草酰乙酸的参与的反应
草酰乙酸既是一种α-酮酸也是一种β-酮酸,它同时具有两种官能团的性质。
作为α-酮酸,其酮基碳可受亲核进攻,例如:
草酰乙酸发生 C-α 转氨基作用,得到天冬氨酸;
草酰乙酸与乙酰CoA缩合,得柠檬酸。这是三羧酸循环中的关键反应之一,一般认为是启动循环的一步;
作为β-酮酸,草酰乙酸稳定性不强,易脱羧。例子有:
苹果酸在苹果酸酶催化下经过草酰乙酸,发生氧化脱羧生成丙酮酸;
糖异生中,草酰乙酸在磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶作用下转变为磷酸烯醇式丙酮酸;
羧化 丙酮酸在丙酮酸羧化酶催化下转化为草酰乙酸,这是三羧酸循环的一个重要回补途径,该反应需要生物素作辅酶,消耗一分子ATP;
苹果酸在苹果酸脱氢酶作用下被NAD+氧化脱氢生成草酰乙酸,再生的草酰乙酸可再次进入三羧酸循环用于柠檬酸的合成。
因为线粒体内膜上缺乏相应的转运蛋白。
然后草酰乙酸跨内膜转运一般有以下几种我简单说一下:
1、苹果酸-天冬氨酸穿梭途径中,草酰乙酸脱氢形成苹果酸进入线粒体基质侧,或转氨形成天冬氨酸从基质侧进入溶胶。
2、三羧酸转运体系,也就是柠檬酸-苹果酸-丙酮酸穿梭途径,草酰乙酸形成苹果酸或进一步形成丙酮酸进入线粒体基质侧,或同乙酰辅酶a合成柠檬酸进入胞质溶胶。
3、乙醛酸循环里草酰乙酸还可以通过多步反应形成琥珀酸进入线粒体,又通过柠檬酸循环形成草酰乙酸。
三羧酸循环的一个环节。是在苹果酸脱氢酶的催化下由苹果酸生成的,它与乙酰辅酶A缩合生成柠檬酸,开始新的循环。在丙酮酸羧化酶的作用下,由丙酮酸与CO2生成,另外,也在转氨酶(EC 2.6.1.1)的作用下由天冬氨酸生成。已知也可作为琥珀酸脱氢酶的抑制剂。
扩展资料:
草酰乙酸既是一种α-酮酸也是一种β-酮酸,它同时具有两种官能团的性质。
作为α-酮酸,其酮基碳可受亲核进攻,例如:草酰乙酸发生 C-α 转氨基作用,得到天冬氨酸;草酰乙酸与乙酰CoA缩合,得柠檬酸。这是三羧酸循环中的关键反应之一,一般认为是启动循环的一步;作为β-酮酸,草酰乙酸稳定性不强,易脱羧。
例子有:苹果酸在苹果酸酶催化下经过草酰乙酸,发生氧化脱羧生成丙酮酸;糖异生中,草酰乙酸在磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶作用下转变为磷酸烯醇式丙酮酸。
线粒体的化学组分主要包括水、蛋白质和脂质,此外还含有少量的辅酶等小分子及核酸。蛋白质占线粒体干重的65-70%。线粒体中的蛋白质既有可溶的也有不溶的。可溶的蛋白质主要是位于线粒体基质的酶和膜的外周蛋白;不溶的蛋白质构成膜的本体,其中一部分是镶嵌蛋白,也有一些是酶。
线粒体中脂类主要分布在两层膜中,占干重的20-30%。在线粒体中的磷脂占总脂质的3/4以上。同种生物不同组织线粒体膜中磷脂的量相对稳定。含丰富的心磷脂和较少的胆固醇是线粒体在组成上与细胞其他膜结构的明显差别。
参考资料来源:百度百科——草酰乙酸
天冬氨酸生成:天冬氨酸在转氨酶的催化下,生成草酰乙酸。
1、生成天冬氨酸:在转氨酶的催化下生成天冬氨酸。
2、间接的去路:三羧酸循环中,每一分子的乙酰CoA需要一分子的草酰乙酸参与,虽然理论上草酰乙酸由苹果酸氧化后再生,但是三羧酸循环中,很多中间产物用于合成脂肪酸和氨基酸等物质,间接消耗了草酰乙酸。
扩展资料
产品用途:
可用作聚烯烃、PVC塑料的爽滑剂、抗静电剂、脱模剂,颜料、染料等分散剂,印刷油墨的添加剂三羧酸循环的一个环节。是在苹果酸脱氢酶的催化下由苹果酸生成的,它与乙酰辅酶A缩合生成柠檬酸,开始新的循环。
在丙酮酸羧化酶的作用下,由丙酮酸与CO2生成,另外,也在转氨酶(EC 2.6.1.1)的作用下由天冬氨酸生成。已知也可作为琥珀酸脱氢酶的抑制剂。
OAA和MA对菠菜叶片和完整叶绿体光合作用显示,当叶片切块在20μmol/L的OAA存在时,其叶片的光合放氧速率增加了89%,经OAA处理的离体完整叶绿体的光合放氧速率增加了72%;当反应体系中存在有较高浓度的NaHCO3时,OAA的作用不明显。
叶片经20 μmol/L的MA处理后,叶片光合放氧速率比对照高127%。用CO2分析仪观测了处理后叶片的净光合速率(Pn),结果显示,OAA和MA处理后的叶片Pn值分别是对照的117%和111%。对在C3植物中建立C4微循环系统来提高光合作用效率的可能性进行了讨论。
参考资料来源:百度百科-草酰乙酸
糖酵解可以反应成丙酮酸,草酰乙酸由磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化,消耗1个ATP,变成磷酸烯醇式丙酮酸,然后再由丙酮酸激酶催化生成丙酮酸。
丙酮酸在丙酮酸羧化酶催化下转化为草酰乙酸,这是三羧酸循环的一个重要回补途径,该反应需要生物素作为辅基,消耗一分子ATP。
苹果酸在苹果酸脱氢酶作用下被NAD+氧化脱氢生成草酰乙酸,再生的草酰乙酸可再次进入三羧酸循环用于柠檬酸的合成。
扩展资料:
丙酮酸在空气中颜色变暗。加热时缓慢聚合,富有反应性,容易与氮化物、醛、卤化物、磷化物等反应,参与生物体的糖代谢、胶质、氨基酸、蛋白质等的生化合成、代谢、醇的发酵等。
当用力时,在肌肉中被还原为乳酸,休息时再次氧化并部分转变为糖原,丙酮酸是人体的一种成分,在人体内主要参与糖、脂肪等的代谢,也是碳水化合物代谢的中间产物之一。
具体过程如下,1糖酵解:葡萄糖→6-磷酸葡萄糖→6-磷酸果糖→1,6-二磷酸果糖→3-磷酸甘油醛(二羟丙酮磷酸)→1,3-二磷酸甘油醛→3-磷酸甘油醛→2-磷酸甘油酸→磷酸烯醇式丙酮酸→烯醇式丙酮酸→丙酮酸。
2三羧酸循环:草酰乙酸+CH3CoA→柠檬酸→顺乌头酸→异柠檬酸→草酰琥珀酸→α酮戊二酸→琥珀酰-CoA→琥珀酸→延胡索酸→苹果酸→草酰乙酸
不饱和的一元醇类,属脂溶性维生素。由于人体或哺乳动物缺乏维生素A时易出现干眼病,故又称为抗干眼醇。 已知维生素A有 A1和 A2两种,A1存在于动物肝脏、血液和眼球的视网膜中,又称为视黄醇,天然维生素A主要以此形式存在。A2主要存在于淡水鱼的肝脏中。维生素A1是一种脂溶性淡黄色片状结晶,熔点64℃,维生素A2熔点17~19℃,通常为金黄色油状物。维生素A是含有β-白芷酮环的多烯醇。维生素A2的化学结构与A1的区别只是在β-白芷酮环的3,4位上多一个双键。维生素A分子中有不饱和键,化学性质活泼,在空气中易被氧化,或受紫外线照射而破坏,失去生理作用,故维生素 A的制剂应装在棕色瓶内避光保存。不论是A1或A2,都能与三氯化锑作用,呈现深蓝色,这种性质可作为定量测定维生素A的依据。许多植物如胡萝卜、番茄、绿叶蔬菜、玉米含类胡萝卜素物质,如α、β、γ-胡萝卜素、隐黄质、叶黄素等。其中有些类胡萝卜素具有与维生素A1相同的环结构,在体内可转变为维生素A,故称为维生素A原,β-胡萝卜素含有两个维生素A1的环结构,转换率最高。一分子β胡萝卜素,加两分子水可生成两分子维生素A1。在动物体内,这种加水氧化过程由 β胡萝卡素-15,15′-加氧酶催化,主要在动物小肠粘膜内进行。食物中,或由β-胡萝卜素裂解生成的维生素A在小肠粘膜细胞内与脂肪酸结合成酯,然后掺入乳糜微粒,通过淋巴吸收进入体内。动物的肝脏为储存维生素 A的主要场所。当机体需要时,再释放入血。在血液中,视黄醇(R)与视黄醇结合蛋白(RBP)以及血浆前清蛋白(PA)结合,生成R-RBP-PA复合物而转运至各组织。
