造血祖细胞
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目 录■研究细胞的必要性冯城婷 戚焱 1■为何现今还需研究细胞 王沁怡 吴地 3■关于人工合成病毒王晓雯 7■人的红细胞和心肌细胞功能不同的原因潘欣悦 8■窗纱VS细胞膜黄渝宁 10■细胞器种类和功用谭嘉禛 11■溶酶体内含有多种水解酶,为何其自身不被分解 胡迪 12■生理盐水的功能郑心舟 赵懿 14■人工合成结晶牛胰岛素朱克峰 16■DNA双螺旋的解旋徐界 18■RNA重要性顾志杰 20■细说物质的跨膜运输张斌 22■生物酶陈亦然 24■有关酶的认识徐磊 何晟娴 26■酶在食品工业中的应用邵聿文 28■ATP的功能及其它刘珅兰 29■维持体温与细胞呼吸的关系姜轶群 龚宇月 31■人的体温为什么是37℃ 沈浩 33■光合作用的途径王兴 37■光合作用的过程和意义顾庆辉 38■关于光合作用的研究俞佳琪 39■藻类植物垂直分布与光能的关系王佳毅 41■植物必需的营养元素及其作用钮佳豪 43■plant根系对矿质吸收特点及应用徐章星 46■统一的生物圈沈真澄 47■保护生物的多样性傅浛毅 48■干细胞马真 51■干细胞研究及其意义张哲 52■克隆姚艺 54研究细胞的必要性观点1★冯城婷我认为即使现在生物科学的研究已经深入到基因水平,仍然需要研究细胞.除了病毒以外,生物体都以细胞作为结构和功能的基本单位,生命活动离不开细胞.细胞是地球上最基本的生命系统.就病毒而言,它是一类结构简单,必须寄生在活细胞体内的生物,并且它只是由核酸和蛋白质构成.它的一切生命活动都是发生在活细胞内的,因此,即使是病毒,它的生命活动也离不开细胞.由细胞到组织,由组织到器官,由器官(或系统)到个体,由个体组成种群,不同种群组成群落,由群落及其无机环境构成生态系统,生物圈是最大的生态系统.这说明了生命系统存在着不同的层次.生物科学要研究各个不同层次的生命系统及其相互关系,首先要研究的就是细胞.而且研究了细胞有一些疾病就能从根上找到治愈的方法,这样就可以使人们生活得更健康.另一方面,生物体中绝大部分反应都是在细胞内进行的,如果不弄清楚细胞的基本结构,功能和种类,那么其它的研究就很难进行,而细胞学也不仅仅研究细胞,还包括细胞中的各类反应,细胞周期,细胞外物质和细胞群体等等.运用近代物理学和化学的技术成就和分子生物学的方法,概念,在细胞水平上研究生命活动的科学,其核心问题是遗传与发育的问题,也就是说基因研究是建立在细胞研究之上的,细胞研究为基因研究奠定了基础,基因研究又使得细胞研究更深入化.从1839年M.J.施莱登和T.A.H.施万的细胞学说问世以来,确立了细胞(真核细胞)是多细胞生物结构和生命活动的基本单位.但是长期以来,细胞学的研究偏重在结构方面.此后,在相邻学科的进展的影响下逐渐地发展到其他方面.例如在遗传学的带动下发展起细胞遗传学,加深了对染色体的认识;在生物化学的影响之下发展起细胞生化,用生化手段了解细胞各组分的生化组成和功能活动;在物理学,化学的渗透下形成了细胞化学,研究细胞的化学成分及其定位,这些都为细胞生物学的形成和发展打下了基础.由于广泛的学科交叉,细胞生物学虽然范围广阔,却不能像有些学科那样再划分一些分支学科——如象细胞学那样,根据从哪个角度研究细胞而分为细胞形态学,细胞化学等.如果要把它的内容再适当地划分,可以首先分为两个方面:一是研究细胞的各种组分的结构和功能(按具体的研究对象),这应是进一步研究的基础,把它们罗列出来,例如基因组和基因表达,染色质和染色体,各种细胞器,细胞的表面膜和膜系,细胞骨架,细胞外间质等等.其次是根据研究细胞的哪些生命活动划分,例如细胞分裂,生长,运动,兴奋性,分化,衰老与病变等,研究细胞在这些过程中的变化,产生这些过程的机制等.当然这仅是人为地划分,这些方面都不是各自孤立的,而是相互有关联的.从细胞的各个组分讲,例如表面膜与细胞外间质有密切关系,表面膜又不是简单地覆盖着细胞质的一层膜,而是通过一些细微结构——已经知道其中之一是肌动蛋白分子,这又联系到细胞骨架了——与细胞质密切相连.这样,表面膜才能和细胞内部息息相关.另一方面,从研究的问题出发,研究分裂,分化等生命现象,离不开结构的基础.例如研究细胞分裂就涉及到染色质怎样包扎成染色体,染色体的分裂和运动,细胞骨架的变化包括微管蛋白的聚合和解聚,与表面膜有关的分裂沟的形成,还有细胞分裂的调节与控制.再如研究细胞分化除去要了解某种细胞在分化过程中细胞器的变化,它们所特有的结构蛋白质的变化,主要地还要了解导致分化的物质基础以及这些物质怎样作用于基因调控的水平,导致有关的基因被激活.可见研究的重点尽管可以人为地划分,但一定要把细胞作为一个整体看待,一定要把生命过程和细胞组分的结构和功能联系起来.由此可见细胞的研究和基因的研究都是永无止境的,尽管现在的生物科学研究已经深入到基因的水平,但是仍然必须继续研究细胞,研究细胞的各个方面,而这些不同的方面中也有可以为基因研究提供帮助的,因为这些方面并不是各自独立的,而是相互关联的,我们只有继续一起研究细胞和基因才能对我们的生物学以及社会做出更大的贡献,使得社会发展得更好.观点2★戚焱我们不得不承认,研究基因是很必要的,基因的研究能更好的治疗疾病.但是我们也不能在研究了基因后而否定对细胞的研究.就像搞物理的离不开谈原子,搞化学的离不开谈分子,搞生物学研究的离不开谈细胞,因为它们都是基本功能单位.一方面细胞生物学的研究早已进入分子水平;另一方面基因是以细胞为单位表达的,在一个复杂的有机体中,不同的组织,不同的细胞表达不同的基因,具有不同的蛋白组成,执行不同的功能;分子生物学的研究结果要在细胞中验证,细胞的研究则离不开分子生物学手段,国外的许多院校细胞和分子生物学是合在一起的.现在生物科学对细胞的研究也不是十分透彻.很多生物工程,如植(动)物组织培养技术,胚胎工程等都是在细胞水平上进行的.细胞是最基本的生命系统.是生物结构和功能的基本单位.对基因的研究最终还是要归结到基因的表达——生物性状.这是需要在细胞的水平上表达的.细胞是一个整体,它是生命的最基本单位,它扮演着不同的角色,具有不同的生理功能,而这一切是在基因的调控之下进行的,而且也受到外来激素的影响.虽然现在的研究已深入基因水平,但是对基因如何以何种方式,途径调控细胞基本功能并不是太明白.而且通过基因来调整功能性蛋白质,蛋白质调节细胞基本功能的细节还是并不清楚.细胞研究领域的终极目标是人造细胞,比如受损的神经细胞等等.总而言之,还需要深入研究细胞,不能因为研究了基因而停止对细胞的研究.基因的研究也要建立在细胞之上,更何况现在各项的研究其实并不透彻,也不是很彻底,还有许许多多需要我们来探索发现.为何现今还需研究细胞 观点1 ★王沁怡如今生物技术在许多领域正在发挥越来越重要的作用:遗传工程产品在农业领域无孔不入,遗传工程作物开始在美国农业中占有重要位置;生物技术在医学领域取得显著进展,已有一些遗传工程药物取代了常规药物,医学界在几方面从基因研究中获利;克隆技术的进展为拯救濒危物种及探索多种人类疾病的治疗方法提供了前所未有的机会.由此可见生物技术的研究已经深入到基因水平.那么什么是基因呢 基因是指携带有遗传信息的DNA或RNA序列,也称为遗传因子,是控制性状的基本遗传单位.基因通过指导蛋白质的合成来表达自己所携带的遗传信息,从而控制生物个体的性状表现.基因有两个特点,一是能忠实地复制自己,以保持生物的基本特征;二是基因能够"突变",突变绝大多数会导致疾病,另外的一小部分是非致病突变.非致病突变给自然选择带来了原始材料,使生物可以在自然选择中被选择出最适合自然的个体.从孟德尔定律的发现到现在,100多年来人们对基因的认识在不断地深化.人类基因项目是国家"863"高科技计划的重要组成部分.在医学上,人类基因与人类的疾病有相关性,一旦弄清某基因与某疾病的具体关系,人们就可以制造出该疾病的基因药物,对人类健康长寿产生巨大影响.据介绍,人类基因样本总数约10万条,现已找到并完成测序的约有8000条.对生物科学的研究达到基因水平已是一个很了不起的成果.有人认为既然已经达到基因水平,那我们又何需再研究细胞 针对这个问题我们来认识一下细胞.细胞是生命的基本单位,即细胞是一种物理性实体.除细菌外的所有生物,都由细胞构成.细胞是生物界中,不可缺的一部分.比细胞小的物质单位不存在生命所具备的增殖,突变以及对刺激反应的能力.与原子和分子比较,细胞是大得多复杂得多的单位,是有一定边界,内部进行着恒定化学活动的和能量运转的小天地.在通常的温度下没有化学活动的细胞是死细胞.打碎的细胞再也不能无限地延续生命活动.病毒比细胞小,也不那么复杂,但不能独立生存,必须寄生在细胞中.生命现象基本上是能量转换和能量消耗的过程,只有在提供各种所需能量的情况下,生命才能够继续存在.生物的这种特性是由于细胞的特性决定的.这是因为细胞是一个开放的系统.不但单细胞生物还是多细胞生物,其存在都必须要求能量获取,能量利用和能量释放,这过程也可以称为能量代谢.生命一旦发生,就获得了控制周围环境的手段,在某种意义上支配外界能源为其自身使用.正是因为要增强能量获取和能量利用的能力,细胞才会积聚在一起,有所分工,形成复杂的多细胞生物,人类正是细胞有效集结的最高体现.在漫长的进化过程中,在存在需求和发展需求以及生存竞争和环境的共同作用下,生命(细胞)通过某种方式获得特定类型的结构.生命系统的能量支配不是随意的,而是由细胞特殊部分的编码信息所指导的.支配能量的结构和方式的演变,构成了生物进化的过程.细胞可分为两大类:原核细胞(prokaryotic cell),以细菌和蓝绿藻为典型代表;真核细胞(eukaryotic cell),见于所有的其他生物.病毒可能是完全退化的细胞,或细胞片段,除核酸形式的遗传装置以及蛋白质形式的保护和感染装置以外,所有其他非必需的结构均已丢失,不能独立生存,必须感染细胞才能增殖. 发育中的生长不仅只是细胞增大或增殖,它是一种错综复杂的形式,不同时期有不同的生长活跃中心和不同发育速度.