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ATP离开细胞后还能起作用吗

微笑的香氛
狂野的星月
2023-01-01 15:36:17

ATP离开细胞后还能起作用吗?

最佳答案
刻苦的豆芽
忧郁的冥王星
2025-08-26 16:20:22

可以的,ATP储存的能量是储存在两个高能磷酸键里的,离体后只要有适当的催化剂就可以使得ATP中两个高能磷酸键的能量释放出来。

楼上mynscl说的只不过是化学能转换为机械能(注意:不是“其他形式的能量”)的过程,因此ATP在体外可以通过水解高能磷酸键来释放能量(注意:此处说的能量不一定是机械能)。

附:分子马达 (molecular motor)

美国康奈尔大学研究人员在活细胞内的能源机制启发下,制造出了一种分子马达。这种微型马达以三磷酸腺苷酶为基础,依靠为细胞内化学反应提供能量的高能分子三磷酸腺苷(ATP)为能源。

研究人员把金属镍制成的螺旋桨嫁接到三磷酸腺苷酶分子中轴上。当它们被浸于ATP溶液后,其中5个分子马达转动了起来,转速达到每秒钟8转。据介绍,这种马达只有在显微镜下才能被观察到,其镍螺旋桨长750纳米(一纳米为十亿分之一米)。根据拍摄到的画面,研究人员可以看到一个尘埃粒子先被旋转的螺旋桨吸入、再被甩出的情景。

分子马达,又名分子发动机,是分布于细胞内部或细胞表面的一类蛋白,它负责细胞内的一部分物质或者整个细胞的运动,生物体内各种组织、器官乃至整个生物体的运动最终都归结为分子马达在微观尺度上的运动。分子马达讲化学键中的能量耦合转化为动能。而化学键中的能量最终来自细胞膜或线粒体末内外的电化学梯度。

将ATP形成的化学能转化为动能的一类蛋白质,已存在的一些蛋白质(如参加蛋白质合成,信号传导及其他过程中的G蛋白等)稍做改变就可以执行这种功能。

分子马达靠很小的增值来工作,转入蛋白质构象的改变从而能进行有引导的运动,它需要一条引导马达装配的运动轨道进行有规则的运动来通过一段距离.实际上,我们以前已经遇到过一类分子马达,它利用我们即将涉及的分子机器,即沿着DNA和 RNA轨迹运动的解螺旋酶.沿重复同一亚单位组成的蛋白丝(如肌纤蛋白和微管)--在高度亲缘关系和低亲缘关系间的马达蛋白质的循环,是为使丝状轨道响应于ATP的结合,水解,ATP的每一次结合,推动,释放,都是产生运动的机制.

也存在一种完全不同的策略,就象大肠杆菌之类的细菌那样用来产生运动,一套鞭毛扮演着螺旋桨,在细菌细胞膜中做马达旋转,这个旋转的马达被一个跨膜的蛋白质浓度梯度所驱动,代替被ATP水解所驱动,一套蛋白质浓度梯度去转动运动的机理类似于ATP合成酶的F0亚基的作用.但是,储存生化能量的主要模式都是ATP和离子浓度梯度,被渐进式的利用去驱动有机分子运动.

真核细胞含有三种主要的马达蛋白家族:肌球蛋白,kinesins蛋白,动力蛋白,初一看,这些蛋白家族好像彼此很不同.在肌肉中的肌球蛋白,开始时被描绘成有它自己的作用基础,沿着肌纤蛋白的丝运动,肌肉肌球蛋白包括两个拷贝,它们都有一个87kd分子团的重链,一个必需的轻链,和一个起调节作用的轻链.人类基因似乎能编码超过40种截然不同的肌球蛋白,在肌肉收缩中有些功能和另一些参与不同种类的其他过程.kinesins蛋白在蛋白质,囊泡和沿微管的细胞器转运中起作用,包括染色体分离,kinesins蛋白常包括两个拷贝,一个是重链,一个是轻链,它的重链大约只有肌球蛋白长度的一半,人类基因至少能编码40种kinesins蛋白.在一些真核细胞中,动力蛋白能驱动纤毛和鞭毛的运动,和其他作用蛋白相比,动力蛋白较大,有个大于500kd的分子团重链,人类基因似乎能编码大约10种动力蛋白.