它是1913年美利坚合众国化学家台维斯从鳕鱼肝中提取得到的。它是黄色粉末,不溶于水,易溶于脂肪、油等有机溶剂。化学性质比较稳定,但易为紫外线破坏,应贮存在棕色瓶中。维生素A是眼睛中视紫质的原料,也是皮肤组织必需的材料,人缺少它会得干眼病、夜盲症等。通常每人每天应摄入维生素A2~4.5mg,不能摄入过多。近年来有关研究表明,它还有抗癌作用。动物肝中含维生素A特别多,其次是奶油和鸡蛋等。
维生素A的主要作用是:①维持一切上皮组织健全所必需。缺乏时,上皮组织干燥、增生、过度角化,抵抗微生物感染的能力降低。例如泪腺上皮分泌停止,能使角膜、结膜干燥,发炎,甚至软化穿孔。皮脂腺及汗腺角化时,皮肤干燥,容易发生毛囊丘疹和毛发脱落。②促进生长、发育及繁殖。缺乏维生素A时,儿童生长发育不良,骨骼成长不良,生殖功能减退。③构成视觉细胞内感光物质的成分。维生素 A在脱氢酶作用下可氧化生成视黄醛,视黄醛与光感受器(视杆细胞和视锥细胞)中不同的视蛋白结合产生各种不同吸收光谱的视色素,如视紫红质、视紫质等。视色素为感光物质,它们吸收光子会引起一连串的物理化学变化,产生感受器电位。这种感受器电位通过视网膜上各种神经细胞转变为脉冲形式的神经冲动,传至大脑,产生视觉。现已知道,视网膜中的视紫红质可以在感光过程中不断地分解与再生并且构成动态平衡。视色素在暗处时,其中的视黄醛以11-顺构型存在,称为11-顺视黄醛,而在感光后则迅速转变为全反型视黄醛。伴随构型的改变,视色素出现褪色反应,并分解为反式视黄醛和视蛋白。反式视黄醛经微光照射,又可重新转变为11-顺视黄醛,并与视蛋白结合形成视紫红质,从而保证视杆细胞能持续感光,出现暗视觉,也就是在微弱光线下可以看到事物的轮廓和形状。但是,组成视紫红质的视蛋白和视黄醛经常不断地进行分解代谢,因此需要不断补充蛋白质和维生素A。倘若维生素A供应不足,杆状细胞中视紫质合成减少,会导致暗视觉障碍——夜盲症。
每天的需求量:
妇女需要0.8毫克。即80克鳗鱼65克鸡肝,75克胡萝卜,125克皱叶甘蓝或200克金枪鱼。
功效:增强免疫系统,帮助细胞再生,保护细胞免受能够引起多种疾病的自由基的侵害。它能使呼吸道、口腔、胃和肠道等器官的黏膜不受损害,维生素A还可明目。
副作用:每天摄入3毫克维生素A,就有导致骨质疏松的危险。长期每天摄入33毫克维生素A会使食欲不振、皮肤干燥、头发脱落、骨骼和关节疼痛,甚至引起流产。
(2)维生素B B族维生素富含于动物肝脏、瘦肉、禽蛋、牛奶、豆制品、谷物、胡萝卜、鱼、蔬菜等食物中。它是一类水溶性维生素,大部分是人体内的辅酶,主要有以下几种。
①维生素B1
B1是最早被人们提纯的维生素,1896年荷兰王国科学家伊克曼首先发现,1910年为波兰化学家丰克从米糠中提取和提纯。它是白色粉末,易溶于水,遇碱易分解。它的生理功能是能增进食欲,维持神经正常活动等,缺少它会得脚气病、神经性皮炎等。成人每天需摄入2mg。它广泛存在于米糠、蛋黄、牛奶、番茄等食物中,目前已能由人工合成。因其分子中含有硫及氨基,故称为硫胺素,又称抗脚气病维生素。它主要存在于种子外皮及胚芽中,米糠、麦麸、黄豆、酵母、瘦肉等食物中含量最丰富,此外,白菜、芹菜及中药防风、车前子也富有维生素B1。提取到的维生素B1盐酸盐为单斜片晶;维生素B1硝酸盐则为无色三斜晶体,无吸湿性。维生素B1易溶于水,在食物清洗过程中可随水大量流失,经加热后菜中B1主要存在于汤中。如菜类加工过细、烹调不当或制成罐头食品,维生素会大量丢失或破坏。维生素B1在碱性溶液中加热极易被破坏,而在酸性溶液中则对热稳定。氧化剂及还原剂也可使其失去作用。维生素B1经氧化后转变为脱氢硫胺素(又称硫色素),后者在紫外光下可呈现蓝色荧光,利用这一特性可对维生素B1进行检测及定量。 维生素B1在体内转变成硫胺素焦磷酸(又称辅羧化酶),参与糖在体内的代谢。因此维生素B1缺乏时,糖在组织内的氧化受到影响。它还有抑制胆碱酯酶活性的作用,缺乏维生素B1时此酶活性过高,乙酰胆碱(神经递质之一)大量破坏使神经传导受到影响,可造成胃肠蠕动缓慢,消化道分泌减少,食欲不振、消化不良等障碍。
②维生素B2
B2又名核黄素。1879年大不列颠及北爱尔兰联合王国化学家布鲁斯首先从乳清中发现,1933年美利坚合众国化学家哥尔倍格从牛奶中提取,1935年德国化学家柯恩合成了它。维生素B2是橙黄色针状晶体,味微苦,水溶液有黄绿色荧光,在碱性或光照条件下极易分解。熬粥不放碱就是这个道理。人体缺少它易患口腔炎、皮炎、微血管增生症等。成年人每天应摄入2~4mg,它大量存在于谷物、蔬菜、牛乳和鱼等食品中。
维生素 B3 是 B 族维生素中人体需要量最多者。它不但是维持消化系统健康的维生素,也是性荷尔蒙合成不可缺少的物质。对生活充满压力的现代人来说,烟酸维系神经系统健康和脑机能正常运作的功效,也绝对不可以忽视。
建议日摄取量:成人的建议每日摄取量是 13 ~ 19mg。孕妇(孕妇产品,孕妇资讯)为20mg;哺乳期妇女则为22mg。
缺乏症: 糙皮病。
食物来源: 全麦制品、糙米、绿豆、芝麻、花生、香菇、紫菜、无花果、乳品、蛋、鸡肉、肝、瘦肉、鱼等。
需要人群:
因胆固醇而烦恼的人增加烟酸的摄取量会有所助益;
当皮肤(皮肤产品,皮肤资讯)对太阳光线特别敏感时,常常是烟酸不足的早期症状;皮炎、脱皮、皮肤粗糙的人需要烟酸;
体内缺乏维生素 B 1 、 B 2 、 B 6 的人因不能由色氨酸自行合成烟酸而需要额外补充;
经常精神紧张、暴躁不安,甚至患精神分裂者补充维生素 B 3 有好处;
糖尿病(糖尿病产品,糖尿病资讯)患者、甲状腺机能亢进者也需要烟酸。
③维生素B5
B5又称泛酸。抗应激、抗寒冷、抗感染、防止某些抗生素的毒性,消除术后腹胀。
④维生素B6
它有抑制呕吐、促进发育等功能,缺少它会引起呕吐、抽筋等症状。包括三种物质,即吡哆醇、吡哆醛及吡哆胺。吡哆醇在体内转变成吡哆醛,吡哆醛与吡哆胺可相互转变。酵母、肝、瘦肉及谷物、卷心菜等食物中均含有丰富的维生素B6。维生素B6易溶于水和酒精,稍溶于脂肪溶剂;遇光和碱易被破坏,不耐高温。维生素B6在体内与磷酸结合成为磷酸吡哆醛或磷酸吡哆胺。它们是许多种有关氨基酸代谢酶的辅酶,故对氨基酸代谢十分重要。
每天的需求量:
人体每日需要量约 1.5~2毫克。食物中含有丰富的维生素B6,且肠道细菌也能合成,所以人类很少发生维生素B6缺乏症。
副作用:日服100毫克左右就会对大脑和神经造成伤害。过量摄入还可能导致所谓的神经病,即一种感觉迟钝的神经性疾病。最坏的情况是导致皮肤失去知觉。
⑤维生素B12
1947年美利坚合众国女科学家肖波在牛肝浸液中发现维生素B12,后经化学家分析,它是一种含钴的有机化合物。它化学性质稳定,是人体造血不可缺少的物质,缺少它会产生恶性贫血症。
维生素B12,即抗恶性贫血维生素,又称钴胺素,含有金属元素钴,是维生素中唯一含有金属元素的,抗脂肪肝,促进维生素A在肝中的贮存;促进细胞发育成熟和机体代谢。它与其他B族维生素不同,一般植物中含量极少,而仅由某些细菌及土壤中的细菌生成。肝、瘦肉、鱼、牛奶及鸡蛋是人类获得维生素B12的来源。商品可从制造某些抗生素的副产品或特殊的发酵制得。维生素B12是粉红色结晶,水溶液在弱酸中相当稳定,强酸、强碱下极易分解,日光、氧化剂及还原剂均易破坏维生素B12。它经胃肠道吸收时,须先与胃幽门部分泌的一种糖蛋白(亦称内因子)结合,才能被吸收。因缺乏“内因子”而导致的B12缺乏,治疗应采用注射剂。脱氧腺苷钴胺素是维生素B12在体内主要存在形式。它是一些催化相邻两碳原子上氢原子、烷基、羰基或氨基相互交换的酶的辅酶。体内另一种辅酶形式为甲基钴胺素,它参与甲基的转运,和叶酸的作用常互相关联,它可以增加叶酸的利用率来影响核酸与蛋白质生物合成,从而促进红细胞的发育和成熟。
