递链合成ATP过程中的物质代谢与能量代谢,特别是基于H原子和O原子的来源与去路的全面追踪,明晰了葡萄糖有氧氧化途径不仅仅只是葡萄糖分子彻底分解代谢为CO2和H2O并合成ATP,还有葡萄糖和O2以外的物质(如Pi、Pi+GDP和H2O等)提供H原子和O原子参与合成ATP和脱羧生成CO2。     

一分子葡萄糖完全氧化产生多少个ATP

细胞呼吸过程中,1分子葡萄糖完全氧化产生多少个分子ATP?这是高中生物学教学中常常需要讨论的问题.其实这个问题尚未完全解决.长期以来,教科书中的答案是36或38.但是20世纪90年代中期以后,许多生物化学教科书(例如1,2)中答案已改为最可能是30或32.原因在于P/O比的测定值.P/O比是被磷酸化的ADP分子数和消耗的O原子数之比.以前认为NADH氧化的P/O比是3,FADH2被氧化的P/O比是2.90年代以后的测定值分别是2.5和1.5.不过真实的数据还因具体的代谢条件而异,可能比这两个数据为低.教学中如果一定要说出具体数字,不要咬定38或36,可以说许多个或30多个.     

川芎Ⅲ号碱对鼠肝线粒体氧化磷酸化作用的研究

 川芎Ⅲ号碱是中药川芎中的一种生物碱。本文实验观察到:川芎Ⅲ号碱有降低鼠肝线粒体氧耗量,氧化磷酸化解偶联和减少ATP的生成作用。并发现:该化合物在低浓度(<10μmol/L)可阻断NAD~+链的电子传递,其作用点在NADH脱氢酶系统鱼籐酮敏感部位。此外,该化合物通过激活线粒体ATP酶水解活性,加速ATP的分解。作者对上述结果进行了简要的讨论。     

日本血吸虫苹果酸脱氢酶的研究

本文报告了日本血吸虫存在苹果酸脱氢酶与延胡索酸酶。在采用的实验条件下(苹果酸钠,0.02M;细胞色素c,1×10~(-5)M;磷酸盐缓冲液,0.01M,pH 7.4)测定了血吸虫匀浆的酶活力。合抱成虫的酶活力为:氧耗量Q_o(?)=4.5微升氧/毫克氮量/小时;草酰乙酸产生量(以丙酮酸测定值表示)Q_p=O.26微克分子丙酮酸/毫克氮量/小时;延胡索酸产生量Q_F=2.5微克分子延胡索酸/毫克氮量/小时。当雌雄虫分别测定时,在等氮量基础上,雌虫酶活力较雄虫者为高。当苹果酸钠用作底物时,合抱成虫的氧耗量可因加入谷氨酸钠及NAD而增高110%。于此同时,用纸层析法证明血吸虫之苹果酸脱氢酶可与谷-草转氨酶相互联系而产生天门冬氨酸。加入NAD可使合抱成虫的氧耗量增高30%,同时发现有相当量乳酸产生(Q_L=0.44微克分子乳酸/毫克氮量/小时)。以上结果表明在血吸虫匀浆存在苹果酸脱氢酶与乳酸脱氢酶的交互作用。此外,研究了虫苹果酸脱氢酶的可逆作用。借助于虫自身的乳酸脱氢酶使加入的NAD还原为NADH,然后此NADH又可将底物草酰乙酸还原。在以上情况下,用纸层析法鉴定其产物为苹果酸及延胡索酸。二巯基丁二酸锑钠(Sb-58)在最后浓度为10~(-3)M及10~(-4)M时,分别抑制血吸虫苹果酸脱氢酶活力约65%及30%。甲状腺素及中酒石酸对该酶均呈抑制作用。酒石酸锑钾在10~(-3)M时对酶活力无显著影响。     

盟发绿豆子叶衰老期间的呼吸作用与线粒体功能的改变

暗中培养的绿豆幼苗子叶在萌发后3—4天时,外观出现衰老征状,6天后子叶凋落。随子叶日龄的增加,子叶的呼吸强度一直下降,呼吸商始终小于1。当外加L-苹果酸、α-酮戊二酸、琥珀酸和NADH为底物测定离体线粒体氧化活性时,衰老子叶的线粒体对上述四种底物的氧化活性有不同程度的增加;抗氰呼吸也有所升高。子叶衰老时,线粒体的ADP/O和呼吸控制(RC值均降低);线粒体ATPase水解ATP的活性升高。衰老绿豆子叶线粒体氧化磷酸化偶联效率的降低和ATPase水解活性的增强是与线粒体结构改变相联系的一种功能变化,它导致能量亏缺,并进一步加速了衰老的恶化进程。     