这些中心的协作,使生物体的形状以及功能得以成分发展,使人于动物相区别,人与人相区别.发育还包括分化.一个未分化的细胞,由于连续变化的过程,渐渐转化成一个专门化的细胞.当不同的细胞获得(或失去)特殊的结构和功能的性质时,这些细胞就变得专门化,在不同的方面发挥各式各样的作用,具有功能的生物体就有了不同的细胞和组织.细胞由细胞壁(植物细胞特有),细胞质,细胞膜,细胞核组成.细胞质由细胞质基质和细胞器构成.细胞器又分为核糖体,中心体,内质网,高尔机体,溶酶体,液泡,线粒体和叶绿体.细胞壁对细胞起着支持和保护的作用.细胞质基质是活细胞进行新陈代谢的主要场所,细胞质基质为新陈代谢的进行,提高所需要的物质和一定的环境条件.线粒体是细胞进行呼吸作用的场所,通过呼吸作用,将有机物氧化分解,并释放能量,供细胞的生命活动所需,所以有人称线粒体为细胞的"发电站"或"动力工厂".内质网与细胞膜相通连,对细胞内蛋白质等物质的合成和运输起着重要作用.高尔机体是对来自内质网的蛋白质进行加工,分类和包装的"车间"及发送站.核糖体是"生产蛋白质的机器".中心体与丝分裂有密切关系.液泡对细胞内的环境起着调节作用,可以使细胞保持一定的渗透压,保持膨胀的状态.溶酶体内含有很多种水解酶类,能够分解很多物质.细胞膜除了起着保护细胞内部的作用以外,还具有控制物质进出细胞的作用:既不让有用物质任意地渗出细胞,也不让有害物质轻易地进入细胞.细胞核是遗传信息库,是细胞代谢和遗传的控制中心.细胞虽小但是里面却藏有如此多的对生命有用的东西.所以人们说细胞是生命之砖.我们身体的任何器官或组织;都包含有这些基本的结构—-细胞.许多细胞结合在一起,就组成一种组织,比如肌肉,神经,就是分别由肌肉细胞(如棱形的骨骼肌细胞)或不规则的呈放射状的神经细胞聚集在一起,细胞和细胞是由细胞间质(有如砖头缝的泥灰)连结起来的. 身体中除组处中还有许许多多的器官,比如心,肝,脾,肺,肾,脑,还有五官,生殖器官等等.这些器官全都是由不同的组织结合起来构成的.组织除去上面提到曲肌肉,神经组织外,还有上皮,结缔两种组织.拿肠胃来说吧,都是由靠近胃肠内腔的一层上皮细胞,中层肌肉组织和最外一层结缔组织组成的.这些组织结合在一起,共同完成时食物的消化任务.人体的细胞形态多种多样,有扁平状,立方形,棱柱状,圆球形,长梭形,圆柱形和多突起的各种形态,表现出一系列的生命活动现象,即分裂,繁殖,生长,发育,衰老和死亡.细胞是新陈代谢最基本的结构和功能单位.生物体的各项生命活动及生命的生理,行为特点都是建立在细胞这一特殊结构基础之上的.通过对细胞的认识,我们可以了解到生命活动离不开细胞,尽管科学家已经很深入地研究了细胞,但难免还会有一些人所不知的物质存在于细胞中.只有不断去探索研究,我们才会有不断发现的可能.因此虽然生物科学的研究达到基因水平,但是我们必须要继续研究细胞才会使我们的发现与成果更进一步,更上一层楼!观点2 ★吴地生物科学是一门以实验为基础,研究生命活动规律的科学.一般大学都设在生命科学院内,与生物技术,生物工程是兄弟专业.其专业涉及面相当广,包括植物学,动物学,微生物学,神经学,生理学,组织学,解剖学等等.目前生物科学的研究已经深入到基因水平,那么我们还需要研究细胞吗 我个人认为是需要的.首先细胞是构成身体组织的最小单元,人的身体就是各种不同的细胞构架而成.细胞被破坏身体组织就会受损.具体的例子是英国纽卡斯尔大学的研究人员利用试管受精过程中自然停止发育的胚胎,成功提取了人类胚胎干细胞.这一突破减少了在提取胚胎干细胞过程中会损坏胚胎的风险.据《自然》杂志网站报道,负责这项研究的米奥德拉格斯托伊科维奇介绍说,人类卵子在试管中与精子结合后,受精卵差不多有一半不能发育到"胚泡"阶段.在停止发育的胚胎中,只有几个被称作"分裂球"的细胞仍是健康的,正是这些未受损的分裂球使他们取得了成功.分裂球是指受精卵经过数次分裂而形成的极早期的胚胎细胞,它本身具有分裂与增殖的能力.此前曾有研究人员把分裂球放在培养皿中培育,最终获得了胚胎干细胞.研究人员在研究中使用了来自两个当地试管受精诊所捐献的161个胚胎,其中29个正常发育,119个在受精3至5天后停止分裂,13个在受精6至7天后停止分裂.研究人员对这些停止分裂的胚胎又观察了两天,确定它们达到规定的胚胎死亡标准.随后,研究人员从13个在受精6至7天后停止分裂的胚胎和8个正常发育的胚胎中提取出了胚胎干细胞,但他们没能从在受精3至5天后就停止分裂的胚胎中提取出干细胞.斯托伊科维奇表示,虽然目前这项研究的有效性还较低,但将来一定会有所改进.在细胞中我们尚未探索到的神秘领域还有很多,细胞学的研究目前已经给人类造福了很多.比如利用干细胞提供糖尿病或帕金森氏症患者治疗的机会.细胞亦可做为药物筛检与环境检测的工具.许多药物的作用,虽然我们看到的是个体的生理反应,但其作用机制还是以细胞为单位,这其中包括改变细胞的通透性或是细胞的讯息传递链等等,也因此,药物的开发常常是以细胞学为基础的.由此可见研究细胞对人类发展是有莫大的好处的,目前中国正在大力研究干细胞.细胞对人类是很重要的,让我们踏着坚定的步伐继续走下去吧!关于人工合成病毒★王晓雯日美国《科学快报》报道了纽约州立大学几位病毒学家人工合成脊髓灰质炎(俗称小儿麻痹症)病毒的消息和简略的研究过程.用人工合成的病毒感染小鼠的实验证明,人工合成的病毒能引发小鼠脊髓灰质炎,只是毒性比天然病毒小得多.人工合成脊髓灰质炎病毒,是否就是人工制造了生病 病毒是一类个体微小,无完整细胞结构,含单一核酸(DNA或RNA)型,必须在活细胞内寄生并复制的非细胞型微生物.现代生物学给生命下的定义:生命是生物体所表现出来的自身繁殖,生长发育,新陈代谢,遗传变异以及对刺激产生反应等复合现象.分子生物学给生命下的定义:生命是有核酸和蛋白质等物质组成的分子体系,它具有不断繁殖后代以及对外界产生反应的能力.从定义来看,我们可以认为病毒是一中生命.但也有多数人认为病毒不是生病.他们认为"病毒起先细胞结构的一部分,因为没有细胞,病毒无法复制,应该晚于细胞出现.在这点上看,病毒和线粒体相似.所以他们不认为病毒是生命.""细胞是生命的结构基础,而病毒没有细胞结构,所以不能说就是人工制造了生命."但我同意另一种观点."生命与非生命并没有一个绝对的界限.病毒就处于这种临界状态,在一定条件下有生物的特征,在一定条件下又像非生物.它介于生命和有机物之间,能够繁殖生存,不能独自寄生,没有细胞结构,只有核酸和蛋白质外壳,在细胞外没有生命活动,并可以形成结晶."所以我觉得人工合成病毒也可以说是人工制造了生命.人工合成病毒的研究,应该肯定还是应该否定 为什么 "对此研究结果,喜悦者少,悲观者多.赞成者认为这是生物科学技术的一项突破,但持否定态度者认为灾难已经逼近人类,因为恐怖分子很可能轻而易举就能学会制造生物武器.美国亚特兰大疾病控制与预防中心病毒与立克次体部主任杰姆斯·雷杜克说,从实验室中重新拼装一种病毒,这并不是一件理智的事.不过,雷杜克也认为,如果从这一结果就推论人们很快就可以创造另一类更可怕的病毒,如天花,也还为时过早.因为与脊髓灰质炎病毒相比,天花病毒大得多,它拥有185000个碱基对,所以不可能马上在实验室合成天花病毒.但是,研究人员为什么要合成新病毒呢 新的脊髓灰质炎病毒的创造者之一塞罗认为,他们的研究除了能证明生物技术的迅猛发展外,这种结果可以给当局和公众拉响震聋发聩的警报,告诉人们生物恐怖主义分子可能会做些什么.同时,与雷杜克的观点迥然不同,一些研究人员悲观地表示,如果诸如脊髓灰质炎和天花等生物武器能通过很简单的方式就可制造出来,那就意味着我们要阻止这个星球上的灾难已经是绝不可能的了.灾难或迟或早都会发生!更有甚者,位于美国马里兰州的军队传染病医学研究所的天花研究专家皮特·加贺林说,这个结果从最根本的观念上动摇了我们对世界的看法.这意味着,恐怖主义将毁灭全人类.——日 纪林我们在美国合成病毒后,怕恐怖分子可能也学会制造生物武器,并对人类造成威胁.那么我们在美国没有合成病毒前,难道就没有想过这一点吗 如果人工合成的病毒研究被否定,如果将来的某一天,恐怖分子真的制造出了生物武器,那我们应该拿什么来应对 到那时,我们会不会后悔 还会不会这么肯定人工合成病毒是一件错误.或许有的人会认为,如果人类不合成病毒,就不会发生这种事.但你能肯定恐怖分子的知识一定是不人类少吗 他们不可能比人类先研制出来吗 而现在,至少幸运的是,我们走在前头,那么我们就应该保持一直走在前面,这样,一旦出现什么危险,我们也会有对策来应对.人工合成病毒是一种新的生物领域.试问:什么东西不是从创新中来的.既然想到它将来可能带来的危害,就该努力找解决的办法.打个比方 在制造飞机前,难道我们没有想过它可能会被恐怖分子炸毁 那为什么我们还要制造飞机 因为从得失利益来考虑,制造飞机给人类带来的便捷大于这些可能会出现的事故,它有利于人类."这种研究是应当肯定的.这是人类为了解生命本质,了解大自然的奥秘而进行的探索.其成果,可以为治疗疾病,提高人口素质做出贡献. 也许会有人利用科学成果来做一些危害人类的事,但这不是科学本身的错,更不应该用阻止科学发展的手段来防止这些危害.相反,人类的科学越发达,才越有能力战胜这些别有用心的人.——因为坏人有武器,所以好人要拥有更先进的武器."人的红细胞和心肌细胞功能不同的原因★潘欣悦人的红细胞和心肌细胞的主要成分都是蛋白质,但两种细胞的功能却完全不同.先来介绍一下红细胞:血红细胞又称红血球或红血细胞或红细胞,是血液中最多的一种血细胞.红细胞中含有血红蛋白,因而使血液呈红色.血红蛋白能和空气中的氧结合,因此红细胞能通过血红蛋白将吸入肺泡中的氧运送给组织,而组织中新陈代谢产生的二氧化碳也通过红细胞运到肺部并被排出体外.血红蛋白更易和一氧化碳相合,当空气中一氧化碳和含量增高时,可引起一氧化碳中毒.红细胞的平均寿命为120天,每天都有一定数量的红细胞进行更新.红细胞和血红蛋白的数量减少到一定程度时,称为"贫血".