PNAS:线粒体蛋白转运的"两面性"

<正>线粒体是细胞的能量工厂。通过氧化(底物水平的磷酸化)分解糖类的代谢物,合成着细胞所需的绝大多数能量货币--ATP。因此,线粒体的正常工作,就像炼油厂或者发电厂对现代社会那样重要。线粒体的正常工作需要大量的蛋白质提供支持。一般认为,在线粒体中,蛋白质含量是通过细胞质新合成蛋白质输入和老旧蛋白质的降解,来维持平衡的。来自细胞质的蛋白质,会被运输     

微生物的能量利用率

微生物吸收的营养物质,既可供给微生物合成细胞组分或代谢产物,又可提供生命过程所需的能量。营养物质经细胞分解之后放出能量,满足生长发育的需要。不过,营养物质所含能量,在分解时,或者全部放出,或者部分放出,或者根本不放出。在前两种情况下,细胞都不可能百分之百地利用所放出的能量,在后一种情况下,细胞根本没有获得能量。因此,微生物     

高中生物学新课程标准教学研讨"细胞的代谢"教学构思(2)

2．3细胞内的物质转变和能量转换——细胞代谢狭义上的细胞代谢,专指生物体细胞内进行的一系列高效而有序的酶促反应的总称,即细胞内的物质转变和能量转换。细胞内的物质转变主要是指原生质的合成与分解,细胞内的能量转换主要是指能量转化(或释放、转移)、贮存和利用。酶和ATP是细胞代谢必需     

细胞寿命在大肠杆菌细胞工厂构建中的应用

微生物细胞工厂以可再生资源为原料,为工业化学品的可持续生产提供了一种有前景的替代方案.然而,不适的外界环境显著影响了微生物细胞的存活率,降低了微生物细胞工厂的生产性能.通过延长微生物细胞的时序寿命,可以显著提升微生物细胞工厂的生产性能.首先,基于存活率的变化建立了细胞时序寿命和半时序寿命的评价体系;然后,发现半胱氨酸、...     

人体能量消耗的测定

一、能量代谢的变化在人体所进行的新陈代谢过程分为两方面:一方面是人从环境中获得氧气与食物,食物在身体细胞内由简单的有机物质合成为复杂的有机物质的过程称为组成代谢,包括身体组织的建设和修补及能量来源的储藏;另一方面是身体细胞内的复杂有机物质,经过氧化作用分解成为简单的有机物质的过程,称为分解代谢,包括组织的分解和能量原料的分解。身体内的一切生理活动,例如肌肉的收缩,腺体的分泌及神经的传导均需要能量的供给,才能维持他们的正常工作,究竟能量是怎样产     

以酿酒酵母为细胞工厂的木质纤维素原料对木糖组分利用的研究进展

<正>年产量巨大的木质纤维素是可再生的生物基产品生产原料。近些年来得到广泛关注。木糖是木质纤维素原料的主要组分,其综合利用对充分利用原料、提高经济效益具有重要意义。食品级酿酒酵母是一种鲁棒性强的细胞工厂。且遗传改造技术相对成熟。文章综述了近年来基于代谢工程策略构建利用木糖产乙醇、木糖醇以及木糖酸产品的酿酒酵母细胞工厂方面的研究工作。     

介绍一种观察动物细胞线粒体的方法

线粒体是细胞内的一种重要细胞器,是细胞进行有氧呼吸的主要场所。细胞各项生命活动所需的能量,大约有95％来自线粒体。因而它赋有细胞“动力工厂”的称号。下面介绍一种观察线粒体的方法。     

病毒工厂：病毒复制的关键场所

多种病毒的复制和组装过程需要在被称为"病毒工厂"的特殊结构内完成。随着研究水平的不断提高,研究者已经在一定程度上揭示了病毒工厂的形成过程及结构。病毒入侵细胞后,能够招募细胞和病毒成分从而形成病毒组装和成熟的场所,细胞膜结构和细胞骨架能够参与该结构的形成,且部分病毒形成的病毒工厂还需线粒体提供能量。除上述特征外,病毒工厂的结构及形态会随病毒复制阶段的不同而不断变化。本文将对病毒工厂的结构、细胞器的招募、病毒工厂结构的变化及大分子物质的运输进行综述。     

