线粒体呼吸链膜蛋白复合体的结构

线粒体作为真核细胞的重要“能量工厂”,是细胞进行呼吸作用的场所,呼吸作用包括柠檬酸循环和氧化磷酸化两个过程,其中氧化磷酸化过程的电子传递链（又称线粒体呼吸链）位于线粒体内膜上,由四个相对分子质量很大的跨膜蛋白复合体（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、和Ⅳ）、介于Ⅰ／Ⅱ与Ⅲ之间的泛醌以及介于Ⅲ与Ⅳ之间的细胞色素c共同组成。线粒体呼吸链的功能是进行生物氧化,并与称之为复合物V的ATP合成酶（磷酸化过程）相偶联,共同完成氧化磷酸化过程,并生产能量分子ATP。线粒体呼吸链的结构生物学研究对于彻底了解电子传递和能量转化的机理是至关重要的,本文分别论述线粒体呼吸链复合体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的结构,并跟踪线粒体呼吸链超复合体的结构研究进展。     

呼吸链的发现与揭示过程

呼吸链是20世纪生物学研究中的重要发现之一,整个发现和揭示过程历经了近一个世纪。呼吸链的发现是在发现一系列与细胞呼吸有关的酶的基础上形成的,并在确定化学组成和定位的基础上,于20世纪60年代确定了呼吸链系列化学反应的顺序,此后则是对该复合物的结构解析和超级复合物的研究。呼吸链的结构生物学研究对彻底了解细胞内能量转化的机理至关重要,同时也为研究与线粒体相关的疾病提供了重要依据。     

杜氏盐藻渗透调节过程中的甘油代谢途径

杜氏盐藻在适应外界盐浓度变化的过程中,甘油是其主要的渗透调节物质。低渗处理提高藻细胞的呼吸速率６０％以上;高渗处理对呼吸无明显影响,但大大刺激光合放氧速率。呼吸链的细胞色素电子传递链抑制剂ＫＣＮ和交替氧化酶抑制剂ＳＨＡＭ对杜氏藻渗透调节过程中的呼吸．胞内甘油、ＡＴＰ、淀粉会量的变化有不同的抑制效果。低渗情况下,胞内甘油转化为淀粉,所需能量由正常呼吸链和交替氧化酶途径同时提供;高渗情况下．淀粉则降解为甘油,光下甘油合成的能量主要由光合电子链提供,暗中则由正常呼吸链提供。     

杜氏盐藻渗透调节过程中的甘油代谢途径

杜氏盐藻在适应外界盐浓度变化的过程中,甘油是其主要的渗透调节物质。低渗处理提高藻细胞的呼吸速率６０％以上;高渗处理对呼吸无明显影响,但大大刺激光合放氧速率。呼吸链的细胞色素电子传递链抑制剂ＫＣＮ和交替氧化酶抑制剂ＳＨＡＭ对杜氏藻渗透调节过程的呼吸,胞内甘油、ＡＴＰ、淀粉含量的变化有不同的抑制效果。低渗情况下,胞内甘油转化为淀粉,所需能量由正常呼吸链和交替氧化酶途径同时提供;高渗情况下,淀粉则降解为     

“PM20D1”与“N酰基氨基酸”途径——新发现的呼吸链解偶联产热机制

正最近,一种新的呼吸链解偶联产热机制,被哈佛大学科学家公诸于世。经典呼吸链理论认为:解偶联蛋白-1(uncoupling protein 1,UCP1)是机体主要产热因子,其特异性表达在棕色脂肪细胞、米色脂肪细胞的线粒体内膜,并可将线粒体外膜H+势能转化为热能;由于该过程无ATP产生,而只产生热量,因此,亦称为解偶联呼吸(uncoupled respiration)。哈佛大学Dana-Farber癌症中心Spiegelman博士领导的研究组,首次发现     

硝酸盐呼吸和厌氧氨氧化的机制及其应用研究进展

硝酸盐呼吸过程广泛存在于厌氧及兼性厌氧菌中.当硝酸盐存在时,微生物在微氧或缺氧条件下,以硝酸盐作为电子受体,与电子传递呼吸链过程相耦合,产生能量并用于维持细胞的基本生命活动.硝酸盐的呼吸过程对污水处理、土壤氮保持、微生物氮循环具有重要作用,研究硝酸盐呼吸对环境保护具有重要意义.该文对反硝化作用、硝酸盐异化还原为铵这两种...     