红细胞大量破坏可引起"溶血性黄疸".红细胞体积很小,直径只有7～8μm,形如圆盘,中间下凹,边缘较厚.它具有弹性和可塑性,在通过直径比它还小的毛细血管时,可以改变形状,通过后仍恢复原形. 正常成熟的红细胞没有细胞核,也没有高尔基体和线粒体等细胞器,但它仍具有代谢功能.红细胞内充满着丰富的血红蛋白,血红蛋白约占细胞重量的32%,水占64%,其余4%为脂质,糖类和各种电解质.红细胞是血液中数量最多的血细胞.红细胞的主要功能是运输O2和CO2,此外还在酸碱平衡中起一定的缓冲作用.这两项功能都是通过红细胞中的血红蛋白来实现的.如果红细胞破裂,血红蛋白释放出来,溶解于血浆中,即丧失上述功能. 血红蛋白(Hb)由珠蛋白和亚铁血红素结合而成.血液呈现红色就是因为其中含有亚铁血红素的缘故.该分子中的Fe2+在氧分压高时,与氧结合形成氧合血红蛋白(HbO2);在氧分压低时,又与氧解离,释放出O2,成为还原血红蛋白,由此实现运输氧的功能.血红蛋白中Fe2+如氧化成Fe3+,称高铁血红蛋白,则丧失携带O2的能力.血红蛋白与CO的亲和力比氧的大210倍,在空气中CO浓度增高时,血红蛋白与CO结合,因而丧失运输O2的能力,可危及生命,称为CO(或煤气)中毒.生理特性有渗透脆性(简称脆性)和悬浮稳定性.再来说说心肌细胞的功能:心肌细胞的类型组成心脏的心肌细胞并不是同一类型的,根据它们的组织学特点,电生理特性以及功能上的区别,粗略地分为两大类型:两类心肌细胞分别实现一定的职能,互相配合,完成心脏的整体活动.一类是普通的心肌细胞,包括心房肌和心室肌,含有丰富的肌原纤维,执行收缩功能,故又称为工作细胞.工作细胞不能自动地产生节律性兴奋,即不具有自动节律性;但它具有兴奋性,可以在外来刺激作用下产生兴奋;也具有传导兴奋的能力,但是,与相应的特殊传导组织作比较,传导性较低.另一类是一些特殊分化了的心肌细胞,组成心脏的特殊传导系统;其中主要包括P细胞和哺肯野细胞,它们除了具有兴奋性和传导性之外,还具有自动产生节律性兴奋的能力,故称为自律细胞,它们含肌原纤维甚小或完全缺乏,故收缩功能已基本丧失.还有一种细胞位于特殊传导系统的结区,既不具有收缩功能,也没有自律性,只保留了很低的传导性,是传导系统中的非自律细胞,特殊传导系统是心脏内发生兴奋和传播兴奋的组织,起着控制心脏节律性活动的作用.窗纱VS细胞膜★黄渝宁"有人在解释细胞膜的时候,将它与窗纱类比:窗纱能把昆虫挡在外面,同时窗纱上的小孔又能让空气进出."首先,从相同点来看,两者都体现出了一定的选择透过性.窗纱作为房间的边界,它能够将外界的蚊虫阻挡住,为屋内的人创造一个比较舒适的环境,同时它不限制空气的进出,使屋内空气得到更新,净化.而细胞膜作为细胞的边界,它将生命物质与外界环境分隔开,成为相对独立的系统,保障了细胞内部环境的相对稳定.它严格控制物质进出细胞,使细胞内部物质得到交换更新.但两者的控制物质作用都是相对,比如两者都不能阻隔病毒.但尽管如此,两者仍是有着极大的区别.最明显的一点之一就是细胞膜具有流动性,这是窗纱所不具有的.细胞膜是有磷脂双分子层为基本支架,这层膜如轻油般流动,同时蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面,有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中,有的横跨磷脂双分子层,而大多数蛋白质分子也是可以流动的.但试想若有朝一日自家的窗纱也油一般的流动起来,这岂不是匪夷所思了 提到蛋白质,这也涉及了细胞膜与窗纱的区别.细胞膜有着比窗纱更优越的性能,这些蛋白质功不可没.物质进出细胞有主动运输,被动运输,被动运输中又分为自由扩散和协助扩散.在这3种运输方式中,主动运输和协助扩散都需要用到镶嵌在膜上的特殊蛋白质——载体蛋白.而主动运输又是生命活动中最为主要和重要的运输方式,它保证了活细胞能够按照生命活动的需要.主动吸收所需要的营养物质,排出代谢废物和有害物质.难道我们的窗纱也能对着空气靠着某种组成部分细细筛选着这要那不要 其三,细胞膜还肩负着细胞间信息交流的重任.细胞间的信息交流方式主要有细胞通讯,细胞识别以及胞间连丝,而细胞膜在细胞通讯,细胞识别中起着重大作用.在细胞通讯中,细胞分泌的化学物质随血液到达全身各处,与靶细胞的细胞膜表面的受体结合,传递信息;在细胞识别中,相邻的两个细胞的细胞膜接触,消息从一个细胞传递给另一个细胞.而多细胞的生物体是一个繁忙而有序的细胞社会,如果没有信息交流,生物体不可能作为一个整体完成生命活动.而窗纱,恐怕是不具有,而且也没有必要具有这项功能.此外,细胞膜比窗纱也有着更强的选择透过性.细胞膜可以让水分子和一些离子,小分子通过,而其他离子,小分子和大分子则不能通过.这一特性亦与细胞的生命活动密切相关.因此,细胞膜又岂如那窗纱一般简单 细胞器种类和功用★谭嘉禛细胞器是指细胞质中具有特定结构和执行一定功能的结构单位,悬浮在细胞质基质中.一,线粒体线粒体是细胞中进行能量转换的细胞器.线粒体是一种普遍存在于真核细胞中的细胞器,但哺乳动物成熟的红细胞,体内寄生虫(如蛔虫,绦虫)中没有线粒体,原核生物(如细菌,蓝藻等)也不含线粒体.具体地说,在需能量较多的细胞或部位线粒体分布的多,且较集中;如心肌细胞中线粒体的数量比骨胳肌多.线粒体是由两层单位膜构成的封闭的囊状结构,分为四部分:外膜,内膜,线粒体基质,膜间隙.内外膜不相连,内膜向内折叠形成峭,以增加内膜的表面积,有利于生化反应的进行.线粒体膜的化学成分主要由蛋白质和脂质组成.内膜蛋白质含量较高,种类较多;而外膜脂质含量较高.线粒体基质含有酶(蛋白质的一类),DNA,RNA等.线粒体是有氧呼吸的主要场所,在有氧呼吸过程中,第二阶段是在线粒体基质中进行的,而第三阶段是在线粒体内膜上进行.因此,催化这两个阶段的酶分别存在于线粒体基质和内膜上.二,内质网内质网是交织分布在细胞质中的内膜管道系统.内质网的形态和数量依细胞种类和功能状态而异.一般而言,在动物细胞中如卵细胞,胚胎细胞,未分化的细胞,癌细胞等,内质网不发达.而分泌细胞,如胰腺泡上皮细胞,肝细胞和浆细胞等,其内质网发达;分泌活动旺盛时较多.内质网根据不同的形态结构,可分为两种类型:一种是粗面型内质网,膜的外侧有核糖体附着.另一种是滑面型内质网,多由小管和小囊构成不规则的网状结构,膜表面光滑,无核糖体颗粒附着.粗面型内质网的功能主要与蛋白质的合成及输送有关.这些蛋白质主要包括:向细胞外分泌的蛋白,膜蛋白等.滑面型内质网的功能主要是参与脂质合成.如合成磷脂,固醇,脂肪等.另外,还参与糖类的合成.如合成纤维素等.三,核糖体核糖体普遍存在于所有原核细胞和真核细胞中.成熟的红细胞等极个别的高度分化的细胞内没有核糖体.核糖体无膜结构,呈球形,由大,小两个亚单位组成.其成分主要由多种蛋白质和rRNA组成.核糖体可以游离于细胞质中,称为游离核糖体,也可附着在内质网膜表面,称为附着核糖体.四,高尔基体高尔基体是一种在动植物细胞中都存在的单层膜结构的细胞器,但成熟的红细胞是例外.在电镜下可见高尔基体是由滑面膜围成的扁平囊状和小泡结构组成.其功能与细胞内某些物质的加工包装有关.但在植物细胞中能合成和分泌纤维素,将纤维素分泌到原生质体外形成细胞壁,所以在教材上讲与细胞壁的形成有关;在动物细胞中,高尔基体是细胞分泌物的最后加工和包装的场所.在分泌旺盛的细胞(如唾液腺细胞,胰腺细胞等中,高尔基体特别发达,数目也特别多.五,中心体中心体只存在于低等植物和动物细胞中,在种子植物和某些原生动物细胞中没有.中心体是一种非膜结构的细胞器.通常一个细胞中有两个中心体,彼此成直角排列,位于邻近核膜的细胞质中,接近细胞的中心,因此得名.六,液泡主要分布在植物细胞中,但在某些原生动物中的食物泡和伸缩泡可看做液泡的一种形式.液泡是细胞内充满水液的空间,周围被称为液泡膜的一层单位膜所包围.植物的液泡中含有水,无机盐,糖类,氨基酸,生物碱,有机酸和花青素等.值得一提的是,植物的颜色除绿色外,其它大部分颜色都是由液泡中的色素来决定的,如花青素.花青素的颜色除pH值的变化而变化,其变色规律与石蕊试剂相同.液泡内的液体称为细胞液,植物液泡的主要功能是保持细胞的形态和参与调节水分的吸收的排出.猜想:如果溶酶体膜进行了修饰,就不能被识别了,也就不能被分解了.资料:溶酶体(lysosomes)是具有一组水解酶,并起消化作用的细胞器.C.de Duve(1955)在大鼠肝脏中,从比线粒体分区稍轻的地方得到含有水解酶的颗粒分区,并以可进行水解(lyso)的小体(some)这个意义而命名为溶解体(lysosome).溶酶体中的酶是酸性磷酸酶,核糖核酸酶,脱氧核糖核酸酶,组织蛋白酶,芳基硫酸醋酶,B-葡糖苷酸酶,乙酰基转移酶等,是在酸性区域具有最适pH的水解酶组.据电子显微镜观察,溶酶体是由6～8毫微米厚的单层膜所围着的直径为0.4微米至数微米的颗粒或小泡.由于其形态极其多样化,所以把对酸性磷酸酶活性为阳性的物质鉴定为溶酶体.溶酶体可分为两大类,具有均质基质的颗粒状溶酶体称为初级溶酶体(primary lysoso-me),含有复杂的髓磷脂样结构的液泡状溶酶体称为次级溶酶体(secondary lysosome).属于初级溶酶体的溶酶体,具有肝实质细胞(肝细胞)的高电子密度的颗粒等.这种溶酶体虽含有水解酶,但是它是未进行消化作用的溶酶体.次级溶酶体(消化泡)是由初级溶酶体与细胞吞噬作用所产生的吞噬体相互融合而成的,并且是已供给水解酶的溶酶体.在次级溶酶体中含有摄食的物质,并对其进行消化.消化后所残留的未消化物称为残余小体.一般认为,残余小体在变形虫等细胞中被排出细胞之外,但在其他细胞中,则长期留在细胞中,而成为细胞衰老的原因.溶酶体是由高尔基体断裂产生,单层膜包裹的小泡,数目可多可少,大小也不等,含有60多种能够水解多糖,磷脂,核酸和蛋白质的酸性酶,这些酶有的是水溶性的,有的则结合在膜上.溶酶体的pH为5左右,是其中酶促反应的最适pH. 