比较肌球蛋白,kinesins和动力蛋白的氨基酸序列,并没有出现这些蛋白质家族之间有意义的关系,但是,在确定它们的三维结构之后,肌球蛋白和kinesins家族的成员之间被发现有显著的相似性,特别是,肌球蛋白和kinesins都包含同源的P-环NTP酶核心部位,这些在G蛋白中也存在。动力蛋白重链的序列分析揭示出它是P-环NTP酶的AAA子家族的一个成员,我们以前在19S 蛋白解体系统中遇到过该子家族,动力蛋白有6个序列编码一个沿着它的长段排列的P-环NTP酶整环。从而,可以利用有关G蛋白和其他P-环NTP酶的知识来分析这些马达蛋白的运动机理。

附:在生物化学中,三磷酸腺苷(Adenosine triphosphate, ATP)是一种核苷酸,作为细胞内能量传递的“分子通货”,储存和传递化学能。ATP在核酸合成中也具有重要作用。

化学性质

ATP由腺苷和三个磷酸基所组成,分子式C10H16N5O13P3,化学简式C10H8N4O2NH2(OH)2(PO3H)3H,分子量507.184。三个磷酸基团从腺苷开始被编为α、β和γ磷酸基。ATP的化学名称为5'-三磷酸-9-β-D-呋喃核糖基腺嘌呤,或者5'-三磷酸-9-β-D-呋喃核糖基-6-氨基嘌呤。

合成

ATP的立体结构ATP可通过多种细胞途径产生,最典型的如在线粒体中通过氧化磷酸化由ATP合成酶合成,或者在植物的叶绿体中通过光合作用合成。ATP合成的主要能源为葡萄糖和脂肪酸。每分子葡萄糖先在胞液中产生2分子丙酮酸同时产生2分子ATP,最终在线粒体中通过三羧酸循环产生最多36分子ATP。

人体中的ATP

人体中ATP的总量只有大约0.1摩尔。人体细胞每天的能量需要水解200-300摩尔的ATP,这意味着每个ATP分子每天要被重复利用2000-3000次。ATP不能被储存,因为ATP的合成后必须在短时间内被消耗.

其它三磷酸苷

活细胞中也有其他的高能三磷酸盐如鸟苷三磷酸。能量可以在这些三磷酸盐和ATP中由磷酸激酶催化反应之类的反应转移:当磷酸键被水解的时候能量就会被释放。这种能量可以被多种酶、肌动蛋白和运输蛋白用于细胞的活动。水解还会生成自由的磷酸盐和二磷酸腺苷。二磷酸腺苷又可以被进一步水解为另一个磷酸离子和一磷酸腺苷。ATP也可以被直接水解为一磷酸腺苷和焦磷酸盐,这个反应在水溶液中是高效的不可逆反应。

ADP与GTP的反应

ADP + GTP ATP + GDP

二磷酸腺苷 + 三磷酸鸟苷 三磷酸腺苷 + 二磷酸鸟苷

ATP可能会被作为纳米技术和灌溉的能源。人工心脏起搏器可能收益于这种技术而不再需要电池提供动力。

三磷酸腺苷是体内广泛存在的辅酶,是体内组织细胞所需能量的主要来源,蛋白质、脂肪、糖和核苷酸的合成都需ATP参与。ATP经腺苷酸环化酶催化形成环磷酸腺苷(cAMP),是细胞内的生物活性物质,对细胞许多代谢过程有重要的调节作用。

ATP为蛋白质、糖原、卵磷脂、尿素等的合成提供能量,促使肝细胞修复和再生,增强肝细胞代谢活性,对治疗肝病有较大针对性。但外源性ATP不易进入细胞,且与体内需要的量比较,可能提供的量微不足道。

三磷酸腺苷(Adenosine Triphosphate,ATP)

【异名】腺三磷。

【主要成分】三磷酸腺苷。

【药理作用】本品为一种辅酶。有改善肌体代谢的作用,参与体内脂肪、蛋白质、糖、核酸及核苷酸的代谢,同时又是体内能量的主要来源。适用于细胞损伤后细胞酶减退引起的疾病。动物试验发现本品对心肌细胞的电生理有明显作用,可抑制慢反应细胞的钙离子内流,阻断和延长房室结折返环路的前向传导,大剂量尚可阻断房室旁路的折返性,具有增强迷走神经的作用,可用室上性心动过速。