线粒体呼吸链膜蛋白复合物Ⅱ的三维结构解析

线粒体作为细胞器,是细胞内的动力工厂,是细胞发生有氧呼吸作用的主要场所,它的功能是通过氧化磷酸化进行能量转换,为细胞活动提供能量。其中,氧化过程由线粒体内膜上的4个呼吸链膜蛋白复合物(简称复合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ)来完成。近20年来,解析这4个膜蛋白复合物的结构一直是生物学研究的热点。     

导言

线粒体是细胞内具有双层膜结构和独立基因组DNA的重要细胞器,在细胞生命活动中发挥着至关重要的作用。一方面它们是真核细胞的主要能量工厂,通过有氧代谢产生ATP,为细胞生命活动提供能量;另一方面,线粒体是细胞内活性氧产生中心,同时也是细胞内主要钙库之一,调节细胞内钙信号和细胞生长活动。更为重要的是,线粒体还是细胞凋亡和衰老的调控中心。在细胞凋亡过程中,线粒体释放促凋亡因子（如细胞色素C）,对细胞内凋亡信号进行整合和放大。不言而喻,线粒体在细胞生长、衰老和凋亡等生理、病理过程中扮演着重要的角色。     

生物炼制细胞工厂:生物制造的技术核心

对生物炼制细胞工厂的发展进行了简要回顾,从微生物糖代谢的分子机制、细胞工厂的代谢网络及调控、细胞工厂的构建技术及细胞工厂的优化4个方面介绍了本期专刊发表的17篇生物炼制细胞工厂方面的论文。     

线粒体动力学与细胞能量代谢的关系及运动干预研究进展

线粒体动力学主要涉及线粒体融合、分裂及自噬,在维持细胞生理机能和稳态中发挥重要作用。线粒体是人体能量工厂,因此其融合、分裂及自噬的变化对细胞呼吸及能量的合成供给有重要意义,另一方面细胞能量代谢变化反过来也影响线粒体动力学。本文对调节线粒体融合、分裂及自噬的相关蛋白与能量代谢关系的研究进展进行综述,重点分析运动干预下线粒体动力学与电子链复合物表达、氧化磷酸化、ATP合成的关系,为运动训练及疾病干预研究提供参考。     

基因组工程在微生物细胞工厂构建中的应用进展

微生物细胞工厂是以可再生资源为原料,通过微生物细胞转化制备人类所需的能源、药物、化工原料等等,或者利用微生物治理日益恶化的环境。应用基因组工程改造目标微生物可以进一步提升其应用潜力,更好地解决当今所面临的健康、能源和环保等问题。简述了目前主要的基因组改造技术及其在构建大肠杆菌、酵母、链霉菌、枯草芽孢杆菌和乳酸菌细胞工厂中的应用研究进展。     

生物制造“细胞工厂”的设计与组装

以化石资源为原料的化学品制造行业在消耗不可再生资源的同时,还对生态环境造成了破坏,这给以可再生资源为原料的生物制造带来了发展机遇。与传统化工制造不同,生物制造把细胞作为"生产车间","车间"内每一道工序由酶催化完成。"细胞工厂"除了反应条件温和,还具有较强的可塑性,可根据需求调整或者重构代谢途径来合成各种目标化学品。"细胞工厂"的设计过程遵循如下的准则:1)构建一条由原料到产品的最优合成途径;2)平衡代谢途径中每步反应的代谢流,使该途径代谢通量远高于细胞基础代谢;3)足量地供应合成途径的前体,多个前体根据需要调整供应比例;4)酶促反应往往有各种辅因子的参与,顺畅的代谢通路需要平衡或者再生各种辅因子;5)通过遗传改造或者工艺改进解除产物和代谢中间体的反馈抑制,以获取更高的产量。     