根据溶酶体处于,完成其生理功能的不同阶段,大致可分为:初级溶酶体,次级溶酶体和残余小体.1955年由比利时学者C.R.de迪夫等人在鼠肝细胞中发现.溶酶体(lysosome)为细胞浆内由单层脂蛋白膜包绕的内含一系列酸性水解酶的小体.是细胞内具有单层膜囊状结构的细胞器,溶酶体内含有许多种水解酶类,能够分解很多种物质,溶酶体被比喻为细胞内的"酶仓库""消化系统".溶酶体的功能溶酶体的主要作用消化作用,是细胞内的消化器官,细胞自溶,防御以及对某些物质的利用均与溶酶体的消化作用有关.细胞内消化:对高等动物而言细胞的营养物质主要来源于血液中的水分子物质,而一些大分子物质通过内吞作用进入细胞,如内吞低密脂蛋白获得胆固醇,对一些单细胞真核生物,溶酶体的消化作用就更为重要了.细胞凋亡:个体发生过程中往往涉及组织或器官的改造或重建,如昆虫和蛙类的变态发育等等.这一过程是在基因控制下实现的,称为程序性细胞死亡,注定要消除的细胞以出芽的形式形成凋亡小体,被巨噬细胞吞噬并消化.自体吞噬:清除细胞中无用的生物大分子,衰老的细胞器等,如许多生物大分子的半衰期只有几小时至几天,肝细胞中线粒体的平均寿命约10天左右.防御作用:如巨噬细胞可吞入病原体,在溶酶体中将病原体杀死和降解.参与分泌过程的调节,如将甲状腺球蛋白降解成有活性的甲状腺素.形成精子的顶体:顶体相当于一个化学钻,可溶穿卵子的皮层,使精子进入卵子.三,溶酶体的发生初级溶酶体是在高尔基体的trans面以出芽的形式形成的,其形成过程如下.内质网上核糖体合成溶酶体蛋白→进入内质网腔进行N-连接的糖基化修饰→进入高尔基体Cis面膜囊→N-乙酰葡糖胺磷酸转移酶识别溶酶体水解酶的信号斑→将N-乙酰葡糖胺磷酸转移在1~2个甘露糖残基上→在中间膜囊切去N-乙酰葡糖胺形成M6P配体→与trans膜囊上的受体结合→选择性地包装成初级溶酶体.生理盐水的功能观点1 ★郑心舟生理盐水是指渗透压与动物或人体血浆相等的氯化钠溶液,其浓度用于两栖类时是0.67～0.70%,用于哺乳类和人体时是0.85～0.9%.生理盐水的渗透压和细胞外液一样,不会让细胞脱水或者过度吸水,能够避免细胞破裂,所以各种医疗操作中需要用液体的地方很多都用它.一,生理盐水是维持人体水,电解质平衡的重要因素水是人体组成的重要部分,它在人体内具有特异的功用,没有足够的水,人体就不能维持正常的生理活动和进行日常的新陈代谢.水可使水溶性物质以溶解状态存在,可使电解质以离子状态存在;由于水的活动性而利于体内的物质运输;水是化学反应的良好媒介;水还参加水解,化合等反应;通过水的蒸发又能调节体温.正常成人男性体内的水分约占体重的60%,成人女性约占体重的50%,婴幼儿约占体重的65 ～80%.健康成人每天对水的需要量,随工作性质,劳动强度,饮水习惯以及气候,环境而有很大的不同.正常成人平均每天的需水量,约为毫升.钠和氯是人体组织不可缺少的成份,是维持电解质平衡和渗透压平衡的重要物质,所以,人体既不能缺水也不能缺盐,于是医生要对呕吐,腹泻,大汗,大面积烧伤或手术后饮食不足,以及各种中毒而引起严重失水,休克的病人,补充水和电解质.但是,如果补充的盐水浓度高于0.9%,血球中的水分就会渗出球外,血球就要缩小,发生皱折;如果盐水的浓度低于0.9%它就会较多地渗入血球中,引起血球涨大;大到一定程度,会造成血球破裂,产生"血溶".因此,和人体血液渗透压相等生理盐水才是最好的选择.运动之后大量出汗,体内严重缺乏电解质,容易造成头晕,建议饮用一些淡盐水,最好是生理盐水!二,生理盐水可以减轻各种炎症反应由于生理盐水和人体体液成份相同,所以不会对人体构成刺激.用它处理伤口不会使伤口的细胞受损,可以改善创面细胞的代谢,抵御细菌的侵袭,便于炎症消退和创面愈合.生理盐水还有一定的消炎止痛,消肿的作用,用它湿敷,清洗可以治疗皮肤过敏,鼻炎,结膜炎等疾病.三,生理盐水可以用于医学标本的采集和保存在临床医疗过程中,常常需要采集和保存各种医学标本,这些标本的化学成分含量可因为某些因素的影响,也可因标本采集和处理不当而发生变化,从而影响标本测定结果的准确性.因此,在采集和保存标本时要考虑并设法消除这些因素的影响.由于生理盐水和人体体液成份相同,具有良好的稳定功能,因此在各种医学标本的采集和保存中也发挥着重要的作用.观点2 ★赵懿生理盐水是生理学实验或临床上常用的渗透压与动物或人体血浆的渗透压相等的氯化钠溶液,其浓度用于两栖类时是0.67～0.70%,用于哺乳类和人体时是0.85～0.9%.生理盐水能够避免细胞破裂,它的渗透压和细胞外的一样,所以不会让细胞脱水或者过度吸水,所以各种医疗操作中需要用液体的地方很多都用它.生理盐水是人体细胞生活中所处液体环境的浓度.那么,为什么必须用浓度为0.9%的食盐水呢 浓点,稀点又有什么关系呢 通过查阅资料,我知道了,在大约二百年前,有人为了改进酿酒的方法,作了这样一个实验:在一个圆玻璃筒里盛满酒精,然后用动物的膀胱膜将筒口紧紧封住.再把封住的筒口浸在水里.不久,膀胱膜就鼓了起来.显然,这是水透过膀胱膜渗进筒里去了.筒内液体增多,便鼓了起来.膀胱膜看上去不是没有空隙吗 怎么水能透过它进入筒内,而酒精却不能透过它到筒外来呢 在后来的学习中,了解到像膀胱膜,细胞膜,玻璃纸以及萝卜皮之类的薄膜,看起来像是不透水,不透气,实际上,它能允许某些分子(如水分子)透过,而不允许其他分子(如酒精分子)透过.这类薄膜就叫半透膜.由于半透膜的存在,水向酒精里扩散的现象,就叫渗透现象.在自然界和日常生活中,渗透现象是广泛存在的.在这些常见的渗透现象中,水分子成了最神气的"人物",各种半透膜总是对它大开绿灯的.植物就是通过根部的半透膜,在土壤中吸收水分的;把食盐或浓盐水撒在新鲜蔬菜上,菜里的水分就会渗透出来;在人体内血浆和红血球之间,组织液和细胞之间水分的交换等现象,都是渗透现象.人体的血液里都含有食盐即氯化钠的成分.血液是由血细胞和血浆组成的.血细胞有红细胞,白细胞和血小板三种,其中红细胞占绝大多数.在正常情况下,细胞内的溶液跟细胞外的血浆,必须维持一定浓度.人在输液时,进入血浆的生理盐水,也必须维持一定的浓度,即0.9%.如果把生理盐水的浓度配稀了或是错用了蒸馏水,那么,输液后血浆的浓度必然会变稀.这样,血浆里的水分就会往浓度大的血细胞里渗透,结果就会引起血细胞膨胀,甚至是破裂,发生溶血现象.如果输进的生理盐水过浓,那么,输液后血浆的浓度就会增大,血细胞里的水分,又会向外渗透,造成细胞脱水.因此,输液用的生理盐水有严格的浓度规定,不然的话就可能会威胁到病人的生命.假如遇到特殊情况,如果病人因失钠过多引起血浆浓度下降时,可用浓度大于0.9%的盐水输液,以提高血浆的浓度;如果病人因大面积烧伤引起血浆严重脱水时,则要用浓度小于0.9%的盐水输液,以补充血浆里水分的不足.在医院里配制眼药水时,也必须控制合适的浓度,否则,在使用时就会造成眼球向外渗水或是水分渗进眼球而胀痛.在日常生活中,常用浓盐水腌菜,腌肉,杀菌消毒,也就是让细菌向外渗水而被杀死.这样,对死海里没有生物的原因,也就不难明白了.所以说,生理盐水在我们的生活中起着不可或缺的作用.人工合成结晶牛胰岛素★朱克峰日,世界上第一个人工合成的蛋白质——牛胰岛素在中国诞生了.消息传出,在国内外引起了强烈反响.1966年4月召开了鉴定会,1982年国家科委为这项成果颁发科技成果一等奖.在国际上,许多朋友在看到发表的论文时,即来信来电祝贺.祝贺中国做出了一项"可以得诺贝尔奖金"的工作.有的通讯社作了长篇报导,有的报刊以显著版面发布消息和评论.日在华沙召开的欧洲生物化学联合会第3次会议上,中国人工合成胰岛素成了会议的中心话题.英国分子生物学家,诺贝尔奖获得者,胰岛素一级结构的阐明者桑格(F.Sanger)博士特别兴奋.他说:"中国合成了胰岛素,也解除了我思想上的一个负担."原来,当时有人对他1955年提出的胰岛素一级结构的部分顺序表示怀疑.早在1948年,英国生物化学家桑格就选择了一种分子量小,但具有蛋白质全部结构特征的牛胰岛素作为实验的典型材料进行研究.于1952年搞清了牛胰岛素的G链和P链上所有氨基酸的排列次序以及这两个链的结合方式.次年,他宣布破译出由17种51个氨基酸组成的两条多肽链牛胰岛素的全部结构.这是人类第一次搞清一种重要蛋白质分子的全部结构.桑格也因此荣获1958年诺贝尔化学奖.从1958年开始,中国科学院上海生物化学研究所,中国科学院上海有机化学研究所和北京大学生物系三个单位联合,以钮经义为首,由龚岳亭,邹承鲁,杜雨花,季爱雪,邢其毅,汪猷,徐杰诚等人共同组成一个协作组,在前人对胰岛素结构和肽链合成方法研究的基础上,开始探索用化学方法合成胰岛素.经过周密研究,他们确立了合成牛胰岛素的程序.合成工作是分三步完成的:第一步,先把天然胰岛素拆成两条链,再把它们重新合成为胰岛素,并于1959年突破了这一难题,重新合成的胰岛素是同原来活力相同,形状一样的结晶.第二步,在合成了胰岛素的两条链后,用人工合成的B链同天然的A链相连接.这种牛胰岛素的半合成在1964年获得成功.第三步,把经过考验的半合成的A链与B链相结合.在日完成了结晶牛胰岛素的全合成.经过严格鉴定,它的结构,生物活力,物理化学性质,结晶形状都和天然的牛胰岛素完全一样.这是世界上第一个人工合成的蛋白质,为人类认识生命,揭开生命奥秘迈出了可喜的一大步.这项成果获1982年中国自然科学一等奖.人工合成结晶牛胰岛素作为中国一项重要科学发现,具有重要的科学意义.强烈反响牛胰岛素的合成之所以引起这样强烈的反响,是因为:(1)中国的合成产物,各项指标均过硬.胰岛素是由51个氨基酸组成两条肽链而构成的蛋白质.这两条链分别叫A链和B链.A链21个氨基酸,B链30个氨基酸.A,B两条链间有两个硫硫键,A链上另有一个硫硫键.天然胰岛素是动物胰腺的分泌物,有调节糖代谢,降低血糖的功能.不同动物A链第8,9,10位的氨基酸及B链氨端区与羧端区的氨基酸有所不同.中国合成的胰岛素是牛胰岛素,合成物的结晶产物,其结晶形状,层析,电泳,酶解图谱均与天然的一致,活力为87%.