缺乏维生素B12时会发生恶性贫血,人体对B12的需要量极少,人体每天约需12μg(1/1000mg),人在一般情况下不会缺少。
⑥维生素B13
化学名:乳酸清
尚未有建议每日摄取量。可防肝病及未老先衰,有助于对多种硬化症的治疗。研究尚未发现有关维生素B13的缺乏症。
现腹痛、腹泻等症。
胃出血。长期大量口服维生素C,会发生恶心、呕吐等现象。同时,由于胃酸分泌增多,能促使胃及十二指肠溃疡疼痛加剧,严重者还可酿成胃黏膜充血、水肿,而导致胃出血。
结石。大量维生素C进入人体后,绝大部分被肝脏代谢分解,最终产物为草酸,草酸从尿排泄成为草酸盐;有人研究发现,每日口服4克维生素C,在24小时内,尿中草酸盐的含量会由58毫克激增至620毫克。若继续服用,草酸盐不断增加,极易形成泌尿系统结石。
痛风。痛风是由于体内嘌呤代谢发生紊乱引起的一种疾病,主要表现为血中尿酸浓度过高,致使关节、结缔组织和肾脏等处发生一系列症状。而大量服用维生素C,可引起尿酸剧增,诱发痛风。
婴儿依赖性。怀孕妇女连续大量服用维生素C,会使胎儿对该药产生依赖性。出生后,若不给婴儿服用大量维生素C,可发生坏血病,如出现精神不振、牙龈红肿出血、皮下出血;甚至有胃肠道、泌尿道出血等症状。
儿童骨科病。儿童大量服用维生素C,可罹患骨科病,且发生率较高。
不孕症。育龄妇女长期大量服用维生素C(如每日剂量大于2克时),会使生育能力降低。
免疫力降低。长期大量服用维生素C,能降低白细胞的吞噬功能,使机体抗病能力下降。
过敏反应。主要表现为皮疹,恶心,呕吐,严重时可发生过敏性休克,故不能滥用。
(4)维生素D
为类固醇衍生物,属脂溶性维生素。维生素D与动物骨骼的钙化有关,故又称为钙化醇。它具有抗佝偻病的作用,在动物的肝、奶及蛋黄中含量较多,尤以鱼肝油含量最丰富。天然的维生素D有两种,麦角钙化醇(D2)和胆钙化醇(D3)。植物油或酵母中所含的麦角固醇(24-甲基-22脱氢-7-脱氢胆固醇),经紫外线激活后可转化为维生素D2。在动物皮下的7-脱氢胆固醇,经紫外线照射也可以转化为维生素D3,因此麦角固醇和7-脱氢胆固醇常被称作维生素D原。在动物体内,食物中的维生素D2和D3可在小肠吸收,经淋巴管吸收入血,主要被肝脏摄取,然后再储存于脂肪组织或其他含脂类丰富的组织中。在人体中的维生素 D主要是D3,来自于维生素D3原(7-脱氢胆固醇)。因此多晒太阳是预防维生素 D缺乏的主要方法之一。维生素D2及D3皆为无色结晶,性质比较稳定,不易破坏,不论维生素D2或D3,本身都没有生物活性,它们必须在动物体内进行一系列的代谢转变,才能成为具有活性的物质。这一转变主要是在肝脏及肾脏中进行的羟化反应,首先在肝脏羟化成 25-羟维生素D3,然后在肾脏进一步羟化成为1,25-(OH)2-D3,后者是维生素D3在体内的活性形式。1,25-二羟维生素 D3具有显著的调节钙、磷代谢的活性(图11)。它促进小肠粘膜对磷的吸收和转运,同时也促进肾小管对钙和磷的重吸收。在骨骼中,它既有助于新骨的钙化,又能促进钙由老骨髓质游离出来,从而使骨质不断更新,同时,又能维持血钙的平衡。由于1,25-二羟维生素 D3在肾脏合成后转入血液循环,作用于小肠,肾小管,骨组织等远距离的靶组织,基本上符合激素的特点,故有人将维生素 D归入激素类物质。维生素D有调节钙的作用,所以是骨及牙齿正常发育所必需。特别在孕妇、婴儿及青少年需要量大。如果此时维生素D量不足,则血中钙与磷低于正常值,会出现骨骼变软及畸形:发生在儿童身上称为佝偻病;在孕妇身上为骨质软化症。1克维生素D为 40000000国际单位。婴儿、青少年、孕妇及喂乳者每日需要量为400~800单位。
维生素D于1926年由化学家卡尔首先从鱼肝油中提取。它是淡黄色晶体,熔点115~118℃,不溶于水,能溶于醚等有机溶剂。它化学性质稳定,在200℃下仍能保持生物活性,但易被紫外光破坏,因此,含维生素D的药剂均应保存在棕色瓶中。维生素D的生理功能是帮助人体吸收磷和钙,是造骨的必需原料,因此缺少维生素D会得佝偻症。在鱼肝油、动物肝、蛋黄中它的含量较丰富。人体中维生素D的合成跟晒太阳有关,因此,适当地光照有利健康。
每天的需求量:0.0005至0.01毫克。35克鲱鱼片,60克鲑鱼片,50克鳗鱼或2个鸡蛋加150克蘑菇。只有休息少的人,才需要额吃些含维生素D的食品或制剂。
功效:维生素D是形成骨骼和软骨的发动机,能使牙齿坚硬。对神经也很重要,并对炎症的抑制作用。
副作用:研究人员估计,长期每天摄入0.025克维生素D对人体有害。可能造成的后果是:恶心、头痛、肾结石、肌肉萎缩、关节炎、动脉硬化、高血压、轻微中毒、腹泻、口渴,体重减轻,多尿及夜尿等症状。严重中毒时则会损伤肾脏,使软组织(如心、血管、支气管、胃、肾小管等)钙化。
(5)维生素E
又名生育酚,是一种脂溶性维生素,主要存在于蔬菜、豆类之中,在麦胚油中含量最丰富。天然存在的维生素E有8种,均为苯骈二氢吡喃的衍生物,根据其化学结构可分为生育酚及生育三烯酚二类(图12),每类又可根据甲基的数目和位置不同,分为α-、β-、γ-和δ-四种。商品维生素E以 α-生育酚生理活性最高。β-及γ-生育酚和 α-三烯生育酚的生理活性仅为α-的40%、8%和20%。维生素E为微带粘性的淡黄色油状物,在无氧条件下较为稳定,甚至加热至200℃以上也不被破坏。但在空气中维生素E极易被氧化,颜色变深。维生素E易于氧化,故能保护其他易被氧化的物质(如维生素A及不饱和脂肪酸等)不被破坏。食物中维生素E主要在动物体内小肠上部吸收,在血液中主要由β-脂蛋白携带,运输至各组织。同位素示踪实验表明,α-生育酚在组织中能氧化成α-生育醌。后者再还原为 α-生育氢醌后,可在肝脏中与葡萄糖醛酸结合,随胆汁入肠,经粪排出。其他维生素E的代谢与α-生育酚类似。维生素E对动物生育是必需的。缺乏维生素E时,雄鼠睾丸退化,不能形成正常的精子;雌鼠胚胎及胎盘萎缩而被吸收,会引起流产。动物缺乏维生素E也可能发生肌肉萎缩、贫血、脑软化及其他神经退化性病变。如果还伴有蛋白质不足时,会引起急性肝硬化。虽然这些病变的代谢机理尚未完全阐明,但是维生素E的各种功能可能都与其抗氧化作用有关。
人体有些疾病的症状与动物缺乏维生素 E的症状相似。由于一般食品中维生素E含量尚充分,较易吸收,故不易发生维生素 E缺乏症,仅见于肠道吸收脂类不全时。维生素E在临床上试用范围较广泛,并发现对某些病变有一定防治作用,如贫血动物粥样硬化,肌营养不良症、脑水肿、男性或女性不育症、先兆流产等,近年来又用维生素E预防衰老。维生素E于1922年由美利坚合众国化学家伊万斯在麦芽油中发现并提取,本世纪40年代已能人工合成。1960年我国已能大量生产。它是无臭、无味液体,不溶于水,易溶于醚等有机溶剂中。它的化学性质较稳定,能耐热、酸和碱,但易被紫外光破坏,因此要保存在棕色瓶中。维生素E是人体内优良的抗氧化剂,人体缺少它,男女都不能生育,严重者会患肌肉萎缩症、神经麻木症等。维生素E广泛存在于肉类、蔬菜、植物油中,通常情况下,人是不会缺少的。
