造血干细胞有氧呼吸无氧呼吸.doc

造血干细胞造血干细胞（ Stem cell ，SC）是指骨髓中的干细胞，具有自我更新能力并能分化为各种血细胞前体细胞，最终生成各种血细胞成分，包括红细胞、白细胞和血小板，它们也可以分化成各种其他细胞。它们具有良好的分化增殖能力，干细胞可以救助很多患有血液病的人们，最常见的就是白血病。但其配型成功率相对较低，且费用高昂。捐献造血干细胞对捐献者的身体并无很大伤害。光合作用 原理示意图光合作用（Photosynthesis），即光能合成作用，是植物、藻类和某些细菌，在可见光的照射下，经过光反应和碳反应，利用光合色素，将二氧化碳（或硫化氢）和水转化为有机物，并释放出氧气（或氢气）的生化过程。光合作用是一系列复杂的代谢反应的总和，是生物界赖以生存的基础，也是地球碳氧循环的重要媒介。中文名：光合作用外文名：Photosynthesis作用部位：叶绿体作用条件：光色素分子酶二氧化碳（硫化氢）基本介绍本词条仅阐释普通意义上的光合作用。相关概念（如光合色素、化能合成作用）请参阅其他词条。植物的光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。 光合作用（Photosynthesis）是绿色植物和藻类利用叶绿素等光合色素和某些细菌（如带紫膜的嗜盐古菌）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。光合作用是绿色植物将来自太阳的能量转化为化学能(糖)的过程。生态系统的“燃料”来自太阳能。绿色植物在光合作用中捕获光能，并将其转变为碳水化合物存储化学能。然后能量通过食草动物吃植物和食肉动物吃食草动物这样的过程，在生态系统的物种间传递。这些互动形式组成了食物链。 作用机制作用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 叶绿体养生物。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，把经由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。 化学方程式CO2+H2O(CH2O)+O2(反应条件：光能和叶绿体) 12H2O + 6CO2+ 阳光 (与叶绿素产生化学作用); C6H12O6(葡萄糖) + 6O2+ 6H2O H2O2H+ 1/2O2（水的光解） NADP+ + 2e- + H+ NADPH（递氢） ADP+PiATP （递能） CO2+C5化合物2C3化合物（二氧化碳的固定） 2C3化合物+4NADPH（CH2O）+ C5化合物+H2O（有机物的生成或称为C3的还原） ATPADP+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，而只要在满足碳反应条件的情况下碳反应都可以进行。也就是说碳反应不一定要在黑暗条件下进行。 注意事项 12H2O + 6CO2+ 阳光 (与叶绿素产生化学作用); C6H12O6(葡萄糖) + 6O2+ 6H2O 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。 反应阶段 光合作用的两个阶段光合作用可分为光反应和碳反应（旧称暗反应）两个阶段 。 光反应条件：光照、光合色素、光反应酶。 场所：叶绿体的类囊体薄膜。(色素） 光合作用的反应： （原料） 光 （产物） 水+二氧化碳-有机物（主要是淀粉） + 氧气（ 光和叶绿体是条件） 叶绿体 过程：水的光解：2H2O4H+O2(在光和叶绿体中的色素的催化下）。 ATP的合成：ADP+Pi+能量ATP（在光、酶和叶绿体中的色素的催化下）。 影响因素：光照强度、CO2浓度、水分供给、温度、酸碱度、矿质元素等。 意义：光解水，产生氧气。 将光能转变成化学能，产生ATP，为碳反应提供能量。 利用水光解的产物氢离子，合成NADPH（还原型辅酶），为碳反应提供还原剂NADPH（还原型辅酶），NADPH（还原型辅酶可以为碳反应提供原料。 详细过程如下: 光反应与卡尔文循环系统由多种色素组成，如叶绿素a(Chlorophyll a)、叶绿素b(Chlorophyll b)、类胡萝卜素(Carotenoids)等组成。既拓宽了光合作用的作用光谱，其他的色素也能吸收过度的强光而产生所谓的光保护作用(Photoprotection)。在此系统里，当光子打到系统里的色素分子时，会如图片所示一般，电子会在分子之间移转，直到反应中心为止。反应中心有两种，光系统一吸收光谱于700nm达到高峰，系统二则是680nm为高峰。反应中心是由叶绿素a及特定蛋白质所组成(这边的叶绿素a是因为位置而非结构特殊)，蛋白质的种类决定了反应中心吸收之波长。反应中心吸收了特定波长的光线后，叶绿素a激发出了一个电子，而旁边的酵素使水裂解成氢离子和氧原子，多余的电子去补叶绿素a分子上的缺。然后叶绿素a透过如图所示的过程，生产ATP与NADPH（还原型辅酶）分子，过程称之为电子传递链(Electron Transport Chain)。 