这些数据雄辩地说明,中国的工作非常出色,在世界上遥遥领先.(2)中国闯过了许多异乎寻常的难关,做了前人所没有做的事情.1955年,当桑格第一次阐明胰岛素化学结构时,英国《自然》杂志预言:"合成胰岛素将是遥远的事情".说实在的,他们的预言并不很保守.但是,谁能想到仅仅3年时间,中国人就敢于做出跨越"遥远"的决定.在合成时,首先遇到的是氨基酸的大量供应问题.为此,中国科学院生物化学研究所(简称生化所)组织了技术小组,从无到有地生产出十几种氨基酸,结束了国内不能自制整套氨基酸的历史.其次是多肽的合成问题.50年代末期,中国只有合成8肽的基础,国际上也只能合成13肽,而一条肽链是21肽,另一条肽链是30肽.第三是天然胰岛素的拆合工作,国际上还没有成功的经验.第四是多肽合成和拆合过程中还遇到3个硫硫键的问题.此外,在几百步的合成工作中,还有大量的保护基及其他试剂的制作和使用条件的摸索;合成工作中所需的瑞典乌普萨拉大学生物化学研究所所长,诺贝尔奖获得者,诺贝尔奖委员会主席蒂萨利乌斯(Tiselius)1966年3月到生化所参观了胰岛素的工作.他说:"美国,瑞士等在多肽合成方面有经验的国家未能合成它(指胰岛素),也不敢去合成它.你们没有这方面的专长和经验,但你们合成了,你们是世界第一,这使我很惊讶."蒂萨利乌斯回国后给曹天钦教授来信,又一次地表达了同样的赞叹之情.他在归国途中,适逢我国第3次核试验成功,他就此事答瑞典记者时说:"核能力说明了中国的进展,但更有说服力的是胰岛素.因为,人们可以在书本中学习制造原子弹,但不能从书本中学习制造胰岛素."(3)这是人类认识生命历程中的一个划时代的进步.多少年来,人们通过各种手段,沿着不同路线,艰难地揭示着生命的奥秘.分子生物学在开启这个自然之谜中起着重要的作用.1828年,德国化学家武勒(F.W hler)用化学方法合成了尿素,这是第一个人工合成的有机分子,但这毕竟是个小分子.胰岛素的合成则向人们宣布,人工合成蛋白质的时代开始了.蛋白质的性质与功能,不仅取决于它的一级结构,而且与它的高级结构有关.中国合成的胰岛素 ?盍υ 80%以上,这说明该合成物不仅一级结构和天然的相同,而且高级结构也与天然的一致.这表明蛋白质的高级结构取决于一级结构,这一结论在分子生物学理论上,也有重大贡献.艰难历程人工合成胰岛素,是1958年夏天由生化所提出的.当时,人们想对祖国做出大贡献.什么贡献才算大呢 当时生化所提出了三个方面的课题.一是有关肿瘤的;二是放射生物学方面的;三是基本理论研究课题.关于理论课题,有人主张搞结构,有人主张搞蛋白质合成.所要合成的蛋白质,就只能是合成胰岛素,因为胰岛素是当时唯一已知结构的蛋白质.经过议论,最后决定搞胰岛素的合成.与此同时,北京大学等单位知道生化所准备合成胰岛素,也都想参加.1958年秋,生化所召集学术讨论会,北京大学,复旦大学,中国科学院有机化学研究所(简称有机所)等单位都有人参加.曹天钦作了合成胰岛素的选题调查报告.之后,生化所又派曹天钦,邹承鲁,王芷涯等到北京交流思想,组织协作.后来,北京大学也组织人力进行此项工作.为了摸索合成路线,生化所兵分五路.一路是有机合成,由钮经义负责;二路搞天然胰岛素的拆合,由邹承鲁负责;三路是建立肽库和分离分析技术,由曹天钦负责;四路和五路分别做酶激活和转肽工作,由沈昭文负责.所里的五人领导小组担任总指挥,领导小组成员是:曹天钦,王芷涯,张友尚,陈常庆,杜雨苍.1960年初,杜雨苍,张友尚,鲁子贤,邹承鲁等对用3个二硫链拆开的天然胰岛素进行组合获得成功,重组的活力逐渐提高到50%,产物纯化后可以结晶,结晶形状与天然胰岛素相同.另外,杜雨苍,许根俊,鲁子贤和邹承鲁等又研究了合成的A链和B链连接为胰岛素分子的条件,为全合成开辟了道路.这一结果说明,先分别合成A,B两个肽链后进行组合的合成路线是可行的,也说明蛋白质的高级结构取决于一级结构.只要合成物的一级结构和天然的相同,就可以得到有活力的人工合成的结晶胰岛素.这个结果极大地鼓舞了所有参加胰岛素合成的研究人员.日,中国科学院在上海召开生物学部会议,中国科学院副院长张劲夫派秘书长杜润生召集有关研究所开会,决定组织人工合成胰岛素的大会战,生化所,有机所,生理所,实验生物所,药物化学研究所(简称药物所)五个单位400多人参加会战.工作紧张热烈,为以后的深入研究积累了经验.DNA双螺旋的解旋★徐界1.DNA在复制时,其双链首先解开,形成复制叉,而复制叉的形成则是由多种蛋白质及酶参与的较复杂的复制过程.(1)单链DNA结合蛋白(single—stranded DNA binding protein, ssbDNA蛋白)ssbDNA 蛋白是较牢固的结合在单链DNA上的蛋白质.原核生物ssbDNA蛋白与DNA结合时表现出协同效应:若第1个ssbDNA蛋白结合到DNA上去能力为1,第2个的结合能力可高达103;真核生物细胞中的ssbDNA蛋白与单链DNA结合时则不表现上述效应.ssbDNA蛋白的作用是保证解旋酶解开的单 链在复制完成前能保持单链结构,它以四聚体的形式存在于复制叉处,待单链复制后才脱下来,重新循环.所以,ssbDNA蛋白只保持单链的存在,不起解旋作用. (2)DNA解链酶(DNA helicase)DNA解链酶能通过水解ATP获得能量以解开双链DNA.这种解链酶 分解ATP的活性依赖于单链DNA的存在.如果双链DNA中有单链末端或切口,则DNA解链酶可以首先结合在这一部分,然后逐步向双链方向移动.复制时,大部分DNA解旋酶可沿滞后模板的5'—〉3'方向并随着复制叉的前进而移动,只有个别解旋酶(Rep蛋白)是沿着3'—〉5'方向移动的.故推测Rep蛋白和特定DNA解链酶是分别在DNA的两条母链上协同作用以解开双链DNA. (3)DNA解链过程DNA在复制前不仅是双螺旋而且处于超螺旋状态,而超螺旋状态的存在是解链前的必须结构状态,参与解链的除解链酶外还有一些特定蛋白质,如大肠杆菌中的DNA蛋白等.一旦DNA局部双链解开,就必须有ssbDNA蛋白以稳定解开的单链,保证此局部不会恢复成双链.两条单链DNA复制的引发过程有所差异,但是不论是前导链还是后随链,都需要一段RNA引物用于开始子链DNA的合成.因此前导链与后随链的差别在于前者从复制起始点开始按5'—3'持续的合成下去,不形成冈崎片段,后者则随着复制叉的出现,不断合成长约2—3kb的冈崎片段.2.冈崎片段与半不连续复制因DNA的两条链是反向平行的,故在复制叉附近解开的DNA链,一条是5'→3'方向,另一条是3'→5'方向,两个模板极性不同.所有已知DNA聚合酶合成方向均是5'→3'方向,不是3'→5'方向,因而无法解释DNA的两条链同时进行复制的问题.为解释DNA两条链各自模板合成子链等速复制现象,日本学者冈崎(Okazaki)等人提出了DNA的半连续复制(semidiscontinuous replication)模型.1968年冈崎用3H脱氧胸苷短时间标记大肠杆菌,提取DNA,变性后用超离心方法得到了许多3H标记的,被后人称作冈崎片段的DNA.延长标记时间后,冈崎片段可转变为成熟DNA链,因此这些片段必然是复制过程中的中间产物.另一个实验也证明DNA 复制过程中首先合成较小的片段,即用DNA连接酶温度敏感突变株进行试验,在连接酶不起作用的温度下,便有大量小DNA片段积累,表明DNA复制过程中至少有一条链首先合成较短的片段,然后再由连接酶链成大分子DNA.一般说,原核生物的冈崎片段比真核生物的长.深入研究还证明,前导链的连续复制和滞后链 的不连续复制在生物界具有普遍性,故称为DNA双螺旋的半不连续复制.3.复制的引发和终止 所有的DNA的复制都是从一个固定的起始点开始的,而DNA聚合酶只能延长已存在的DNA链,不能从头合成DNA链,新DNA的复制是如何形成的 经大量实验研究证明,DNA复制时,往往先由RNA聚合酶在DNA模板上合成一段RNA引物,再由聚合酶从RNA引物3'端开始合成新的DNA链.对于前导链来说,这一引发过程比较简单,只要有一段RNA引物,DNA聚合酶就能以此为起点,一直合成下去.对于后随链,引发过程较为复杂,需要多种蛋白质和酶参与.后随链的引发过程由引发体来完成.引发体由6种蛋白质构成,预引体或引体前体把这6种蛋白质结合在一起并和引发酶或引物过程酶进一步组装形成引发体.引发体似火车头一样在后随链分叉的方向前进,并在模板上断断续续的引发生成滞后链的引物RNA短链,再由DNA聚合酶 III 作用合成DNA,直至遇到下一个引物或冈崎片段为止.由RNA酶H降解RNA引物并由DNA聚合酶 I 将缺口补齐,再由DNA连接酶将每两个冈崎片段连在一起形成大分子DNA.RNA重要性★顾志杰RNA由核糖核苷酸经磷酯键缩合而成长链状分子,核糖核酸(缩写为RNA,即Ribonucleic Acid),存在于生物细胞以及部分病毒,类病毒中的遗传信息载体,一个核糖核苷酸分子由磷酸,核糖和碱基构成.在细胞中,根据结构功能的不同,RNA主要分三类,即tRNA(转运RNA),rRNA(核糖体RNA),mRNA(信使RNA).mRNA是合成蛋白质的模板,内容按照细胞核中的DNA所转录;tRNA是mRNA上碱基序列(即遗传密码子)的识别者和氨基酸的转运者;rRNA是组成核糖体的组分,是蛋白质合成的工作场所.那么在我们看来,这颇为复杂的RNA有什么用呢 1982年以来,研究表明,不少RNA,如I,II型内含子,RNase P,HDV,核糖体大亚基RNA等等有催化生化反应过程的活性,即具有酶的活性,这类RNA被称为核酶(ribozyme).20世纪90年代以来,又发现了RNAi(RNA interference,RNA干扰)等等现象,证明RNA在基因表达调控中起到重要作用.最能证明RNA重要性的是06年的诺贝尔医学成果——RNA干扰机制.RNA干扰是指在进化过程中高度保守的,由双链RNA(double-stranded RNA,dsRNA)诱发的,同源mRNA高效特异性降解的现象.