每天的需求量:成人每天的维生素E需要量尚不清楚,但动物实验结果表明,每天食物中有50毫克即可满足需要。妊娠及哺乳期需要量略增。4匙葵花油,100毫克橄榄油,100克花生或30克杏仁加70克核桃含有一天所需的维生素E。
功效:维生素E能抵抗自由基的侵害,预防癌症的心肌梗死。此外,它还参与抗体的形成,是真正的“后代支持者”。它促进男性产生有活力的精子。维生素E是强抗氧化剂,维生素E供应不足会引起各种智能障碍或情绪障碍。小麦胚芽、棉籽油、大豆油、芝麻油、玉米油、豌豆、红薯、禽蛋、黄油等含维生素E较丰富。
副作用:每天摄入200毫克的维生素E就会出现恶心,肌肉萎缩,头痛和乏力等症状。每天摄入的维生素E超过300毫克会导致高血压,伤口愈合延缓,甲状腺功能受到限制。
(6)维生素K
属脂溶性维生素。由于它具有促进凝血的功能,故又称凝血维生素。常见的有维生素K1和K2。K1是由植物合成的,如苜蓿、菠菜等绿叶植物;K2则由微生物合成。人体肠道细菌也可合成维生素K2。现代维生素K已能人工合成,如维生素K3,为临床所常用。维生素K均为2-甲基-1,4-萘醌的衍生物。维生素K1是黄色油状物,K2是淡黄色结晶,均有耐热性,但易受紫外线照射而破坏,故要避光保存。人工合成的K3和K4是水溶性的,可用于口服或注射。临床上使用的抗凝血药双香豆素,其化学结构与维生素K相似,能对抗维生素K的作用,可用以防治血栓的形成。维生素K和肝脏合成四种凝血因子(凝血酶原、凝血因子Ⅶ,Ⅸ及Ⅹ)密切相关,如果缺乏维生素K1,则肝脏合成的上述四种凝血因子为异常蛋白质分子,它们催化凝血作用的能力大为下降。人们已知维生素 K是谷氨酸γ羧化反应的辅因子。缺乏维生素 K则上述凝血因子的γ-羧化不能进行,此外,血中这几种凝血因子减少,会出现凝血迟缓和出血病症。此外,人们公认维生素K溶于线粒体膜的类脂中,起着电子转移作用,维生素 K可增加肠道蠕动和分泌功能,缺乏维生素K时平滑肌张力及收缩减弱,它还可影响一些激素的代谢。如延缓糖皮质激素在肝中的分解,同时具有类似氢化可的松作用,长期注射维生素K可增加甲状腺的内分泌活性等。在临床上维生素 K缺乏常见于胆道梗阻、脂肪痢、长期服用广谱抗菌素以及新生儿中,使用维生素K可予纠正。但过大剂量维生素K也有一定的毒性,如新生儿注射30毫克/天,连用三天有可能引起高胆红素血症。
维生素K于1929年丹麦化学家达姆从动物肝和麻子油中发现并提取。它是黄色晶体,熔点52~54℃,不溶于水,能溶于醚等有机溶剂。维生素K化学性质较稳定,能耐热耐酸,但易被碱和紫外线分解。它在人体内能促使血液凝固。人体缺少它,凝血时间延长,严重者会流血不止,甚至死亡。奇怪的是人的肠中有一种细菌会为人体源源不断地制造维生素K,加上在猪肝、鸡蛋、蔬菜中含量较丰,因此,一般人不会缺乏。目前已能人工合成,且化学家能巧妙地改变它的“性格”为水溶性,有利于人体吸收,已广泛地用于医疗上。
(7)维生素H
生物素,又称维生素H、辅酶R,也属于维生素B族,它是合成维生素C的必要物质,是脂肪和蛋白质正常代谢不可或缺的物质。为无色长针状结晶,具有尿素与噻吩相结合的骈环,并带有戊酸侧链,能溶于热水,不溶于有机溶剂,在普通温度下相当稳定,但高温和氧化剂可使其丧失活性。它存在于肝、蛋黄、奶、酵母等食物中。生物素与酶结合参与体内二氧化碳的固定和羧化过程,与体内的重要代谢过程如丙酮酸羧化而转变成为草酰乙酸,乙酰辅酶A羰化成为丙二酰辅酶A等糖及脂肪代谢中的主要生化反应有关。它也是某些微生物的生长因子,极微量(0.005微克)即可使试验的细菌生长。例如,链孢霉生长时需要极微量的生物素。人体每天需要量约100~300微克。生鸡蛋清中有一种抗生物素的蛋白质能和生物素结合,结合后的生物素不能由消化道吸收;造成动物体生物素缺乏,此时出现食欲不振、舌炎、皮屑性皮炎、脱毛等。然而,尚未见人类生物素缺乏病例,可能是由于除了食物来源以外,肠道细菌也能合成生物素之故。维生素H具有防止白发和脱发,保持皮肤健康的作用。如果将生物素与维生素A、B2、B6、烟酸(维生素B3)一同使用,相辅相成,作用更佳。在牛奶、牛肝、蛋黄、动物肾脏、水果、糙米中都含有生物素。在复合维生素B和多种维生素的制剂中,通常都含有维生素H。
(8)维生素P
维生素P是由柑桔属生物类黄酮、芸香素和橙皮素构成的。在复合维生素C中都含有维生素P,也是水溶性的。它能防止维生素C被氧化而受到破坏,增强维生素的效果。能增强毛细血管壁,防止瘀伤。有助于牙龈出血的预防和治疗,有助于因内耳疾病引起的浮肿或头晕的治疗等。许多营养学家认为,每服用500毫克维生素C时,最少应该同时服用100毫克生物类黄酮。以增强它们的协同作用。在橙、柠檬、杏、樱桃、玫瑰果实中及荞麦粉中含有维生素P。
(9)维生素PP
抗癞皮病维生素 即维生素PP,也称烟酸,化学命名为尼克酸或尼克酰胺,两者能在体内相互转化。烟酸为白色针状结晶,微溶于水;尼克酰胺为白色结晶,易溶于水。药用者一般为尼克酰胺,因尼克酸有一时性血管扩张作用。这种维生素较为稳定,一般烹调不致失活。尼克酰胺在体内与核糖、磷酸、腺嘌呤组成脱氢酶的辅酶Ⅰ及辅酶Ⅱ。这两种辅酶结构中的尼克酰胺部分具有可逆的加氢和脱氢的特性,在生物氧化中起着递氢的作用。糖、脂肪及蛋白质代谢中均需要此类辅酶参加。酵母、花生、肝、鱼及瘦肉中含量丰富,也可工业合成。人体每日需约20毫克。人缺乏此种维生素时,表现为神经营养障碍,初时全身乏力,以后在两手、两颊、左右额及其他裸露部位出现对称性皮炎。大剂量的尼克酸能扩张小血管和降低血胆固醇的含量;临床上常常用以治疗内耳眩晕症、外周血管病、高胆固醇血症、视神经萎缩等。
(10)维生素M
也称叶酸,抗贫血;维护细胞的正常生长和免疫系统的功能,防止胎儿畸形。由喋呤、对氨基苯甲酸及谷氨酸结合而成,富含于蔬菜的绿叶中故名。叶酸是黄色结晶,微溶于水,在酸性溶液中不稳定,易被光破坏。食物在室温下储存,其所含叶酸也易损失。叶酸在体内转变成四氢叶酸,后者是许多种酶的辅酶。四氢叶酸传递一碳基团在化合物之间的交换,这些一碳基团包括甲基(-CH3)、羟甲基(-C啹OH)、甲氧基(-OCH3)、亚胺甲酰基 (-CO-NH)。一碳基团的转换是胆碱、丝氨酸、组氨酸、DNA等生物合成时的必需步骤。人体缺乏叶酸主要表现为白细胞减少,红细胞的体积变大,发生巨细胞性贫血。中性白细胞的分叶数不是正常时平均2~3叶,而是5叶以上的白细胞数显著增加。 人的肠道细菌能合成叶酸,故一般不易发生缺乏病。但当吸收不良,代谢失常或组织需要量过高以及长期使用肠道抑菌药(如磺胺类)等时,皆可引起叶酸缺乏。人体每日需要量约400微克。
(11)维生素T
帮助血液的凝固和血小板的形成。
在光学显微镜下观察植物的细胞,可以看到它的结构分为下列四个部分
1.细胞壁
位于植物细胞的最外层,是一层透明的薄壁。它主要是由纤维素和果胶组成的,孔隙较大,物质分子可以自由透过。细胞壁对细胞起着支持和保护的作用。
2.细胞膜
细胞壁的内侧紧贴着一层极薄的膜,叫做细胞膜。这层由蛋白质分子和磷脂双层分子组成的薄膜,水和氧气等小分子物质能够自由通过,而某些离子和大分子物质则不能自由通过,因此,它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。
细胞膜在光学显微镜下不易分辨。用电子显微镜观察,可以知道细胞膜主要由蛋白质分子和脂类分子构成。在细胞膜的中间,是磷脂双分子层,这是细胞膜的基本骨架。在磷脂双分子层的外侧和内侧,有许多球形的蛋白质分子,它们以不同深度镶嵌在磷脂分子层中,或者覆盖在磷脂分子层的表面。这些磷脂分子和蛋白质分子大都是可以流动的,可以说,细胞膜具有一定的流动性。细胞膜的这种结构特点,对于它完成各种生理功能是非常重要的。