真菌漆酶在绿色化学中的研究进展

漆酶主要是由真菌分泌的一类胞外多铜氧化酶,因其具备多功能特性而被广泛地应用于绿色环境化学。漆酶能够以分子氧作为电子接受体,催化氧化多种酚类和非酚类底物形成自由基中间体,随后这些自由基中间体涉及到氧化耦合或键断裂,最终导致底物发生氧化、分解或聚合反应。目前,主要采用包埋、吸附、共价绑定和交联结合等方法制备固定化漆酶,以增强漆酶在实际环境中的催化活性、稳定性和循环再利用功效。概述了真菌漆酶的分子组成、结构特性及其催化氧化不同底物的作用机理,系统地比较了漆酶的固定化技术及其利弊,重点阐述了漆酶在有机污染物去除、合成染料脱色、造纸废水、食品加工、生物传感器和环境质量指示器等领域的研究进展,旨在为拓展和开发真菌漆酶在绿色环境化学中的多功能应用提供新的理论依据和指导思想。     

冻融产氨棒杆菌细胞转化法制备三磷酸腺苷

微生物发酵和酶转化法是工业上制备三磷酸腺苷(ATP)的有效途径。以腺嘌呤为关键底物,用冻融通透化处理的产氨棒杆菌细胞转化制备ATP,用高效液相色谱(HPLC)法检测ATP含量,考察各种转化条件对ATP产率的影响,确定最优转化条件:菌体用量40 g/L,底物6 g/L,葡萄糖60 g/L,Mg SO415 mmol/L,KH2PO4120 mmol/L,反应液p H 7.4,反应温度35℃。在最优转化条件下,ATP产率达到85.00%,比优化前提高了58%,细胞用量大幅度降低,优化条件稳定可行。     

萌发绿豆子叶衰老期间的呼吸作用与线粒体功能的改变

暗中培养的绿豆幼苗子叶在萌发后3—4天时,外观出现衰老征状,6天后子叶凋落。随子叶日龄的增加,子叶的呼吸强度一直下降,呼吸商始终小于1。当外加L—苹果酸、a—酮戊二酸、琥珀酸和NADH为底物测定离体线粒体氧化活性时,衰老子叶的线粒体对上述四种底物的氧化活性有不同程度的增加;抗氰呼吸也有所升高。子叶衰老时,线粒体的ADP／O和呼吸控制(RC值均降低);线粒体ATPase水解ATP的活性升高。衰老绿豆子叶线粒体氧化磷酸化偶联效率的降低和ATPase水解活性的增强是与线粒体结构改变相联系的一种功能变化,它导致能量亏缺,并进一步加速了衰老的恶化进程。     

有机磷药剂对棉铃虫羧酸酯酶的抑制作用

该文分别以。A-乙酸萘酯和β-乙酸萘酯为底物比较了22种常用有机磷药剂对棉铃虫 Helicoverpa armigera羧酸酯酶的抑制作用。结果表明,棉铃虫羧酸酯酶对底物空间构型比较敏感,敌敌畏、对氧磷、地亚农、喹硫磷、马拉氧磷、异稻瘟净、增效磷、杀螟松抑制棉铃虫羧酸酯酶的能力较强。有机磷药剂抑制棉铃虫羧酸酯酶能力与其化学结构显著相关,氧化型的有机磷抑制能力明显强于硫代型的有机磷;乙氧基取代的有机磷抑制能力明显强于甲氧基取代的有机磷。     

我国学者发现新型先天性白内障致病基因

细胞呼吸过程中,1分子葡萄糖完全氧化产生多少个分子ATP?这是高中生物学教学中常常需要讨论的问题．其实这个问题尚未完全解决。长期以来,教科书中的答案是36或38。但是20世纪90年代中期以后,许多生物化学教科书(例如1,2)中答案已改为最可能是30或32。原因在于P／O比的测定值。P／O比是被磷酸化的ADP分子数和消耗的O原子数之比。以前认为NADH氧化的P／O比是3,FADH,被氧化的P／O比是2。90年代以后的测定值分别是2．5和1．5。     

生物氧化 CO2释放与氧化磷酸化生成 ATP 的相关性

通过解析葡萄糖有氧氧化过程中有机酸脱羧生成CO2的全部O原子来源,以及呼吸链一氧化磷酸化生成ATP的葡萄糖以外H原子的来源,明晰了葡萄糖有氧氧化过程中直接或者间接加H2O的特殊意义：H2O的H原子进入呼吸链一氧化磷酸化释放能量生成ATP;O原子结合到中间产物的C原子上形成羧基一COOH,以有机酸脱酸形式生成CO2释放出来。