近几年来RNAi研究取得了突破性进展,被《Science》杂志评为2001年的十大科学进展之一,并名列2002年十大科学进展之首.由于使用RNAi技术可以特异性剔除或关闭特定基因的表达,所以该技术已被广泛用于探索基因功能和传染性疾病及恶性肿瘤的基因治疗领域.RNA干扰是基因转录后沉默的一种方式,是生物界古老而且进化的高度保守的现象之一.RNAi是通过siRNA介导的特异性高效抑制基因表达途径,由siRNA介导识别并靶向切割同源性靶mRNA.RNAi具有生物催化反应特征,反应中需要多种蛋白因子以及ATP参与.RNAi在基因功能研究和基因药物应用具有广泛的前景.1990年,曾有科学家给矮牵牛花插入一种催生红色素的基因,希望能够让花朵更鲜艳.但意想不到的事发生了:矮牵牛花完全褪色,花瓣变成了白色!科学界对此感到极度困惑. 类似的谜团,直到美国科学家安德鲁·法尔和克雷格·梅洛发现RNA(核糖核酸)干扰机制才得到科学的解释.两位科学家也正是因为1998年做出的这一发现而荣获2006年的诺贝尔生理学或医学奖.根据法尔和梅洛的发现,科学家在矮牵牛花实验中所观察到的奇怪现象,其实是因为生物体内某种特定基因"沉默"了.导致基因"沉默"的机制就是RNA干扰机制.此前,RNA分子只是被当作从DNA(脱氧核糖核酸)到蛋白质的"中间人",将遗传信息从"蓝图"传到"工人"手中的"信使".但法尔和梅洛的研究让人们认识到,RNA作用不可小视,它可以使特定基因开启,关闭,更活跃或更不活跃,从而影响生物的体型和发育等.诺贝尔奖评审委员会在评价法尔和梅洛的研究成果时说:"他们的发现能解释许多令人困惑,相互矛盾的实验观察结果,并揭示了控制遗传信息流动的自然机制.这开启了一个新的研究领域."科学家认为,RNA干扰技术不仅是研究基因功能的一种强大工具,不久的未来,这种技术也许能用来直接从源头上让致病基因"沉默",以治疗癌症甚至艾滋病,在农业上也将大有可为.从这个角度来说,"沉默"真的是金.美国哈佛医学院研究人员已用动物实验表明,利用RNA干扰技术可治愈实验鼠的肝炎.目前,尽管尚有一些难题阻碍着RNA干扰技术的发展,但科学界普遍对这一新兴的生物工程技术寄予厚望.这也是诺贝尔奖评审委员会为什么不坚持研究成果要经过数十年实践验证的"惯例",而破格为法尔和梅洛颁奖的原因之一.诺贝尔生理学或医学奖评审委员会主席戈兰·汉松说:"我们为一种基本机制的发现颁奖.这种机制已被全世界的科学家证明是正确的,是给它发个诺贝尔奖的时候了."细说物质的跨膜运输★张斌一,生物膜对小分子的转运细胞膜是细胞与细胞所处环境之间进行物质交换的通透性屏障,物质进出细胞必须通过细胞膜.物质跨膜运输的方式与物质的大小及性质有着直接的关系.气体分子和小的脂溶性分子可直接穿过细胞膜完成运输,带电离子或大一些的分子需经由离子通道或载体蛋白协助进行运输.这类蛋白在细胞膜上形成特定的孔道,并且这种孔道的开与关是可调控的.控制开关的机制之一是胞外的信号分子通过与通道蛋白的结合,改变这些蛋白的构象,使通道打开或关闭,这种通道称为配体门通道.另一种控制方式是细胞内或细胞外特定离子的浓度发生变化而导致膜电位变化,而膜电位的变化又导致通道蛋白构象变化,由此来控制通道的开关,此类通道称为电位门通道.例如,当胞液中游离的浓度增加时,一些的通道打开.通道开放的时间是非常短的,常常只有几毫秒,被运输的物质顺浓度梯度迅速穿过通道.不同通道常形成一个完整的系统,相互间协调,共同产生某一效应.载体蛋白位于细胞膜上,它能与特定的分子和离子,如糖类,氨基酸,或金属离子等结合,将这些分子或离子从膜的一侧转运到另一侧.载体蛋白具有高度的特异性,一种载体蛋白通常只能转运一类分子或离子.载体蛋白与分子或离子的结合是可逆的,即它转运到一侧后,就会与所运载的分子或离子分离.载体蛋白的转运效率与分子在膜两侧的浓度梯度的大小有关.在协助扩散过程中,载体蛋白将物质从膜的一侧运输到膜的另一侧,不需要细胞提供代谢能量,因为物质是顺着浓度梯度进行运输的.例如,哺乳动物肝细胞上的葡萄糖载体,是一种横跨膜的蛋白,这种蛋白有两种构象,一种构象是载体的葡萄糖结合点面向细胞膜外侧,另一种构象是结合点面向细胞膜的内侧.这种蛋白可将葡萄糖通过膜向细胞内外两个方向运输,究竟向哪个方向运输,决定于物质在膜两侧的浓度.二,生物膜对大分子的转运大分子物质,如蛋白质,多核苷酸,多糖,胆固醇与脂蛋白形成的颗粒等,很难直接穿过细胞膜.这些物质通过与膜上某种蛋白的特异亲和力而附着于膜上,这部分细 胞膜内陷形成小囊,将附着物包在里面,然后分离下来形成小囊泡进入细胞内部,这个过程称为内吞作用.吞噬泡或吞饮泡一般与细胞质内的溶酶体融合,逐步将吞进的物质消化分解.与内吞作用相反,有些物质通过形成囊泡从细胞内部逐步移至细胞表面,囊泡的膜与细胞膜融合,将物质排出细胞,这个过程称外排作用.内吞作用与外排作用属于主动运输,因为它们与其他主动运输一样,也需要能量供应.有实验证明,如果氧化磷酸化被抑制,巨噬细胞的吞噬作用就会停止,如果是糖酵解被抑制则无阻碍作用.内吞与外排作用的一个重要特征,是细胞摄入的或分泌的大分子被收入在小囊泡中,而不与细胞中其他大分子或细胞器混合.小囊泡快速地大规模地形成和融合,是所有真核细胞的特征之一.大分子物质通过内吞作用进入胞内,是通过受体分子介导的.首先,大分子结合到细胞表面特定的受体上,受体所处的细胞膜称为有被小窝.大分子与受体结合后,这部分细胞膜内陷,并最终从膜上脱落下来形成小囊泡,由于受体与大分子特异性结合,加之膜内陷与形成囊泡的速度极快,囊泡中含有的胞外液非常少.细胞内合成 的一些大分子若需转运到细胞外,首先包裹在囊泡中,然后转移到细胞膜并与细胞膜融合,囊泡中的物质排出细胞外,组成囊泡的膜成为细胞膜的一部分.胞外基质中的糖蛋白就是通过这种途径运到胞外的.对于一些特殊的细胞,它们分泌的产物如激素,神经递质等,也是通过这种方式释放到细胞外.但是,分泌产物的释放是受特定信号调节的.首先是分泌分子由囊泡包裹,移向细胞膜,当细胞接受到分泌信号后,囊泡与细胞膜融合,将分泌分子释放到胞外.生 物 酶★资料提供:陈亦然生物酶是一种无毒,对环境友好的生物催化剂,其化学本质为蛋白质.酶的生产和应用,在国内外已具有80多年历史,进入20世纪80年代,生物工程作为一门新兴高新术在我国得到了迅速发展,酶的制造和应用领域逐渐扩大,酶在纺织工业中的应用也日臻成熟,由过去主要用于棉织物的退浆和蚕丝的脱胶,至现在在纺织染整的各领域的广泛应用,体现了生物酶在染整工业中的优越性.现在酶处理工艺已被公认为是一种符合环保要求的绿色生产工艺,它不仅使纺织品的服用性能得到改善和提高,又因无毒无害,用量少,可生物降解废水,无污染而有利于生态环保的保护.本文从酶的特性及作用机理,阐述了生物酶在常见纤维品种上的应用,展望了生物酶在染整工业中的应用前景.1 生物酶的特性和作用机理1.1生物酶的结构和特性生物酶是具有催化功能的蛋白质.象其他蛋白质一样,酶分子由氨基酸长链组成.其中一部分链成螺旋状,一部分成折叠的薄片结构,而这两部分由不折叠的氨基酸链连接起来,而使整个酶分子成为特定的三维结构.生物酶是从生物体中产生的,它具有特殊的催化功能,其特性如下:高效性:用酶作催化剂,酶的催化效率是一般无机催化剂的103 106倍.专一性:一种酶只能催化一类物质的化学反应,即酶是仅能促进特定化合物,特定化学键,特定化学变化的催化剂.低反应条件:酶催化反应不象一般催化剂需要高温,高压,强酸,强碱等剧烈条件,而可在较温和的常温,常压下进行.易变性失活:在受到紫外线,热,射线,表面活性剂,金属盐,强酸,强碱及其它化学试剂如氧化剂,还原剂等因素影响时,酶蛋白的二级,三级结构有所改变.所以在大生产时,如有条件酶还可以回收利用.可降低生化反应的反应活化能:酶作为一种催化剂,能提高化学反应的速率,主要原因是降低了反应的活化能,使反应更易进行.而且酶在反应前后理论上是不被消耗的,所以还可回收利用.1.2生物酶的作用机理酶蛋白与其它蛋白质的不同之处在于酶都具有活性中心.酶可分为四级结构:一级结构是氨基酸的排列顺序;二级结构是肽链的平面空间构象;三级结构是肽链的立体空间构象;四级结构是肽链以非共价键相互结合成为完整的蛋白质分子.真正起决定作用的是酶的一级结构,它的改变将改变酶的性质(失活或变性).酶的作用机理比较被认同的是Koshland的"诱导契合"学说,其主要内容是:当底物结合到酶的活性部位时,酶的构象有一个改变.催化基团的正确定向对于催化作用是必要的.底物诱导酶蛋白构象的变化,导致催化基团的正确定位与底物结合到酶的活性部位上去.2 应用于染整工业的生物酶的种类生物酶技术应用于染整加工主要有两个方面:(1)天然纤维织物的前处理加工,用生物酶去除纤维或织物上的杂质,为后续染整加工创造条件.(2)织物的后整理加工,用生物酶去除纤维表面的绒毛,或使纤维减量,以改善织物的外观,手感和风格.目前应用的生物酶主要有以下几种.2.1果胶酶果胶酶主要是由果胶裂解酶,聚半乳糖醛酸酶,果胶酸盐裂解酶和果胶酯酶组成.果胶物质是高度酯化的聚半乳糖醛酸.果胶酶作用于果胶物质时,果胶裂解酶,聚半乳糖醛酸酶,果胶酸盐裂解酶直接作用于果胶聚合物分子链内部的配糖键上,而果胶酯酶则使聚半糖醛酸酯水解,为聚半乳糖醛酸酶和果胶酸盐裂解酶创造更多的位置.2.2脂肪酶脂肪酶能将脂肪水解成甘油和脂肪酸,脂肪酸进一步进行B一氧化,每次脱下一个C2物,生成乙酰COA(N—环己基辛基胺),进入TCA(三羧酸)环彻底氧化或进入乙醛酸环合成糖类.2.3蛋白酶由微生物分泌的蛋白酶因菌种不同而异,例如枯草杆菌分泌明胶酶和酪蛋白酶,可以水解明胶和酪蛋白;费氏链酶菌分泌角蛋白酶,可以水解动物的毛,角,蹄的角蛋白.蛋白酶将蛋白质分解成肽,再经肽酶水解成氨基酸.2.4纤维素酶纤维素酶是一个多组分酶体系,纺织工业中应用的纤维素酶大多数是由木酶属真菌制造的.