【适应证】室上性心动过速、心力衰竭、心肌炎、心肌梗塞、脑动脉硬化、冠状动脉硬化、急性脊髓灰质炎。

【不良反应】头痛、头昏、出冷汗、胸闷、低血压等。偶可见关节酸痛、荨麻疹等。

【禁忌证】对本品过敏、脑出血急性期、病窦综合征禁用。

【用法用量】肌注或静注:20mg/次,1~3次/日。

【注意事项】1、静注宜缓慢,以免引起头晕、头胀、胸闷、低血压等。2、治疗快速型室上性心律失常时,首剂常用20mg用葡萄糖液稀释至5ml于20秒内快速静滴,若无效则间隔5分钟,再注入30mg,单剂注入量不超过40mg。由于本品在终止室上性发作过程中,可发生多种心律失常和全身反应,尽管是瞬间反应,不需处理,但仍有一定潜在危险,故使用本药时宜连续心电图监测,密切注意病人的全身反应。3、治疗剂量宜小剂量开始,无效时逐渐加量。4、本品对窦房结有明显抑制,故对病窦综合征、窦房结功能不全、老年人慎用或不用。5、部分疗效不确切,应引起注意切勿滥用。

ATP对人体供能

无氧代谢剧烈运动时,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。

最新回答
苗条的裙子
优秀的蜻蜓
2025-08-26 16:20:22

简单说,微藻是指那些在显微镜下才能辨别其形态的微小的藻类群体。其特性(自己百科去)决定了微藻在医药、食品、水产养殖、化工、能源、环保、农业及航天等领域有着重要的开发价值。被商品化后,畅乐健里就有,而且和益生元成分螯合之后的作用更有益于肠道健康。希望能帮到你。

幸福的萝莉
微笑的山水
2025-08-26 16:20:22
定义:

1. 完全再生:指再生细胞完全恢复原有组织、细胞的结构和功能。

2. 不完全再生:经纤维组织发生的再生,又称瘢痕修复。

完全再生和不完全再生都属于再生,组织损伤后,由损伤周围的同种细胞来修复称为再生。再生的种类很多,例如:上皮组织的再生,血管的再生,纤维组织的再生,软骨组织和骨组织的再生等

完全再生 由损伤周围的同种细 胞分裂增殖加以修复, 胞分裂增殖加以修复 完全恢复 原有细胞功能称完全再生。 原有细胞功能称完全再生。

不完全再生 损伤后由纤维组织 加以修复以后形成癍痕称不完全 再生。

隐形的日记本
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2025-08-26 16:20:22

生物柴油(Biodiesel)是由油酸、亚油酸等长链饱和或不饱和脂肪酸,同甲醇或乙醇形成的脂肪酸甲酯(fatty acid methyl esters,FAMEs)或脂肪酸乙酯(fatty acid ethyl esters,FAEEs)类化合物。

许多微生物,如酵母、霉菌和藻类等,在一定条件下能将碳水化合物转化为油脂贮存在菌体内,称为微生物油脂。大部分微生物油的脂肪酸组成和一般植物油相近,以C16和C18系脂肪酸,如油酸、棕榈酸、亚油酸和硬脂酸为主,因此微生物油脂可替代植物油脂生产生物柴油,随着工业生物技术的发展,微生物油脂发酵从原料到过程都不断取得新进展,美国国家可再生能源实验室指出:微生物油脂发酵可能是生物柴油产业的重要研究方向。

秸秆是当今世界上仅次于煤炭、石油和天然气的第四大能源,可以再生。玉米秸秆约占农作物秸秆的50%,富含纤维素、半纤维素、木质素等,可通过微生物发酵生产脂肪酸、烃类物质及其衍生物即生物柴油。这一技术的突破,将从根本上解决玉米秸秆综合利用问题,对缓解我国目前石油资源紧缺局面,减少废料对环境的污染,实现资源优化和再生具有非常重要的意义。

木霉菌能够产生多种水解酶,促进木质纤维素的降解。如:β-1,4 葡聚糖酶,使纤维素的内糖苷键断裂;木聚糖酶,分解秸秆中与纤维素连接的半纤维素,使得纤维素暴露出来与纤维素酶接触;木质素降解酶类,能有效降解木质素;已有研究发现一些木霉菌菌丝体内的油脂含量较高,因此利用秸秆发酵木霉菌获取油脂具有应用潜力。