羊草种群的能量流动及其稳定性分析

本项研究内容包括太阳总辐射、反射辐射和透射辐射强度以及羊草种群净光合、暗呼吸和蒸腾速率的定位、定量测定,然后将测定结果换算成能量。研究结果表明:羊草种群的能量流动是一个太阳辐射能被羊草种群吸收、固定、转化、损耗和积累的生物能量学过程。在羊草种群的能量流动过程中,能量输入为5199kcal/m~2·d,能量损耗为5132.31kcal/m~2·d,能量积累仅为66.69kcal/m~2·d。可见,羊草种群的能量转化效率是很低的,98.72%的能量损耗于其能流过程之中。稳定性分析的结果表明,羊草种群能量流动过程中的平衡态是渐近稳定的。这说明其平衡态的稳定性机制为负反馈机制,即当羊草种群的能量流动过程受到干扰时,羊草种群具有抵抗干扰和保持其平衡态的自我调节能力,以确保能量流动的正常进行。     

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…     

生态网络中物质、能量流动的时间链分析

本文以Ｍａｒｋｏｖ过程理论为基础,利用转移矩阵对生态网络中物质、能量流动和随机行为进行的描述;将输入的物质、能量在生态网络中宏观分布随时间的变化定义为物质、能量流动的时间链,并给一般生态网络中物质、能量流动时间链的分析方法。两个稳态生态网络中物质、能量流动的时间链分析表明,时间链直观地反映了物质、能量在流动中流失或耗散的宏观行为,由于物质再循机普遍存在,使得物质流动的时间链与能量流动的时间链有着质     

中国希瓦氏菌D14^T的厌氧腐殖质呼吸

实验证明,希瓦氏菌新种(ShewanellacinicaD14T)在厌氧条件下可以利用多种有机酸盐和甲苯等环境有毒污染物作为电子供体,以腐殖质作为唯一末端电子受体进行厌氧呼吸(即醌呼吸)。电子在细胞膜呼吸链的传递过程中,偶联能量的产生来支持菌体的生长,1mmol/LAQDS可支持细胞增殖约60倍。电子供体的氧化和唯一电子受体腐殖质还原之间存在着动态的偶联过程,随着电子供体量的增加腐殖质还原的量也随之增加。典型呼吸链抑制剂诸如:抑制Fe-S中心的Cu2 ,甲基萘醌类似物标桩菌素,抑制甲基萘醌氧化型向还原型转化的双香豆素和细胞色素P450的专一抑制物甲吡酮等对腐殖质的还原有着极为显著的抑制作用,为进一步证明希瓦氏菌(Shewanellacinica)D14T可利用腐殖质进行厌氧呼吸提供了有力的佐证。而D14T在进行腐殖质呼吸的同时,对于甲苯,苯胺等环境有毒物质的有效降解则具有着重要的环境学意义。     

“ATP是细胞能量通货”的概念分析与传递

论述了"ATP是细胞能量通货"的概念分析与传递策略。教学设计思路为:第1步,对"ATP是细胞的能量通货"这一重要概念进行结构分析,将其细化为若干次位概念;第2步,将以陈述句表述的次位概念转换为具体问题,选择能够对概念形成有力支撑的事实层面的典型材料,设计符合学生认知特点的教学活动,引导学生分析并达成对概念的基本理解;第3步,创设新的问题情境,检测学生对"ATP是细胞能量通货"的理解程度,达到学以致用的目的。     

天冬氨酸介导的细胞增殖调控

细胞生长与增殖是一个复杂的调控过程,需要大量营养物质、能量、辅因子及代谢中间物。该文着重讨论了天冬氨酸与细胞呼吸过程对细胞增殖的影响及其作用机制。首先,介绍了电子传递链(electron transport chain,ETC)的作用原理,并讨论与细胞增殖之间的关系;其次,从天冬氨酸的合成代谢开始,探讨了天冬氨酸对ETC缺陷型细胞的影响,与三羧酸循环、核苷酸代谢的相互关系,进而探讨了天冬氨酸作为一个重要氨基酸对细胞周期的协调作用。总结已有研究成果发现,天冬氨酸不同于丙酮酸作为电子受体发挥功能,而是通过其在体内的合成与转化参与胞内三羧酸循环及核苷酸代谢等生物途径进而促进细胞增殖,为后续细胞增殖调控研究提供了新思路。     

浅谈高中生物课基本概念的教学

高中生物教材中有320多个基本概念,特别在第二章、第五章和第七章中所占更多。例如:光反应与暗反应;有氧呼吸与无氧呼吸;有丝分裂与减数分裂;染色体—DNA—基因;生态系统的能量流动与物质循环等概念的内涵和外延,区别和联系,往往使学生不易理解,又难记忆。生物学基本概念是生物学知识结构和功能的基本单位,是学生进行抽象思维的基础,也是高中生物各章教材的骨架。学生只有理解它     