纤维素酶中的纤维素二糖水解酶又称为外切纤维素酶,由CHB I和CHB II两种酶组成,而内切葡聚糖酶,又称为内切纤维素酶,至少由5种纤维素酶(EG I,EG II,EG HI,EG IV,EG V)组成.此外,还有13一葡萄糖醛酶.这些纤维素酶在纤维素的水解中具有协同作用.有关酶的认识★徐磊 何晟娴在学习了有关酶的内容后,我们了解到酶是一种非常重要的物质,没有酶,就没有现在的社会.众所周知,酶的活性会影响到各种化学反应,因此如何控制好酶所处的环境因素,对酶的催化作用右着至关重要的影响.下面我就来深入研究一下影响酶活性的因素.酶是一种活性蛋白质.因此,一切对蛋白质活性有影响的因素都影响酶的活性.酶与底物作用的活性,受温度,pH值,酶液浓度,底物浓度,酶的激活剂或抑制剂等许多因素的影响.(一) 温度大曲和麸曲的酶活性,在低温干燥的条件下,可以得到良好的保存.酶的催化作用,只有在一定温度下才能表现出来.酶的作用速度与温度的关系为:当酶蛋白没有因受热而变性时,温度每升高10℃,反应速度增加一倍左右[13].通常酶的作用速度随温度升高而加速,但温度升高到一定限度后,酶的活性就要钝化,直至完全失活.在酿酒生产中,酶作用的最适温度,应根据生产日的不同而选择.例如,在制备米曲汁糖液时,要求尽快糖化,其最适温度可控制在55—60℃;如用于白酒发酵,发酵期可长达4—5天乃至数月.酿酒中为保持酶活性作用的持久,必须坚持低温入池,低温发酵醇.(二) pH值pH值可改变底物的带电状态,从而影响底物分子与酶的结合.各种酶的特异性表明,酶的活动中心只能结合带某种电荷的离子,包括正电,负电或两性电荷.例如,胃蛋白酶只作用蛋白质的正电离子;胰蛋白酶只作用蛋白质的负电离子;而木瓜蛋白酶只作用蛋白质的两性离子,所以,木瓜蛋白酶最适pH值和它的等电点相同,pH值为5—6.酶分子具有两性电解质的性质,同时pH值也改变了酶分子的带电状态,特别是改变了酶活力中心上有关基团的电离状态.当在某一pH时,酶分子的活动中心,既存在一个带正电的基团,又存在一个带负电的基团,这时,酶与底物结合最容易;当pH偏高或偏低时,其活动中心只带有一种电荷,就会使酶与底物的结合能力降低.例如,蔗糖酶当处于等电点时,才具有酶活性,而在等电点的偏酸或偏碱的一侧,酶活性则降低甚至完全丧失.又如,糖化酶作用的最适pH值在4.5左右,这个最适pH值即为该酶的等电点,高于或低于这个pH值,对糖化酶的作用都不利.酒醅是在酸性环境下糖化发酵的,当酒醅的pH值在4.5以下,糖化酶则钝化失活,如继续变酸,则逐渐成为不能糖化发酵的死醅;反之,当用石灰水中和酸度至pH4.5以上,甚至呈强碱性时,糖化酶也将发生钝化,直至完全失去活性.通常酒醅在发酵过程中是逐步生酸的,所以掌握酒醅的入池酸度应在pH4.5以上.在正常发酵生酸时,要逐步调整到pH4.5.由于各种有机酸的氢离子解离度不同,通常化验酒醅所测定的酸度,是以毫克当量/10克醅(以乙酸计)表示,而实际酒醅中的酸度来源是以乳酸为主,包括醋酸等多种有机酸的混合物.更确切地说,化验酒醅的入池pH值,比化验酒醅的入池酸度更为有利.酒化酶是酒精发酵一类酶系列的总称,酵母在进行酒精发酵时,同样存在一个最适pH值的问题,酸度常常表现为对酵母的生长和发酵有极大的抑制作用.在所有的挥发或不挥发的有机酸中,越是高级脂肪酸,对酵母的毒性越大.生产实践证明:酒醅或发酵醪的酸度越大,酒精发酵越不旺盛.(三) 酶的浓度和底物浓度酶与底物浓度的关系,一般来说,当酶的浓度较小,底物浓度大大高于酶,则酶的浓度与反应速度成正比;当底物浓度一定时,酶的浓度继续增加到一定值以后,其反应速度并不加快.由于上述关系,过大的增加用曲量是不能收到预期效果的.实践证明,曲大,酵母大,会使发酵前火猛,升温高,生酸快,糖化和发酵作用过早停止;如用曲量太小,则发酵迟缓,酒醅不容易发透,材料干硬,对生产也是不利的.因此,制造白酒使用曲和酵母,必须根据质量,酌情使用,不要贪多.白酒酿造有淀粉浓度大,升温高,酸度大,发酵周期长等特点,因此要求所采用的糖化酶及酒化酶等,应具有耐温,耐酸,耐酒精,酶活性作用持久等特性.一般固态或液态发酵的入池淀粉浓度为14—18%,求战清杂清茶清茬发酵淀粉浓度高达30%以上,因此,在发酵过程中要求糖化酶和酒化酶等具有一定的热稳定性.糖化酶和酒化酶的热稳定性越好,醇活性越不容易受破坏,发酵作用也进行得越彻底.酒醅发酵要产生一定的酸度,而且酸度随温度升高而增加.为了保持酶活性在酸性环境下不致钝化失活,要求糖化酶及酒化酶等具有较大的耐酸特性.一般黑曲霉的糖化酶,比黄曲霉的糖化酶耐酸性更好.所以,近几年来,多以黑曲霉代替黄曲霉作糖化曲酿酒.另外,白酒发酵有较长的发酵周期,因此,要求酶的作用性质具有持久性.对糖化酶要求有前糖化力和后糖化力,即要求有较高的总糖化力.对酒化酶,要求发酵均衡持久,这样,发酵才能有后劲.总之,酶对于生物的生命活动及人类的生活有着重要的作用.酶在食品工业中的应用★邵聿文酶用于酿酒啤酒是以麦芽为原料,经糖化发酵而成的酒精饮料.麦芽中含有发酵所必需的各种酶类.采用微生物淀粉酶,蛋白酶,β-淀粉酶,β-葡聚酶等酶制剂,可补充酶活力的不足.果酒酿造中采用酸性蛋白酶,淀粉酶,果胶酶可消除浑浊,改善破碎果的榨汁操作.白酒生产中采用糖化酶代替麸曲可使出酒率提高2%~7%,这既能节约粮食,又可简化设备,节省厂房.酶用于肉类和鱼类加工(1)改善组织,嫩化肉类酶技术可以促酶用于肉类和鱼类加工 (1)改善组织,嫩化肉类使肉类嫩化.牛肉及其他质地较差的肉(如老动物肉),结缔组织和肌纤维中的胶原蛋白质及弹性蛋白质含量高且结构复杂.胶原蛋白质是纤维蛋白,同副键连接成为具有很强机械强度的组成,这种交联键可分成耐热的和不耐热的两种.幼动物的胶原蛋白中,不耐热交联键多,一经加热即行破裂,肉是得嫩;而老动物的肉因耐热键多,烹煮时软化较难,因而肉质显得粗糙,难以烹调,口感亦差.采用蛋白酶可以将肌肉结缔组织中胶原蛋白分解,从而使肉质嫩化.作为嫩化剂的蛋白酶可以分为两类:最常用的一类是植物蛋白酶,另一类是微生物蛋白酶. (2)转化废弃蛋白 将废弃的蛋白,如杂鱼,动物血,碎肉等用蛋白酶水解,抽提其中蛋白质以供食用或用作饲料,是增加人类蛋白质资源的一项有效措施.其中以杂鱼及鱼厂废弃物的利用最为瞩目.海洋中许多鱼类因其色泽,外观或味道欠佳等原因,都不能食用,而这类水产却高达海洋水产的80%左右.采用这项生物技术新成果,使其中绝大部分蛋白质溶解,经浓缩干燥可制成含氮量高,富含各种水溶性维生素的产品,其营养不低于奶粉,可掺入面包,面条中等食用,或用作饲料,其经济效益十分显著.(3)其他方面的应用 用酸性蛋白酶在pH值呈中性条件下处理解冻鱼类,可以脱腥.现今开发利用碱性蛋白酶水解动物脱色来制造无色血粉,作为廉价而安全的补充蛋白资源,这一技术已用于工业化生产. 酶用于果蔬加工(1)水果罐头加工 制作桔子罐头时需除桔瓣囊衣,过去使用碱处理法,耗水量大,又费工时.现采用黑曲霉产生的半纤维素酶,果胶酶和纤维素酶的混合物,可很好地除去桔瓣囊衣,而避免上述缺点.桔子罐头常发白色浑浊,这是同桔肉中橙皮苷造成的.采用橙皮苷酶,可将橙皮苷水解成为水溶性的橙皮素,从而消除桔子罐头的白浊现象.桃果实含有红色花青素,罐藏时同金属离子作用而呈紫褐色.采用花青素酶处理桃酱,葡萄汁等,即可脱色而提高经济价值.这是因为花青素酶可以水解花青色素,使之变为无色物质.(2)柑桔类脱苦 柑桔类脱苦问题历来是果品加工中的一大问题.桔子中的柠檬苦素是引起桔汁产生苦味的原因,利用球形节杆菌固定化细胞的柠檬酶处理即可消除苦味.ATP的功能及其它★刘珅兰ATP的功能ATP结构式是:A—P～P～P它是一种含有高能磷酸键的有机化合物,它的大量化学能就储存在高能磷酸键中.ATP是生命活动能量的直接来源,但本身在体内含量并不高.人体预存的ATP能量只能维持15秒,跑完一百公尺后就全部用完,不足的继续通过呼吸作用等合成ATP.无氧代谢肌肉中储藏着多种能源物质,主要有三磷酸腺苷(ATP),磷酸肌酸(CP),肌糖元,脂肪等.剧烈运动时,体内处于暂时缺氧状态,在缺氧状态下体内能源物质的代谢过程,称为无氧代谢.它包括以下两个供能系统.①非乳酸能(ATP—CP)系统——一般可维持10秒肌肉活动 无氧代谢 ②乳酸能系统—一般可维持1~3分的肌肉活动.非乳酸能(ATP—CP)系统和乳酸能系统是从事短时间,剧烈运动肌肉供能的主要方式.ATP释放能量供肌肉收缩的时间仅为1~3秒,要靠CP分解提供能量,但肌肉中CP的含量也只能够供ATP合成后分解的能量维持6~8秒肌肉收缩的时间.因此,进行10秒以内的快速活动主要靠ATP—CP系统供给肌肉收缩时的能量.乳酸能系统是持续进行剧烈运动时,肌肉内的肌糖元在缺氧状态下进行酵解,经过一系列化学反应,最终在体内产生乳酸,同时释放能量供肌肉收缩.这一代谢过程,可供1~3分左右肌肉收缩的时间.有氧代谢有氧代谢是在氧充足的条件下,肌糖元或脂肪彻底氧化分解,最终生成CO2和H2O,同时释放大量的分解代谢,称为有氧氧化系统.有氧运动体育运动加速体内能源物质的消耗,促进体内物质的分解与合成,使组织细胞得到比原有水平更多的营养补充,有机体获得更加旺盛的活动能力,从而使身体不断发展,完善,这就是体育锻炼促进身体健康发展的基本道理.经过一段时间休息后,体内能源物质可以恢复甚至超过原有水平,这种变化称为超量恢复.出现超量恢复的程度和时间的早晚取决于运动量的大小.在一定范围内运动量越大,体内能源物质消耗越多,超量恢复的幅度也越大,但所需的时间也长,在身体出现超量恢复阶段,进行第二次适宜的运动与休息,可以逐步提高人体的能量供应水平,从而不断提高人体运动能力.长时间的运动是在有氧代谢的条件下进行的,要靠脂肪的代谢提供能量,因此,有氧运动是消耗脂肪达到减肥目的的有效方法..人体的无氧代谢能力主要取决于以下三个方面:①肌肉中ATP,CP的含量及分解速度;②肌糖元的无氧酵解速度及血液对乳酸的缓冲能力;③神经,肌肉对缺氧和乳酸堆积的耐受能力.无氧代谢能力是速度素质的重要基础.