3.细胞质
细胞膜包着的黏稠透明的物质,叫做细胞质。在细胞质中还可看到一些带折光性的颗粒,这些颗粒多数具有一定的结构和功能,类似生物体的各种器官,因此叫做细胞器。例如,在绿色植物的叶肉细胞中,能看到许多绿色的颗粒,这就是一种细胞器,叫做叶绿体。绿色植物的光合作用就是在叶绿体中进行的。在细胞质中,往往还能看到一个或几个液泡,其中充满着液体,叫做细胞液。在成熟的植物细胞中,液泡合并为一个中央液泡,其体积占去整个细胞的大半。
细胞质不是凝固静止的,而是缓缓地运动着的。在只具有一个中央液泡的细胞内,细胞质往往围绕液泡循环流动,这样便促进了细胞内物质的转运,也加强了细胞器之间的相互联系。细胞质运动是一种消耗能量的生命现象。细胞的生命活动越旺盛,细胞质流动越快,反之,则越慢。细胞死亡后,其细胞质的流动也就停止了。
除叶绿体外,植物细胞中还有一些细胞器,它们具有不同的结构,执行着不同的功能,共同完成细胞的生命活动。这些细胞器的结构需用电子显微镜观察。在电镜下观察到的细胞结构称为亚显微结构。
①线粒体
呈线状、粒状,故名。在线粒体上,有很多种与呼吸作用有关的颗粒,即多种呼吸酶。它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”。
②叶绿体
叶绿体是绿色植物细胞中重要的细胞器,其主要功能是进行光合作用。叶绿体由双层膜、类囊体和基质三部分构成。类囊体是一种扁平的小囊状结构,在类囊体薄膜上,有进行光合作用必需的色素和酶。许多类囊体叠合而成基粒。基粒之间充满着基质,其中含有与光合作用有关的酶。基质中还含有DNA。
③内质网
内质网是细胞质中由膜构成的网状管道系统广泛的分布在细胞质基质内。它与细胞膜相通连,对细胞内蛋白质等物质的合成和运输起着重要作用。
内质网有两种:一种是表面光滑的;另一种是上面附着许多小颗粒状的。内质网增大了细胞内的膜面积,膜上附着这许多酶,为细胞内各种化学反应的正常进行提供了有利条件。
④高尔基体
高尔基体普遍存在于植物细胞和动物细胞中。一般认为,细胞中的高尔基体与细胞分泌物的形成有关,高尔基体本身没有合成蛋白质的功能,但可以对蛋白质进行加工和转运。植物细胞分裂时,高尔基体与细胞壁的形成有关。
⑤核糖体
核糖体是椭球形的粒状小体,有些附着在内质网膜的外表面,有些游离在细胞质基质中,是合成蛋白质的重要基地。
⑥中心体
中心体存在于动物细胞和某些低等植物细胞中,因为它的位置靠近细胞核,所以叫中心体。每个中心体由两个互相垂直排列的中心粒及其周围的物质组成。 动物细胞的中心体与丝分裂有密切关系。
⑦液泡
液泡是植物细胞中的泡状结构。成熟的植物细胞中的液泡很大,可占整个细胞体积的90%。液泡的表面有液泡膜。液泡内有细胞液,其中含有糖类、无机盐、色素和蛋白质等物质,可以达到很高的浓度。因此,它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。
⑧溶酶体
溶酶体是细胞内具有单层膜囊状结构的细胞器。其内含有很多种水解酶类,能够分解很多物质。
4.细胞核
细胞质里含有一个近似球形的细胞核,是由更加黏稠的物质构成的。细胞核通常位于细胞的中央,成熟的植物细胞的细胞核,往往被中央液泡推挤到细胞的边缘。细胞核中有一种物质,易被洋红、苏木精等碱性染料染成深色,叫做染色质。生物体用于传种接代的物质即遗传物质,就在染色质上。当细胞进行有丝分裂时,染色质就变化成染色体。
由膜包围着含有细胞核(或拟核)的原生质所组成, 是生物体的结构和功能的基本单位, 也是生命活动的基本单位。细胞能够通过分裂而增殖,是生物体个体发育和系统发育的基础。细胞或是独立的作为生命单位, 或是多个细胞组成细胞群体或组织、或器官和机体;细胞还能够进行分裂和繁殖;细胞是遗传的基本单位,并具有遗传的全能性(植物),动物细胞核也有全能性。
多数细胞只有一个细胞核,有些细胞含有两个或多个细胞核,如肌细胞、肝细胞等。细胞核可分为核膜、染色质、核液和核仁四部分。核膜与内质网相通连,染色质位于核膜与核仁之间。染色质主要由蛋白质和DNA组成。DNA是一种有机物大分子,又叫脱氧核糖核酸,是生物的遗传物质。在有丝分裂时,染色体复制,DNA也随之复制为两份,平均分配到两个子细胞中,使得后代细胞染色体数目恒定,从而保证了后代遗传特性的稳定。还有RNA,RNA是DNA在复制时的单链,它传递蛋白质,被称为DNA的信使。
显微镜的使用
1.右手握住镜臂,左手托住镜座。
2.把显微镜放在实验台上,略偏左(显微镜放在距实验台边缘7厘米左右
处)。安装好目镜和物镜。
二、对光
3.转动转换器,使低倍物镜对准通光孔(物镜的前端与载物台要保持2厘
米的距离)。
4.把一个较大的光圈对准通光孔。左眼注视目镜内(右眼睁开,便于以后
同时画图)。转动反光镜,使光线通过通光孔反射到镜筒内。通过目镜,可以
看到白亮的视野。
三、观察
5.把所要观察的玻片标本(也可以用印有“6”字的薄纸片制成)放在
载物台上,用压片夹压住,标本要正对通光孔的中心。
6.转动粗准焦螺旋,使镜筒缓缓下降,直到物镜接近玻片标本为止(眼
睛看着物镜,以免物镜碰到玻片标本)。
7.左眼向目镜内看,同时反方向转动粗准焦螺旋,使镜筒缓缓上升,直
到看清物像为止。再略微转动细准焦螺旋,使看到的物像更加清晰。
植物和藻类利用自身的叶绿素将可见光转化为能量(包括光反应和暗反应)驱动二氧化碳和水转化为有机物并释放氧气的过程。它是生物界赖以生存的生化反应过程,也是地球碳氧循环的重要媒介。
[编辑本段]【基本概念】
光合作用公式
二氧化碳+水―光/叶绿体→有机物(主要是淀粉)+氧气
6CO2+6H2O―光/叶绿体→C6H12O6+6O2
中文解释
光合作用(Photosynthesis)是植物、藻类利用叶绿素和某些细菌利用其细胞本身,在可见光的照射下,将二氧化碳和水(细菌为硫化氢和水)转化为有机物,并释放出氧气(细菌释放氢气)的生化过程。植物之所以被称为食物链的生产者,是因为它们能够通过光合作用利用无机物生产有机物并且贮存能量。通过食用,食物链的消费者可以吸收到植物及细菌所贮存的能量,效率为10~20%左右。对于生物界的几乎所有生物来说,这个过程是它们赖以生存的关键。而地球上的碳氧循环,光合作用是必不可少的。
英文描述
Photosynthesis is the conversion of energy from the Sun to chemical energy (sugars) by green plants. The "fuel" for ecosystems is energy from the Sun. Sunlight is captured by green plants during photosynthesis and stored as chemical energy in carbohydrate molecules. The energy then passes through the ecosystem from species to species when herbivores eat plants and carnivores eat the herbivores. And these interactions form food chains.