碳反应碳反应的实质是一系列的酶促反应。原称暗反应，后随着研究的深入，科学家发现这一概念并不准确。因为所谓的暗反应在暗中只能进行极短的时间，而在有光的条件下能连续不断进行，并受到光的调节。所以在20世纪90年代的一次光合作用会议上，从事植物生理学研究的科学家一致同意，将暗反应改称为碳反应。 条件：碳反应酶。 场所：叶绿体基质。 影响因素：温度、CO2浓度、酸碱度等。 光照下的绿色植物过程：不同的植物，碳反应的过程不一样，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。碳反应可分为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。对于最常见的C3的反应类型，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NADPH在ATP供能的条件下反应，生成糖类（CH2O）并还原出C5。被还原出的C5继续参与碳反应。 光合作用的实质是把CO2和H2O转变为有机物（物质变化）和把光能转变成ATP中活跃的化学能再转变成有机物中的稳定的化学能（能量变化）。 CO2+H2O（ 光照、酶、 叶绿体）=(CH2O)+O2 （CH2O）表示糖类（叶绿体相当于催化剂1） 阶段比较联系：光反应和碳反应是一个整体，二者紧密联系。光反应是碳反应的基础，光反应阶段为碳反应阶段提供能量（ATP、NADPH）和还原剂（NADPH），碳反应产生的ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料。 区别：（见下表） 项目光反应碳反应（暗反应） 实质光能 化学能，释放O2同化CO2形成（CH2O)（酶促反应）时间短促，以微秒计较缓慢 条件需色素、光、ADP、和酶不需色素和光，需多种酶场所在叶绿体内囊状结构薄膜上进行在叶绿体基质中进行物质转化2H2O4H+O2(在光和叶绿体中的色素的催化下） ADP+PiATP（在光、酶和叶绿体中的色素的催化下）CO2+C52C3（在酶的催化下） C3+【H】（CH2O）+ C5 （在酶和ATP的催化下）能量转化叶绿素把光能转化为活跃的化学能并储存在ATP中ATP中活跃的化学能转化变为糖类等有机物中稳定的化学能作用解析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3:1， 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。 绿叶是光合作用的场所叶绿素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。类胡萝卜素与叶黄素能对叶绿素a,b起一定的保护作用。几类色素的吸收光谱不同，叶绿素a,b吸收红，橙，蓝，紫光，类胡萝卜素吸收蓝紫光，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。细胞结构 动物细胞结构图与其他系统一样，细胞同样有边界，有分工合作的若干组分，有信息中心对细胞的代谢和遗传进行调控。细胞的结构复杂而精巧，各种结构组分配合协调，使生命活动能够在变化的环境中自我调控、高度有序地进行。植物细胞 动物细胞 分类 植物细胞植物细胞有细胞壁，细胞膜，细胞质，细胞核。植物细胞的细胞质包括细胞质基质和细胞器。 植物细胞的细胞器包括：内质网，线粒体，高尔基体，核糖体，溶酶体，叶绿体，液泡。 植物细胞的化学组成 水 85-95% 蛋白质 7-10% 脂类 1-2% 核酸： DNA 0.4% RNA 0.7% 其它有机物 0.4-1% 无机物 1-1.6% 可见细胞内水分含量高，是生命活动的最好介质，在干物质中，蛋白质含量最高，正如恩格斯说：“生命是蛋白体存在的形式”。 动物细胞动物细胞有细胞膜，细胞质，细胞核。动物细胞的细胞质包括细胞质基质和细胞器。 动物细胞的细胞器包括：内质网，线粒体，高尔基体，核糖体，溶酶体，中心体。 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，其中的片段叫做基因。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。 动物细胞与植物细胞相比较，具有很多相似的地方，如动物细胞也具有细胞膜、细胞质、细胞核等结构。但是动物细胞与植物细胞又有一些重要的区别，如动物细胞的最外面是细胞膜，没有细胞壁；动物细胞的细胞质中不含叶绿体，也不形成中央液泡 。而高等植物细胞没有中心体 细菌和真菌。 细菌有细胞膜,细胞质,拟核。 真菌有细胞膜，细胞质，细胞核。细菌和真菌的细胞质包括细胞质基质和细胞器；细菌无成型细胞核，其细胞核是由遗传物质聚集形成的拟核，拟核没有核膜及核仁。有些细菌还带有鞭毛。 细菌的细胞器只有核糖体一种，真菌的细胞器包括：内质网，线粒体，高尔基体，核糖体，溶酶体。 分类生物按其结构来分，就分为三种类型，一是由真核细胞构成的真核生物；二是由原核细胞来构成的原核生物；三是没有细胞结构的病毒。所以没有细胞结构的生物就只有病毒了。 