细胞生物学习
28页1、细胞生物学习细胞概述与结构物质跨膜运输方式酶促反应与能量转换机制基因表达调控与蛋白质合成细胞增殖、分化与凋亡现代生物技术在细胞生物学中应用目录01细胞概述与结构细胞是生物体的基本结构和功能单位。细胞的发现历程:从罗伯特胡克首次描述细胞,到施莱登和施旺提出细胞学说,再到魏尔肖总结出“所有细胞都来自先前存在的细胞”的观点,人类对细胞的认识逐渐深入。细胞定义及发现历程无核膜包裹的细胞核,遗传物质集中在一个没有明确界限的区域,称为拟核;细胞器只有核糖体;细胞壁主要成分为肽聚糖。有核膜包裹的细胞核,遗传物质存在于染色体上;有多种细胞器,如线粒体、叶绿体、内质网等;细胞壁主要成分为纤维素和果胶。原核与真核细胞区别真核细胞原核细胞 细胞膜、质、核结构功能细胞膜主要由脂质和蛋白质组成,具有保护细胞、控制物质进出、进行细胞间信息交流等功能。细胞质包括基质和各种细胞器,是细胞进行新陈代谢的主要场所。细胞核控制细胞的遗传和代谢活动,是细胞的“控制中心”。其中,染色体是遗传物质的载体,DNA是遗传信息的携带者。02物质跨膜运输方式简单扩散物质从高浓度一侧向低浓度一侧的跨膜运输方式,不消耗能量,如氧气、二氧化碳
2、、氮气等气体的跨膜运输。易化扩散在膜蛋白的帮助下,非脂溶性物质或带电离子顺浓度梯度和/或电位梯度进行的跨膜转运,包括经通道易化扩散和经载体易化扩散两种类型。被动运输:简单扩散与易化扩散主动运输:钠钾泵工作原理一种特殊的载体蛋白,具有ATP酶活性,能够利用ATP水解产生的能量,将钠离子从细胞内转运到细胞外,同时将钾离子从细胞外转运到细胞内。钠钾泵当钠钾泵与ATP结合时,其构象发生变化,形成具有高亲和力的钠离子结合位点。随后,钠离子与泵结合并被转运到细胞外。同时,钾离子与泵的另一侧结合并被转运到细胞内。完成转运后,钠钾泵恢复原始构象并释放ATP。工作原理细胞质膜内陷形成小窝,包裹物质,然后小窝从质膜上分离下来形成膜泡,进入细胞内部。内吞的物质可以是固体颗粒、液体或质膜上的物质。内吞作用细胞内的大分子物质被包裹在膜泡内,通过与质膜的融合将物质释放到细胞外部的过程。外排作用与内吞作用相反,是将细胞内的物质排出到细胞外。外排作用膜泡运输:内吞外排过程03酶促反应与能量转换机制在细胞呼吸和光合作用等过程中,ATP合成酶利用质子梯度或化学渗透等机制驱动ATP的合成。ATP作为细胞内能量传递的“货币”
3、,为各种生命活动提供能量。ATP合成酶是一种位于细胞膜上的酶,能够催化ADP和磷酸根离子合成ATP。ATP合成酶在能量转换中作用呼吸链是由一系列酶和辅因子组成的电子传递链,能够将还原当量从供体传递给受体。在呼吸链中,电子从NADH或FADH2等还原当量传递给氧,同时伴随着质子的跨膜转运,形成质子梯度。氧化磷酸化是指利用呼吸链产生的质子梯度驱动ATP合成的过程。通过ATP合成酶的作用,ADP和磷酸根离子结合形成ATP。呼吸链和氧化磷酸化过程光反应是光合作用的第一阶段,发生在类囊体膜上。它包括水的光解和NADPH的形成,以及ATP的合成。暗反应是光合作用的第二阶段,发生在叶绿体基质中。它包括CO2的固定和还原,以及有机物的合成。在光反应中,光合色素吸收光能并驱动电子传递链,最终将电子传递给NADP+形成NADPH。同时,光合磷酸化作用利用光能合成ATP。在暗反应中,利用光反应产生的NADPH和ATP,将CO2还原为有机物。这一过程包括卡尔文循环等步骤,最终合成葡萄糖等有机物。光合作用中光反应和暗反应04基因表达调控与蛋白质合成转录以DNA的一条链为模板,以核糖核苷酸为原料,在DNA解旋酶、
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