详细机制
植物利用阳光的能量,将二氧化碳转换成淀粉,以供植物及动物作为食物的来源。叶绿体由于是植物进行光合作用的地方,因此叶绿体可以说是阳光传递生命的媒介。
(1)原理
植物与动物不同,它们没有消化系统,因此它们必须依靠其他的方式来进行对营养的摄取。就是所谓的自养生物。对于绿色植物来说,在阳光充足的白天,它们将利用阳光的能量来进行光合作用,以获得生长发育必需的养分。
这个过程的关键参与者是内部的叶绿体。叶绿体在阳光的作用下,把经有气孔进入叶子内部的二氧化碳和由根部吸收的水转变成为淀粉,同时释放氧气:
(2)注意事项
上式中等号两边的水不能抵消,虽然在化学上式子显得很特别。原因是左边的水,是植物吸收所得,而且用于制造氧气和提供电子和氢离子。而右边的水分子的氧原子则是来自二氧化碳。为了更清楚地表达这一原料产物起始过程,人们更习惯在等号左右两边都写上水分子,或者在右边的水分子右上角打上星号。
(3)光反应和暗反应(高中生物课本中称之为暗反应,也有些地方称之为碳反应)
光合作用可分为光反应和暗反应两个步骤。
(4)光反应
条件:光,色素,光反应酶
场所:囊状结构薄膜上
影响因素:光强度,水分供给植物光合作用的两个吸收峰
叶绿素a,b的吸收峰过程:叶绿体膜上的两套光合作用系统:光合作用系统一和光合作用系统二,(光合作用系统一比光合作用系统二要原始,但电子传递先在光合系统二开始)在光照的情况下,分别吸收680nm和700nm波长的光子,作为能量,将从水分子光解光程中得到电子不断传递,(能传递电子得仅有少数特殊状态下的叶绿素a) 最后传递给辅酶NADP。而水光解所得的氢离子则因为顺浓度差通过类囊体膜上的蛋白质复合体从类囊体内向外移动到基质,势能降低,其间的势能用于合成ATP,以供暗反应所用。而此时势能已降低的氢离子则被氢载体NADP带走。一分子NADP可携带两个氢离子。这个NADPH+H离子则在暗反应里面充当还原剂的作用。
意义:1:光解水(又称水的光解),产生氧气。2:将光能转变成化学能,产生ATP,为暗反应提供能量。3:利用水光解的产物氢离子,合成NADPH+H离子,为暗反应提供还原剂【H】(还原氢)。
(5)暗反应(碳反应)
实质是一系列的酶促反应
条件:无光也可,暗反应酶(但因为只有发生了光反应才能持续发生,所以不再称为暗反应)
场所:叶绿体基质
影响因素:温度,二氧化碳浓度
过程:不同的植物,暗反应的过程不一样,而且叶片的解剖结构也不相同。这是植物对环境的适应的结果。暗反应可分为C3,C4和CAM三种类型。三种类型是因二氧化碳的固定这一过程的不同而划分的。
C3反应类型:植物通过气孔将CO2由外界吸入细胞内,通过自由扩散进入叶绿体。叶绿体中含有C5。起到将CO2固定成为C3的作用。C3再与【H】及ATP提供的能量反应,生成糖类(CH2O)并还原出C5。被还原出的C5继续参与暗反应。
(6 )光暗反映的有关化学方程式
H20→2H+ 1/2O2(水的光解)
NADP+ + 2e- + H+ → NADPH(递氢)
ADP+Pi→ATP (递能)
CO2+C5化合物→C3化合物(二氧化碳的固定)
C3化合物→(CH2O)+ C5化合物(有机物的生成或称为C3的还原)
ATP→ADP+PI(耗能)
能量转化过程:光能→不稳定的化学能(能量储存在ATP的高能磷酸键)→稳定的化学能(糖类即淀粉的合成)
注意:光反应只有在光照条件下进行, 而只要在满足暗反应条件的情况下暗反应都可以进行。也就是说暗反应不一定要在黑暗条件下进行.
[编辑本段]【光合作用的要点解析】
(一)光合色素和电子传递链组分
1.光合色素
类囊体中含两类色素:叶绿素和橙黄色的类胡萝卜素,通常叶绿素和类胡萝卜素的比例约为3:1,chla与chlb也约为3:l, 在许多藻类中除叶绿素a,b外,还有叶绿素c,d和藻胆素,如藻红素和藻蓝素;在光合细菌中是细菌叶绿素等。
叶绿素a,b和细菌叶绿素都由一个与镁络合的卟啉环和一个长链醇组成,它们之间仅有很小的差别。类胡萝卜素是由异戊烯单元组成的四萜,藻胆素是一类色素蛋白,其生色团是由吡咯环组成的链,不含金属,而类色素都具有较多的共轭双键。全部叶绿素和几乎所有的类胡萝卜素都包埋在类囊体膜中,与蛋白质以非共价键结合,一条肽链上可以结合若干色素分子,各色素分子间的距离和取向固定,有利于能量传递。类胡罗卜素与叶黄素能对叶绿素a,b启一定的保护作用。几类色素的吸收光谱不同,叶绿素a.b吸收红,橙,蓝,紫光,类胡罗卜素吸收蓝紫光,吸收率最低的为绿光。特别是藻红素和藻蓝素的吸收光谱与叶绿素的相差很大,这对于在海洋里生活的藻类适应不同的光质条件,有生态意义。
2.集光复合体(light harvesting complex)
由大约200个叶绿素分子和一些肽链构成。大部分色素分子起捕获光能的作用,并将光能以诱导共振方式传递到反应中心色素。因此这些色素被称为天线色素。叶绿体中全部叶绿素b和大部分叶绿素a都是天线色素。另外类胡萝卜素和叶黄素分子也起捕获光能的作用,叫做辅助色素。
3.光系统Ⅱ(PSⅡ)
吸收高峰为波长680nm处,又称P680。至少包括12条多肽链。位于基粒于基质非接触区域的类囊体膜上。包括一个集光复合体(light-hawesting comnplex Ⅱ,LHC Ⅱ)、一个反应中心和一个含锰原子的放氧的复合体(oxygen evolving complex)。D1和D2为两条核心肽链,结合中心色素P680、去镁叶绿素(pheophytin)及质体醌(plastoquinone)。
4.细胞色素b6/f复合体(cyt b6/f complex)
可能以二聚体形成存在,每个单体含有四个不同的亚基。细胞色素b6(b563)、细胞色素f、铁硫蛋白、以及亚基Ⅳ(被认为是质体醌的结合蛋白)。
5.光系统Ⅰ(PSI)
能被波长700nm的光激发,又称P700。包含多条肽链,位于基粒与基质接触区和基质类囊体膜中。由集光复合体Ⅰ和作用中心构成。结合100个左右叶绿素分子、除了几个特殊的叶绿素为中心色素外外,其它叶绿素都是天线色素。三种电子载体分别为A0(一个chla分子)、A1(为维生素K1)及3个不同的4Fe-4S。
(二)光反应与电子传递
P680接受能量后,由基态变为激发态(P680*),然后将电子传递给去镁叶绿素(原初电子受体),P680*带正电荷,从原初电子供体Z(反应中心D1蛋白上的一个酪氨酸侧链)得到电子而还原;Z+再从放氧复合体上获取电子;氧化态的放氧复合体从水中获取电子,使水光解。
2H 2O→O2 + 2【2H】+ 4e-
在另一个方向上去镁叶绿素将电子传给D2上结合的QA,QA又迅速将电子传给D1上的QB,还原型的质体醌从光系统Ⅱ复合体上游离下来,另一个氧化态的质体醌占据其位置形成新的QB。质体醌将电子传给细胞色素b6/f复合体,同时将质子由基质转移到类囊体腔。电子接着传递给位于类囊体腔一侧的含铜蛋白质体蓝素(plastocyanin, PC)中的Cu2+,再将电子传递到光系统Ⅱ。
P700被光能激发后释放出来的高能电子沿着A0→ A1 →4Fe-4S的方向依次传递,由类囊体腔一侧传向类囊体基质一侧的铁氧还蛋白(ferredoxin,FD)。最后在铁氧还蛋白-NADP还原酶的作用下,将电子传给NADP+,形成NADPH。失去电子的P700从PC处获取电子而还原
以上电子呈Z形传递的过程称为非循环式光合磷酸化,当植物在缺乏NADP+时,电子在光系统内Ⅰ流动,只合成ATP,不产生NADPH,称为循环式光合磷酸化。
(三)光合磷酸化
一对电子从P680经P700传至NADP+,在类囊体腔中增加4个H+,2个来源于H2O光解,2个由PQ从基质转移而来,在基质外一个H+又被用于还原NADP+,所以类囊体腔内有较高的H+(pH≈5,基质pH≈8),形成质子动力势,H+经ATP合酶,渗入基质、推动ADP和Pi结合形成ATP。