探究“细胞呼吸原理和应用”的论证教学

在“细胞呼吸原理和应用”一节教学中,以家庭发酵实验为主线,引导学生从逻辑推理、科学史、教材实验、模型与建模等方面论证细胞呼吸的化学本质和实验条件,构建细胞呼吸的核心概念,培养学生的科学思维和论证能力,落实教育过程重实践的新课程理念。     

对“生物与环境”一章的二点分析

高中《生物》第七章“生物与环境”讲述的是有关生物与环境之间密切关系的基础知识。教师在讲述生态系统中的食物链、能量流动等时,建议从以下几方面加深对问题的分析理解,以利提高课堂教学质量。一、关于食物链高中生物课本中对食物链所下定义是:“在生态系统中,各种生物之间由于食物关系而形成的一种联系,叫做食物链”。由于这个概念中没有指明任何食物链(捕食链)都是以绿色植物为基础,从食草动物为开始的过程。因此,有些学生就搞不清在一个生态系统中由许多食物链彼此互相连结的食物网中的确切食     

实验活动优化生物学概念构建的研究

从预实验、演示实验、模拟实验等实验活动,优化学生对生物学概念的认识和传递过程进行了论证。实验活动是概念产生、构建和应用的重要途径。利用实验活动修正完善前概念,直观化呈现概念,形成概念的表象,转化应用概念,构建概念模型,为学生搭建生成概念的梯子,优化概念的构建过程,使重要概念呈现螺旋式的构建过程。     

线粒体的分子进化与氧效应

线粒体通常被认为是消耗氧气产生ATP的细胞器.但自然界有多种生物具有厌氧型线粒体,其厌氧生物化学和遗传学研究表明,线粒体可能来源于兼性厌氧的α-蛋白细菌,在有氧环境中,起始共生体的厌氧功能丧失或被改变而进化成为经典的线粒体,但在厌氧环境中,有氧呼吸功能丧失了进化.厌氧型线粒体为了完成能量的转化,改变了呼吸链的组成,表现出产能模式的多样性.而经典线粒体在利用氧化反应获得能量的同时,也通过电子漏产生了自由基,对生命体本身构成了威胁.事实上,生命体呼吸链的进化是沿着不断加强对氧的利用效率和不断克服氧毒性的方向发展的.     

"有氧呼吸"的探究式教学

现代教育理论认为 ,学习科学的中心环节是探究。科学教学必须让学生参与以探究为目的的研究活动 ,使他们同老师和同学一起互相启发、互相促进。在美国BSCS生物学教材中 ,“有氧呼吸”单元课题的教学目标是 :能够自制热量测定仪装置 ;安全地独立完成“食物热价”测定的实验操作、数据整理和结果分析 ,用实验数据说明食物中含有能量 ;用简图说明有氧呼吸过程的主要阶段以及每个阶段中物质和能量的变化 ;说明运动与能量的关系 ,并利用所学知识指导自己的饮食健康。为了达到上述教学目标 ,我在“有氧呼吸”的教学过程中 ,主要采用实验探究 -课…     

中国希瓦氏菌D14T的厌氧腐殖质呼吸

实验证明,希瓦氏菌新种（Shewanella cinicaD14T）在厌氧条件下可以利用多种有机酸盐和甲苯等环境有毒污染物作为电子供体,以腐殖质作为唯一末端电子受体进行厌氧呼吸（即醌呼吸）。电子在细胞膜呼吸链的传递过程中,偶联能量的产生来支持菌体的生长,1mmol/L AQDS可支持细胞增殖约60倍。电子供体的氧化和唯一电子受体腐殖质还原之间存在着动态的偶联过程,随着电子供体量的增加腐殖质还原的量也随之增加。典型呼吸链抑制剂诸如：抑制FeS中心的Cu2+ ,甲基萘醌类似物标桩菌素,抑制甲基萘醌氧化型向还原型转化的双香豆素和细胞色素P450的专一抑制物甲吡酮等对腐殖质的还原有着极为显著的抑制作用,为进一步证明希瓦氏菌（Shewanella cinica）D14T可利用腐殖质进行厌氧呼吸提供了有力的佐证。而D14T在进行腐殖质呼吸的同时,对于甲苯,苯胺等环境有毒物质的有效降解则具有着重要的环境学意义。     

怎样证明无氧呼吸比有氧呼吸释放能量少

怎样证明无氧呼吸比有氧呼吸释放能量少生物体在进行生命活动的过程中,必须不断地消耗能量．而能量的产生依赖于呼吸作用。通过呼吸作用,将体内有机物分解,并释放出能量,供生命活动所需。一般情况下,生物呼吸作用的方式有两种类型：有氧呼吸和无氧呼吸,但是,无氧呼...