木霉利用秸秆生产油脂的主要过程如下:天然产物→纤维素→葡萄糖→丙酮酸→乙酰CoA→脂肪酸合成→通过碳链延长和去饱和生成多不饱和脂肪酸→通过缩合形成微生物油脂(王雪等,2011)。多不饱和脂肪酸的生物合成是以饱和脂肪酸-硬脂酸为底物,经碳链延长和脱饱和两个反应而来,它们分别由相应的膜结合延长酶和脱饱和酶所催化,链延长供体是丙二酸单酰CoA,由乙酰CoA羧化酶催化,该酶是第一个限速酶,由多个亚基组成的复合物,以生物素为辅基。该酶结构中有多个活性位点,如乙酰CoA结合位点、ATP结合位点、生物素结合位点等,因此该酶能被乙酰CoA、ATP和生物素所激活。ADP是该酶ATP的竞争性抑制剂,抗生物素蛋白可作用于生物素而抑制该酶的活性,丙二酸单酰CoA起反馈抑制作用。另外,丙酮酸盐对该酶有轻微激活作用。脱饱和体系由微粒体膜结合的细胞色素b5、NADH、细胞色素b5、还原酶和末端脱饱和酶组成,整个合成途径在油酸和亚油酸处各有一个分支点,从而产生了ω-3,ω-6及ω-9共3个系列的多不饱和脂肪酸。

木霉菌的许多种属已经被用来研究脂类物质的产生,木霉所能产生的脂肪酸种类主要为C16饱和脂肪酸,C18单不饱和脂肪酸和C18多不饱和脂肪酸等。木霉不仅能够利用五碳糖,而且能够利用六碳糖合成微生物油脂。Leobardo(1992),Ballance(1961),Brown(1998),Ruiz(2007)等分别研究了 T.viride,T.harzianum,T.reesei和长枝木霉(T.longibrachiatum)菌丝内的油脂含量,发现木霉菌丝中的油脂含量最高可达32%。1980年Betina和Koman对提取的绿色木霉菌丝内油脂成分进行分析发现,所提取物质的主要成分为三酰甘油,还有一些磷脂(鞘磷脂、磷脂乙醇胺和磷脂酰胆碱),对脂肪酸种类进行分析发现C16和C18占到了总成分的42%和32.5%,与植物油的成分十分相似,因此可替代植物油脂生产生物柴油。

王雪等(2012)通过尼罗红染色对木霉菌株的产油能力进行了初筛,共从52株木霉菌株中筛选出了包括橘绿木霉(T.citrinoviride)ACCC30152,T.harzianumQ2-37,卵孢木霉(T.ovalisporum)ACCC31640,黄绿木霉(T.aureoviride)T1-1,T.harzianumT8-118,T.aureovirideTA,拟康宁木霉(T.pseudokongningi)TP,钩状木霉(T.hamatum)TG,盖姆斯木霉(T.gamsii)TK7A,T.virideACCC30594等11株,在575nm激发光下菌丝内部能够观察到大量发出橘红色荧光的油脂颗粒的木霉菌株。

将上述11 株菌株PDA培养基液体发酵后,采用酸热法提取油脂,其中以棘孢木霉T1-1每升发酵物所能获得的油脂量最多,为1.062g油脂/L发酵液(表16.1);在以玉米秸秆和麦麸粉为主要成分的固体培养条件下,哈茨木霉Q2-37菌株在30℃条件下发酵8 d,油脂产量可达37.3g油脂/kg干物料。对产生的代谢物成分用气相色谱—质谱联用仪(GC-MS)进行分析,共检测到14种烷烃类物质,其中有9种为C9-C18的链烃,与化石柴油的主要成分相同。

表16.1 液体培养条件下木霉菌的产油能力测定结果*

*实验结果为三个重复取平均值加减标准差,排列顺序为按照油脂提取量从高到低排列。

木霉的油脂多包含在较坚韧的细胞壁中,有一部分甚至与蛋白质或糖类结合,难以分离,因此提油前应对干燥菌体进行预处理,一般采取烘干磨碎的方法,然后利用酸热法提取油脂。该方法主要是利用盐酸对细胞壁中糖及蛋白质等成分的作用,使原来结构紧密的细胞壁变得疏松,再经沸水浴及速冻处理,使细胞壁进一步被破坏,有机溶剂可有效地浸提出细胞中的油脂,提取效果与SCF-CO2法相近(李植峰等,2001)。

陈凯等(2009)研究发现,木霉不仅可以产生能够生产生物柴油的油脂类物质,还可以产生与化石石油结构相类似的烃类物质。对以麸皮为主要基质的培养基上的绿色木霉LTR-2菌丝内的脂类物质进行提取和气相色谱分析,共检测到了57种成分,所提取化学物质中9~18个碳原子的链烷、环烷或芳烃的含量占总量的24.28%,而化石柴油中的烃类成分主要为C9-C18的链烃、脂环烃、芳香烃等。通过对比分析可以发现,木霉油脂的成分与化石柴油相近,可以用于代替化石柴油作为能源物质。