ATP合酶,即CF1-F0偶联因子,结构类似于线粒体ATP合酶。CF1同样由5种亚基组成α3β3γδε的结构。CF0嵌在膜中,由4种亚基构成,是质子通过类囊体膜的通道。
(四)暗反应
C3途径(C3 pathway):亦称卡尔文 (Calvin)循环。CO2受体为RuBP,最初产物为3-磷酸甘油酸(PGA)。
C4途径(C4 pathway) :亦称哈奇-斯莱克(Hatch-Slack)途径,CO2受体为PEP,最初产物为草酰乙酸(OAA)。
景天科酸代谢途径(Crassulacean acid metabolism pathway,CAM途径):夜间固定CO2产生有机酸,白天有机酸脱羧释放CO2,进行CO2固定。
细胞呼吸 指物质在细胞内的氧化分解,具体表现为氧的消耗和二氧化碳、水及三磷酸腺苷(ATP)的生成,又称细胞呼吸。其根本意义在于给机体提供可利用的能量。细胞呼吸可分为3个阶段,在第1阶段中,各种能源物质循不同的分解代谢途径转变成乙酰辅酶A。在第2阶段中,乙酰辅酶A(乙酰CoA)的二碳乙酰基,通过三羧酸循环转变为CO2和氢原子。在第3阶段中,氢原子进入电子传递链(呼吸链),最后传递给氧,与之生成水;同时通过电子传递过程伴随发生的氧化磷酸化作用产生ATP分子。生物体主要通过脱羧反应产生CO2,即代谢物先转变成含有羧基(-COOH)的羧酸,然后在专一的脱羧酶催化下,从羧基中脱去CO2。细胞中的氧化反应可以“脱氢”、“加氧”或“失电子”等多种方式进行,而以脱氢方式最为普遍,也最重要。在细胞呼吸的第1阶段中包括一些脱羧和氧化反应,但在三羧酸循环中更为集中。三羧酸循环是在需氧生物中普遍存在的环状反应序列。循环由连续的酶促反应组成,反应中间物质都是含有3个羧基的三羧酸或含有2个羧基的二羧酸,故称三羧酸循环。因柠檬酸是环上物质,又称柠檬酸循环。也可用发现者的名字命名为克雷布斯循环。在循环开始时,一个乙酰基以乙酰-CoA的形式,与一分子四碳化合物草酰乙酸缩合成六碳三羧基化合物柠檬酸。柠檬酸然后转变成另一个六碳三羧酸异柠檬酸。异柠檬酸脱氢并失去CO2,生成五碳二羧酸α-酮戊二酸。后者再脱去1个CO2,产生四碳二羧酸琥珀酸。最后琥珀酸经过三步反应,脱去2对氢又转变成草酰乙酸。再生的草酰乙酸可与另一分子的乙酰CoA反应,开始另一次循环。循环每运行一周,消耗一分子乙酰基(二碳),产生2分子CO2和4对氢。草酰乙酸参加了循环反应,但没有净消耗。如果没有其他反应消除草酰乙酸,理论上一分子草酰乙酸可以引起无限的乙酰基进行氧化。环上的羧酸化合物都有催化作用,只要小量即可推动循环。凡能转变成乙酰CoA或三羧酸循环上任何一种催化剂的物质,都能参加这循环而被氧化。所以此循环是各种物质氧化的共同机制,也是各种物质代谢相互联系的机制。三羧酸循环必须在有氧的情况下进行。环上脱下的氢进入呼吸链,最后与氧结合成水并产生ATP,这个过程是生物体内能量的主要来源。呼吸链由一系列按特定顺序排列的结合蛋白质组成。链中每个成员,从前面的成员接受氢或电子,又传递给下一个成员,最后传递给氧。在电子传递的过程中,逐步释放自由能,同时将其中大部分能量,通过氧化磷酸化作用贮存在ATP分子中。不同生物,甚至同一生物的不同组织的呼吸链都可能不同。有的呼吸链只含有一种酶,也有的呼吸链含有多种酶。但大多数呼吸链由下列成分组成,即:烟酰胺脱氢酶类、黄素蛋白类、铁硫蛋白类、辅酶Q和细胞色素类。这些结合蛋白质的辅基(或辅酶)部分,在呼吸链上不断地被氧化和还原,起着传递氢(递氢体)或电子(递电子体)的作用。其蛋白质部分,则决定酶的专一性。为简化起见,书写呼吸链时常略去其蛋白质部分。上图即是存在最广泛的NADH呼吸链和另一种FADH2呼吸链。图中用MH2代表任一还原型代谢物,如苹果酸。可在专一的烟酰胺脱氢酶(苹果酸脱氢酶)的催化下,脱去一对氢成为氧化产物M(草酰乙酸)。这类脱氢酶,以NAD+(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸)或NADP+(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸)为辅酶。这两种辅酶都含有烟酰胺(维生素PP)。在脱氢反应中,辅酶可接受1个氢和1个电子成为还原型辅酶,剩余的1个H+留在液体介质中。
NAD++2H(2H++2e)NADH+H+
NADP++2H(2H++2e)NADPH+H+
黄素蛋白类是以黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)或黄素单核苷酸(FMN)为辅基的脱氢酶,其辅基中含核黄素(维生素B2)。NADH脱氢酶就是一种黄素蛋白,可以将NADH的氢原子加到辅基FMN上,在NADH呼吸链中起递氢体作用。琥珀酸脱氢酶也是一种黄素蛋白,可以将底物琥珀酸的1对氢原子直接加到辅基FAD上,使其氧化生成延胡索酸。FADH2继续将H传递给FADH2呼吸链中的下一个成员,所以FADH2呼吸链比NADH呼吸链短,伴随着呼吸链产生的ATP也略少。铁硫蛋白类的活性部位含硫及非卟啉铁,故称铁硫中心。其作用是通过铁的变价传递电子:Fe3++eFe2+。这类蛋白质在线粒体内膜上,常和黄素脱氢酶或细胞色素结合成复合物。在从NADH到氧的呼吸链中,有多个不同的铁硫中心,有的在NADH脱氢酶中,有的和细胞色素b及c1有关。辅酶Q是一种脂溶性醌类化合物,因广泛存在于生物界故又名泛醌。其分子中的苯醌结构能可逆地加氢还原成对苯二酚衍生物,在呼吸链中起中间传递体的作用。细胞色素是一类以铁卟啉(与血红素的结构类似)为辅基的红色或棕色蛋白质,在呼吸链中依靠铁的化合价变化而传递电子:Fe3++eFe2+。目前,发现的细胞色素有 b、c、c1、aa3等多种。这些细胞色素的蛋白质结构、辅基结构及辅基与蛋白质部分的连接方式均有差异。在典型的呼吸链中,其顺序是b→c1→c→aa3→O2。现在还不能把a和a3分开,而且只有aa3能直接被分子氧氧化,故将a和a3写在一起并称之为细胞色素氧化酶。生物界各种呼吸链的差异主要在于组分不同,或缺少某些中间传递体,或中间传递体的成分不同。如在分枝杆菌中用维生素K代替辅酶Q;又如许多细菌没有完整的细胞色素系统。呼吸链的组成虽然有许多差异,但其传递电子的顺序却基本一致。生物进化越高级,呼吸链就越完善。与呼吸链偶联的ATP生成作用叫做氧化磷酸化。NADH呼吸链每传递1对氢原子到氧,产生3个ATP分子。FADH2呼吸链则只生成2个ATP分子。
总结:
1.细胞呼吸的概念:
细胞呼吸(cellular respiration)是指细胞在有氧条件下从食物分子(主要指葡萄糖)中区的能量的过程。
糖类,脂质和蛋白质有机物在活细胞内氧化分解为CO2和水或分解为不彻底的氧化产物,且伴随着能量的释放。
2.细胞呼吸的特点:
有机物在酶的催化下,在温和的条件下氧化分解,能量逐步释放出来,没有出现剧烈的发光,发热现象。
3.细胞呼吸的本质:
氧化分解有机物释放能量。
4.细胞呼吸的意义
为生物体的生命活动提供能量为体内的其他化合物的合成提供原料。
5.有氧呼吸:
1)概念:指细胞在有氧的参与下,通过多种酶的催化作用,把葡萄糖等的有机物彻底的分解产生二氧化碳和水,释放能量,产生许多的ATP的过程。
2)过程:第一阶段:1个分子的葡萄糖分解成2分子的丙酮酸,同时脱下4个(H),放出少量的能量,合成2个ATP,其余以热能散失,场所在细胞的基质中。
第二阶段:2个分子的丙酮酸和6个分子的水中的氢全部脱下20个(H),生成6分子的二氧化碳,释放少量的能量,合成2个ATP,其余散热消失,场所线粒体机基质。
第三阶段:在前两个阶段脱下的24个(H)与6个氧气分子结合成水,并释放大量的能量合成34个ATP,场所在线粒体的基质.(在线粒体内膜上!)