酶是怎样进入线粒体内定位的

线粒体是细胞质中的重要细胞器,包含有一整套三羧酸循环和氧化磷酸化的酶系,是细胞分解有机物质,产生能量载体——ATP的基地。有人也把它比喻为细胞的动力站,是生命活动不可缺少的组成部分。大家知道,酶的基本成分是蛋白质,线粒体内有这么多的酶系,其蛋白质少说也有几百种之多。这些蛋白质大都是在细胞质内合成     

线粒体损伤与动脉粥样硬化的研究进展

线粒体是细胞的能量工厂,是一种高度动态的双层膜细胞器,广泛分布于机体的多种细胞类型。很多研究表明,线粒体不仅在维持细胞能量稳态中起着重要作用,还参与对钙离子信号传递、细胞增殖和分化的调节。新近研究表明,线粒体损伤参与动脉粥样硬化的发生发展。本文综述了线粒体损伤与动脉粥样硬化的新进展,以期为动脉粥样硬化的有效防治提供新的策略和靶点。     

面向工业生物技术的系统生物学

工业生物技术是以微生物细胞工厂利用可再生的生物原料来生产能源、材料与化学品等的生物技术,在解决资源、能源与环境等问题方面起着越来越重要的作用。系统生物学是全面解析微生物细胞工厂及其发酵过程从"黑箱"到"白箱"的重要研究方法。系统生物学借助基因组、转录组、蛋白质组、代谢组以及代谢流组等多组学数据,可解析微生物细胞工厂在RNA、蛋白与代谢物等不同水平上的变化规律与调控机制。目前,系统生物学在微生物细胞工厂的设计创建与发酵工艺优化中起着越来越重要的指导作用,许多成功应用实例不断涌现,推动着工业生物技术的快速发展。文中重点综述基因组、转录组、蛋白质组、代谢组与代谢流组以及基因组规模的网络模型等各组学技术的最新发展及其在工业生物技术尤其是菌株改造与发酵优化中的应用,并就工业生物技术中系统生物学的未来发展方向进行展望。     

Cell Stem Cell:线粒体DNA突变潜藏于人诱导性多能干细胞中

正在一项新的研究中,美国俄勒冈健康与科学大学(OHSU)胚胎细胞与基因治疗中心主任Shoukhrat Mitalipov博士及其研究团队首次证实一个存在已久的假设:当变老时,基因突变积累在人们的线粒体(即细胞能量工厂)中。研究人员发现作为一类对病人的皮肤细胞或血细胞进行重编程而产生的干细胞,诱导性多能干细胞(iPS细胞)含有存在缺陷的线粒体DNA。相关研究结果在     

植物呼吸作用教学小议

植物的分解代谢作为一种异化过程 ,与植物的生长发育、开花结实、抗病免疫及农产品的储藏保鲜等众多生理过程有着密切的联系 ,是植物代谢研究的中心之一。分解代谢的主要方式是呼吸作用[1,2 ] 。在植物生理学教学过程中 ,呼吸作用一般被看作是生活细胞经某些代谢途径使有机物氧化分解 ,释放出能量的过程 ,并根据氧气参与与否 ,将呼吸作用分为有氧呼吸和无氧呼吸两大类型。认为有氧呼吸是生活细胞在氧气的参与下 ,把有机物彻底氧化放出ＣＯ2 并形成Ｈ2 Ｏ ,同时释放能量的过程 ;而无氧呼吸是指在无氧的条件下 ,生活细胞的呼吸底物降解为不彻…     

三氧化二砷诱导细胞凋亡对线粒体的影响

线粒体作为细胞能量的“动力工厂”,在细胞的生理过程中起着重要的作用,本文采用三氧化二砷（Ａｓ２ Ｏ３） 诱导ＭＧＣ－ ８０３ 细胞凋亡,通过罗丹明１２３ 和Ｈｏｅｃｈｅｓｔ３３２５８ 对细胞进行荧光标记,利用具有光子计数成像能力的超高灵敏度荧光显微镜观察凋亡细胞与未加入Ａｓ２ Ｏ３ 的对照组细胞的区别,发现Ａｓ２ Ｏ３ 在诱导细胞凋亡时可引起线粒体内膜电位差减小