体育课发展无氧代谢能力的方法,一般采用间歇性练习和持续性练习.间歇练习主要发展ATP—CP系统的供能能力.一般每次练习在30秒以内,进行1~3分的积极性休息,再进行适宜练习,可以提高速度素质.持续练习主要发展乳酸系统的供能力.一般每次练习在30秒以上,每次休息时间较短,可以提高速度耐力.采用较低或中等运动强度,持续时间较长的练习,由于机体可以得到充足的氧供应,进行有氧氧化供能,所以,可以提高有氧代谢能力,从而提高心肺功能.运动中机体供能的方式可分两类:一类是无氧供能,即在无氧或氧供应相对不足的情况下,主要靠ATP,CP分解供能和糖元无氧酵解供能(即糖元无氧的情况下分解成为乳酸同时供给机体能量).这类运动只能持续很短的时间(约 l一3分钟).800米以下的全力跑,短距离冲刺都属于无氧供能的运动.另一类为有氧供能,即运动时能量主要来自糖元(脂肪,蛋白质)的有氧氧化.由于运动中供氧充分,糖元可以完全分解,释放大量能量,因而能持续较长的时间.这类运动如5000米以上的跑步,1500米以上的游泳:慢跑,散步,迪斯科,交谊舞,自行车,太极拳等都属于这类运动.由此,我们可以得到一个简单的启示:即大强度的运动不可能持续很长时间,总的能量消耗较少,因而不是理想的减肥运动方式;而强度较低的运动由于供氧充分,持续时间长,总的能量消耗多,更有利于减肥.减肥的最终目的是消耗体内过多的脂肪,而不是减少水分或其它成分.维持体温与细胞呼吸的关系观点1★姜轶群·体温从哪里来 人体热量的主要来源是食物.食物中的糖类,脂肪和蛋白质在体内氧化分解,产生能量.这种氧化方式,就像燃烧柴草或煤炭一样.据计算,1克蛋白质氧化后能产生4.1千卡的热量;1克糖也是4.1千卡;1克脂肪呢 多达9.3千卡.肌肉是最大的产热器官,一般可占全身产热的30%.如果长时间地连续收缩肌肉,产热量就更多.肝脏产热也不少,约占全身产热量的12%左右.·怎样维持稳定的体温 体温是机体内环境的一个重要理化因素.正常人的体温变动于36℃-37.5℃之间,这对于维持细胞正常功能极其重要,因为细胞内进行的化学反应受温度的影响,如果体温降低,细胞的新陈代谢活动和功能将受到抑制,当体温降至33℃时人就会丧失意识;体温升高则增强细胞内的化学反应,但当体温超过42℃时会引起细胞内的酶及其他蛋白质变性,导致细胞损伤,体温达43℃时生命活动将停止.因此,为了保持细胞适当的温度环境,以维持机体的最佳功能,人体必须有一套精细的调节机制,以调节机体的产热和散热过程,并使两者维持平衡.机体的产热与散热平衡是在体温调节中枢———下丘脑的调节下达到的,其调节作用类似恒温器的原理.下丘脑有一规定的温度,称为调定点,约为37℃.皮肤上的温度感受器能感受环境温度的变化,内脏器官和中枢神经中的温度感受器能感受血液温度的变化,两类感受器都能把感受到的温度变化的信息及时报告下丘脑,当体内温度高于或低于调定点温度时,下丘脑发出传出神经冲动,到产热器官和散热器官,调整它的活动,使产热和散热重新得到平衡,甚至当环境温度的变化还没有引起体内温度变化时,下丘脑就能根据皮肤温度感受器传来的环境温度变化的信息,提前调整产热和散热器官的活动,以适应环境温度的变化.(以上是查阅网上的资料)·维持体温与细胞呼吸的关系 因为细胞呼吸,无论是有氧呼吸还是无氧呼吸都是一个分解葡萄糖等有机物同时释放能量产生ATP的过程.从上面的资料中可以看出,人或是恒温动物的体温的维持都需要大量的热能.而在细胞内,1mol葡萄糖彻底氧化分解以后,可以使1161KJ左右的能量储存在ATP中,其余的能量则以热能的形式散失,即约有1709KJ的能量以人能的形式散失了,所以可以提供人体维持体温的人能应该就来源于此了,这部分热能可以直接用于提升体温.呼吸作用产生的ATP水解时也会产生能量(是由高能磷酸键释放的能量,达30.54KJ/mol),这部分的能量除了维持各项生命活动(大概是细胞中的各个生化反应的进行)之外,还有一部分也能转化成热能,用于提升体温.·结论人,鸟类和哺乳动物能保持体温相对稳定所需的热量是来自细胞呼吸,和ATP的水解的部分能量,而体温维持相对稳定还需要复杂的调节机制(既下丘脑就能根据皮肤温度感受器传来的环境温度变化的信息,提前调整产热和散热器官的活动,以适应环境温度的变化.)观点2★龚宇月对于这个问题,我的回答是:人(还有鸟类和哺乳类)能保持体温的相对稳定与细胞呼吸有着密切的关系,也是细胞能够正常呼吸的关键,对细胞呼吸有重要作用.同时,细胞的呼吸也促进了体温的维持.在维持体温的过程中,也需要AT P水解供能.无论是有氧呼吸还是无氧呼吸都需要酶的参与,细胞呼吸不能离开酶的催化,而酶的催化作用必须在比较温和的条件下进行,即达到最适温度和PH值.温度太高或太低都会对酶的活性产生不利的影响.拿人来说,37摄氏度是人的正常体温,也是酶的最适温度,如果没有这个特定的体温,酶的活性就会降低甚至失去活性,进而使得催化呼吸作用的能力下降,影响到细胞呼吸的数量.如果一个人发高烧了,他往往还会伴随着呼吸的困难.这可见体温的维持对细胞的呼吸有着重要的影响.可以说体温的维持是细胞进行呼吸作用的前提,细胞的呼吸离不开体温的维持.另一方面,在细胞的呼吸作用下,葡萄糖等有机物氧化分解,同时释放出能量.这些能量只有一部分储存在ATP中,其余很大一部分都以热量的形式向外散失.散失的热量中有一部分在维持体温方面也做出了贡献,给人体提供了热能,使体温能够保持一定的数值.这些热能虽然不是细胞呼吸主动提供给整个身体的,但他们也从一个侧面说明了细胞呼吸能够维持体温恒定.另外,在体温的维持中,ATP也起到了一些必不可少的作用,我认为它相当于维持体温与细胞呼吸的"中介所",体温的维持离不开ATP的水解供能.ATP分子高能磷酸键中的能量的主要来源是呼吸作用.呼吸作用在分解有机物的同时释放出能量,合成许多ATP.而ATP是直接提供给细胞生命活动以能量的有机物.维持体温也是细胞活动的一项基本的生命活动,需要消耗能量.ATP也可以被利用将其他能量转化为热能,而这些热能就是用来维持体温的.因此,在维持体温方面,ATP也有它的作用,也是不可少的.同时ATP的合成与水解供能也说明了细胞呼吸能促进体温的维持.综上所述,细胞呼吸与体温维持是互相促进,互相补充,密不可分的.没有细胞呼吸就没有体温的维持,同样没有体温的维持也就没有细胞呼吸.人的体温为什么是37℃ ★沈浩寒带的南极企鹅和热带撒哈拉沙漠的骆驼,它们的体温同样是37℃上下.为何进化偏偏选择了37度 每个人和周围的人都有着这样或者那样的不同,比如年龄,身高,体重……但是在一个数字上,大家都一样,那就是体温37℃.真是不可思议,我们的体温竟然会如此相似:不论是住在北极冰天雪地下的因纽特人,栖身于非洲伊图里森林的俾格米人,或是北京故宫里面的工作人员,把温度计放在他们的舌头下,量出来的体温全都一样.不管是黄种人,黑种人,棕种人或是白种人,高或矮,胖或瘦,老或少,男或女,他们的体温依然是37℃.无论是刚满月的婴儿,二十岁的运动员,或是百岁老人,体温也都相同. 同时,我们的体温还有个性质,就是维持基本恒定.任凭你的肌肉发达或萎缩,牙齿正在生长或已经掉落,感受压力而心跳加倍,呼吸急促而胸口起伏,不自主的发抖,或汗如雨下,但是体温仍然可以保持不变.体温只要比正常值有0.5℃的变化,就会让你感到不舒服.如果体温比正常值上升或下降了1℃,你就可能需要赶快去挂急诊.在体温方面,人和人是如此相似,实在是太奇妙了.呼吸,流汗,排泄以及其它身体的功能都会有节奏地波动,主要的目的就是要维持体温恒定. 37度是平均值严格地说,37只是体温概略的数字,因为身体各部位的温度会略有差别.我们皮肤的温度通常比体内的温度大约低3到4℃,你可以把温度计放在舌头下,或夹在两个指头之间量一量,很会看到差别.口腔和肛门的温度也不相同,后者的温度一般比前者高1℃.此外,由于活动所产生的器官的新陈代谢与血液流动的变化,也会使体温有所改变.即使早在懂得测量体温以前,我们的祖先就已经假设,身体里面最热的部位是心脏,特别是"热血沸腾"的心脏.现在不再这样想了,因为我们发现,和热情最扯不上关系的肝脏,温度在38℃上下,反而荣登人体最热器官的宝座.现在知道,我们的体温不会随着地域改变.然而在一天当中,体温还是会稍有变化的,下午的时候会缓慢上升到最高点,一般会比在夜间最低的温度高出将近1度,所以37℃仅是人体全天体温的平均值. 让我们的体温于大多数情况下保持在正常范围之内的调节机制,是由在我们脑部深处的一个系统所控制,叫做"下视丘".如果下视丘的"体温测量报告"说:身体太冷了!皮下密布交织的小血管——微血管就会收缩,这样可以节省热量;假如它认为太温暖了,微血管就会扩张.同时,激素信息前往汗腺,命令汗腺透过皮肤的毛孔分泌水分,也就是汗水.这时,送 往脑部的讯号会强烈建议:采取行动改变原来的状态,例如穿上衣服,或把衣服脱掉,目的始终都是要保持固定的体温,当然这就是所谓的"抑制作用".进入下视丘的血液供应,可以即时检查这些已完成的调节作用,必要的时候,指示下视丘开始重新设定温度.恒温的进化之谜 哺乳类,鸟类以及其它的温血动物都具有恒定的体温.生物学上把动物分成"恒温动物"和"变温动物"两种.比如我们知道,寒带的南极企鹅和热带撒哈拉沙漠的骆驼,它们的体温同样是37℃上下.这些迥然不同的动物为什么都不约而同地选择了体温恒定的生活方式 鸟类和哺乳类这些恒温动物,具有高新陈代谢率,从体内产生热,它们也具有精巧的冷却机制,可以帮助保持恒定的体温,而变温动物却没有办法做到这一点.但是这 个规则仍有例外;例如,某些温血动物在冬眠期间,可以让自己的体温大幅降低.尽管如此,我们还是要问:大自然为什么会进化出恒温动物 若要保持恒温,需要复杂的脑子对身体进行精密控制,所以在已知的物种中,只有非常小比例的生物采取这种进化过程.至于为什么这些物种会如此,科学家还没有一个确切的答案,他们所做的解释,都只是一些假说而已.一个假说认为,脑在恒温下运作得最好,所以在长期的自然选择中,恒温的动物被选择下来.当然,脑部简单的低}