细胞呼吸的分类
细胞分为发酵、有氧呼吸、无氧呼吸三种(根据最终电子受体不同的分类方式),酵母酿酒、同型乳酸发酵、异型乳酸发酵等都是属于发酵的范畴,而不是无氧呼吸。无氧呼吸指的是,依然进行三羧酸循环,还原辅酶依然经过氧化呼吸链,只不过最终的电子受体不是氧气,而是硝酸根之类的罢了,其它过程几乎和有氧呼吸一样,并且最后产能较有氧呼吸少。简单的说,并不是没有利用分子氧的氧化就是无氧呼吸。
软脂酸(palmitic acid),学名“十六烷酸”,又叫棕榈酸,是一种饱和高级脂肪酸,白色带珠光的磷片。 不溶于水,微溶于石油醚,溶於乙醇。易溶於乙醚,氯仿和醋酸。广泛存在于自然界中,几乎所有的油脂中都含有数量不等的软脂酸组分。用作沉淀剂、化学试剂及防水剂。
基本介绍中文名 :软脂酸 英文名 :Palmitic acid 别称 :十六酸十六烷酸鲸乙酸棕榈酸鲸蜡酸 化学式 :C16H32O2 分子量 :256.42 CAS登录号 :57-10-3 EINECS登录号 :200-312-9 熔点 :63ºC 沸点 :351.5ºC 水溶性 :不溶于水 密度 :0.8527g/mL(25/4℃) 外观 :白色带珠光的鳞片 闪点 :>110 套用 :用作沉淀剂、化学试剂及防水剂; 安全性描述 :对呼吸道、眼和皮肤有 *** 性。大量口服引起胃部不适。 危险性描述 :本品可燃,具 *** 性。 简介,编号系统,物性数据,分子结构数据,毒理学数据,生态学数据,套用,制备, 简介 中文同义词:鲸乙酸软脂酸十六烷酸棕榈酸C16:0软脂酸棕榈酸C16:0/软脂酸/十六酸棕榈酸鲸蜡酸 分子结构图 英文名称:Palmitic acid 英文同义词:1-Pentadecanecarboxylic acid1-pentadecanecarboxylicacidacidehexadecyliqueacidepalmitiqueCetylsαureEmersol 140Emersol 143emersol140 分子式:C 16 H 32 O 2 分子量:256.42 Mol档案:57-10-3.mol 编号系统 CAS号:57-10-3 MDL号:MFCD00002747 EINECS号:200-312-9 RTECS号:RT4550000 BRN号:607489 PubChem号: 物性数据 1. 性状:白色带珠光的鳞片。 2. 密度(g/mL,25/4℃):0.8527 3. 相对密度(25℃,4℃):0.841480 4. 熔点(ºC):63 5. 沸点(ºC,常压):351,271.5(13.3kpa) 6. 沸点(ºC, 13.3kPa):267 7. 折射率(n60D):1.43345 8. 常温折射率(n20):1.430970 9. 常温折射率(n25):1.427280 10. 气相标准燃烧热(焓)(kJ·mol-1):-10132.4 11. 气相标准声称热(焓)( kJ·mol-1) :-737.2 12. 液相标准燃烧热(焓)(kJ·mol-1):-10031.1 13. 液相标准声称热(焓)( kJ·mol-1):-838.5 14. 晶相相标准燃烧热(焓)(kJ·mol-1):-9977.96 15. 晶相标准声称热(焓)( kJ·mol-1):-891.48 16. 晶相标准熵(J·mol-1·K-1) :452.37 17. 晶相标准生成自由能( kJ·mol-1):-315.10 18. 爆炸下限(%,V/V):未确定 19. 溶解性:不溶于水,微溶于冷醇及石油醚,加热时较易溶解,溶於乙醇,易溶於乙醚、氯仿和醋酸,在100ml水中只溶解0.00072g。 20 闪点(ºC):>110 软脂酸广泛存在于自然界中,几乎所有的油脂中都含有数量不等的软脂酸组分。中国产的乌桕种子的乌桕油中,软脂酸的含量可高达60%以上,棕榈油中含量大约为40%,菜油中的含量则不足2%。 分子结构数据 1、 摩尔折射率:77.73 2、 摩尔体积(m3/mol):287.3 3、 等张比容(90.2K):690.5 4、 表面张力(dyne/cm):33.3 5、 极化率(10-24cm3):30.81 毒理学数据 1、皮肤或眼睛 *** 性:人,皮肤接触,标准 Draize test试验,75mg/3D,轻度反应。 2、急性毒性:大鼠经口LD50:>10mg/kg;小鼠静脉LC50:57mg/kg。 3、致癌性:小鼠移植TCLo:1000mg/kg。 生态学数据 通常来说对水是不危害的。 若无 *** 许可,勿将材料排入周围环境。 套用 用作沉淀剂、化学试剂及防水剂;棕榈酸用于制造无味氯霉素及各种棕榈酸金属盐,可用作乳液聚合时的乳化剂。 软脂酸的钠盐或钾盐可作乳液聚合时的乳化剂,软脂酸的钠盐是肥皂的主要成分之一,其铝盐和锌盐等用于润滑剂、涂料、油墨和增塑剂中。工业上软脂酸由牛油、猪油、棕榈油等动植物油脂经皂化、中和制得。在第二次世界大战中,软脂酸的衍生物曾被用作制造为凝固汽油弹。软脂酸与硬脂酸按照45%比55%的比例混合可以得到结晶的硬脂酸产品,可以运用到化妆品行业中去。 制备 软脂酸是第一种从脂肪生成中产生的脂肪酸,亦可以由它产生更长的脂肪酸。软脂酸盐对乙酰辅酶A羧化酶有负面反应,而乙酰辅酶A羧化酶可以催化乙酰辅酶A 生成丙二酸单酰辅酶A 的羧化作用。丙二酸单酰辅酶A 作为长链脂肪酸合成的前体,在脂肪酸的合成中作为C2 单位的供体,并且在脂肪酸的氧化中作为线粒体穿梭系统的调节因子。因而可以阻止软脂酸盐的生成。 软脂酸合成其他物质 软脂酸的生成 1. 乙酰CoA的转移 乙酰CoA可由糖氧化分解或由脂肪酸、酮体和蛋白分解生成,生成乙酰CoA的反应均发生在线粒体中,而脂肪酸的合成部位是胞浆,因此乙酰CoA必须由线粒体转运至胞浆。但是乙酰CoA不能自由通过线粒体膜,需要通过一个称为柠檬酸—丙酮酸循环(citrate pyruvate cycle)来完成乙酰CoA由线粒体到胞浆的转移。 首先线上粒体内,乙酰CoA与草酰乙酸经柠檬酸合成酶催化,缩合生成柠檬酸,再由线粒体内膜上相应载体协助进入胞液,在胞液记忆体在的柠檬酸裂解酶(citrate lyase)可使柠檬酸裂解产生乙酰CoA及草酰乙酸。前者即可用于生成脂肪酸,后者可返回线粒体补充合成柠檬酸时的消耗。但草酰乙酸也不能自由通透线粒体内膜,故必须先经苹果酸脱氢酶催化,还原成苹果酸再经线粒体内膜上的载体转运入线粒体,经氧化后补充草酰乙酸。也可在苹果酸酶作用下,氧化脱羧生成丙酮酸,同时伴有NADPH的生成。丙酮酸可经内膜载体被转运入线粒体内,此时丙酮酸可再羧化转变为草酰乙酸。每经柠檬酸丙酮酸循环一次,可使一分子乙酸CoA由线粒体进入胞液,同时消耗两分子ATP,还为机体提供了NADPH以补充合成反应的需要。 2. 丙二酰CoA的生成 乙酰CoA由乙酰CoA羧化酶(acetyl CoA carboxylase)催化转变成丙二酰CoA(或称丙二酸单酰CoA),乙酰CoA羧化酶存在于胞液中,其辅基为生物素,在反应过程中起到携带和转移羧基的作用。该反应机理类似于其他依赖生物素的羧化反应,如催化丙酮酸羧化成为草酰乙酸的反应等。反应如下: 由乙酰CoA羧化酶催化的反应为脂肪酸合成过程中的限速步骤。此酶为一别构酶,在变构效应剂的作用下,其无活性的单体与有活性的多聚体(由100个单体呈线状排列)之间可以互变。柠檬酸与异柠檬酸可促进单体聚合成多聚体,增强酶活性,而长链脂肪酸可加速解聚,从而抑制该酶活性。乙酰CoA羧化酶还可通过依赖于cAMP的磷酸化及去磷酸化修饰来调节酶活性。此酶经磷酸化后活性丧失,如胰高血糖素及肾上腺素等能促进这种磷酸化作用,从而抑制脂肪酸合成;而胰岛素则能促进酶的去磷酸化作用,故可增强乙酰CoA羧化酶活性,加速脂肪酸合成。 同时乙酰CoA羧化酶也是诱导酶,长期高糖低脂饮食能诱导此酶生成,促进脂肪酸合成;反之,高脂低糖饮食能抑制此酶合成,降低脂肪酸的生成。 3. 软脂酸的生成 在原核生物(如大肠杆菌中)催化脂肪酸生成的酶是一个由7种不同功能的酶与一种酰基载体蛋白(acyl carrier protein,ACP)聚合成的复合体。在真核生物催化此反应是一种含有双亚基的酶,每个亚基有7个不同催化功能的结构区和一个相当于ACP的结构区,因此这是一种具有多种功能的酶。不同的生物此酶的结构有差异。 软脂酸的合成实际上是一个重复循环的过程,由1分子乙酰CoA与7分子丙二酰CoA经转移、缩合、加氢、脱水和再加氢重复过程,每一次使碳链延长两个碳,共7次重复,最终生成含十六碳的软脂酸。 脂肪酸合成需消耗ATP和NADPH+H+,NADPH主要来源于葡萄糖分解的磷酸戊糖途径。此外,苹果酸氧化脱羧也可产生少量NADPH。 脂肪酸合成过程不是β-氧化的逆过程,它们反应的组织,细胞定位,转移载体,酰基载体,限速酶,激活剂,抑制剂,供氢体和受氢体以及反应底物与产物均不相同。 4、可以通过乌桕油,棕榈油,牛羊油,猪油进行水解,分离得到组分混合的脂肪酸,然后再分离提纯得到需要的软脂酸,由于乌桕树,猪牛羊油的国产及进口量有限,所有时下国内外很多的企业基本是通过用棕榈油水解分离提纯得到软脂酸,然后在往下游发展。