其实病毒是一个大的范围，它还包括一个分支亚病毒（如朊病毒就是属于亚病毒的一类），亚病毒就是比病毒结构更简单的生物。但如果从宏观来讲，也把亚病毒划在病毒学的范畴。所以除了病毒外，其它的生物都是由细胞来构成的了（包括真核和原核）。 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： 细胞壁 位于植物细胞的最外层，是一层透明的薄壁。它主要是由纤维素与果胶组成的，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。 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脂类分子组成的薄膜，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(图3-1-2)，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。 细胞质 细胞膜包着的黏稠透明的物质，叫做细胞质基质。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。 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”。 内质网 内质网是细胞质中由膜构成的网状管道系统。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。 核糖体 核糖体是一种颗粒状小体，多存在于内质网膜的外表面，是合成蛋白质的重要基地。 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。 中心体与细胞的有丝分裂有密切关系。 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。 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。 动物细胞与植物细胞相比较，具有很多相似的地方，如动物细胞也具有细胞膜、细胞质、细胞核等结构。但是动物细胞与植物细胞又有一些重要的区别，如动物细胞的最外面是细胞膜，没有细胞壁；动物细胞的细胞质中不含叶绿体，也不形成中央液泡。 总之，不论是植物还是动物，都是由细胞构成的。细胞是生物体结构和功能的基本单位。无氧呼吸无氧呼吸，是指有机碳化合物经彻底或者不彻底氧化，所脱下来的电子经部分电子传递链，最后传给外源的无机氧化物(个别是有机氧化物)并释放较少能量。无氧呼吸是细胞呼吸的一种方式。简介1. 发酵过程无氧呼吸是细胞呼吸的一种方式。 根据最终电子受体不同的分类方式，细胞呼吸分为发酵、有氧呼吸、无氧呼吸三种。酵母酿酒、同型乳酸发酵、异型乳酸发酵都是属于发酵的范畴，而不是无氧呼吸。简单的说，并不是没有利用分子氧的氧化就是无氧呼吸。 但是在广义的“无氧呼吸”中，通常不区分这两个概念。 2.是指有机碳化合物经彻底或者不彻底氧化，所脱下来的电子经部分电子传递链，最后传给外源的无机氧化物(个别是有机氧化物)并释放较少能量。 根据最终电子受体不同，可把无氧呼吸分成硝酸盐呼吸，硫酸盐呼吸，硫呼吸，碳酸盐呼吸及延胡索酸呼吸等。其中最典型的是硝酸盐呼吸。 无氧呼吸分解不彻底,部分能量储存在酒精或乳酸中1 mol葡萄糖在分解成乳酸以后，只释放196.65kJ的能量，其中只有6108kJ的能量储存在ATP中，近69%的能量都以热能的形式散失了 详细说明无氧呼吸，指生物细胞对有机物进行的不完全的氧化。这个过程没有氧分子参与，其氧化后的不完全氧化产物主要是酒精。在高等植物中常将无氧呼吸称为发酵。其不完全氧化产物为酒精时，称为酒精发酵；为乳酸则称为乳酸发酵。在缺氧条件下，只能进行无氧呼吸，暂时维持其生命活动。无氧呼吸最终会使植物受到危害，其原因，一方面可能是由于有机物进行不完全氧化、产生的能量较少。于是，由于巴斯德效应，加速糖酵解速率，以补偿低的ATP产额。随之又会造成不完全氧化产物的积累，对细胞产生毒性；此外，也加速了对糖的消耗，有耗尽呼吸产物的危险。 有氧呼吸根据最终电子受体不同的分类方式，细胞呼吸分为发酵、有氧呼吸、无氧呼吸三种。酵母酿酒、同型乳酸发酵、异型乳酸发酵都是属于发酵的范畴，而不是无氧呼吸。简单的说，并不是没有利用分子氧的氧化就是无氧呼吸。但是在广义的“无氧呼吸”中，通常不区分这两个概念。 根据最终电子受体不同，可把无氧呼吸分成硝酸盐呼吸，硫酸盐呼吸，硫呼吸，碳酸盐呼吸及延胡索酸呼吸等。其中最典型的是硝酸盐呼吸。 发酵在微生物中常将无氧呼吸称为发酵，指生活细胞对有机物进行的不完全的氧 无氧呼吸发酵示意图化。这个过程没有分子氧参与。其氧化后的不完全氧化产物为酒精时，称为酒精发酵，总反应式： C6H12O6(酶）2C2H5OH+2CO2+2ATP；为乳酸则称为乳酸发酵，总反应式为：C6H12O6（酶）2C3H6O3+2ATP。 在缺氧条件下，只能进行无氧呼吸，暂时维持其生命活动。无氧呼吸最终会使植物受到危害，其原因，一方面可能是由于有机物进行不完全氧化、产生的能量较少。于是，由于巴斯德效应，加速糖酵解速率，以补偿低的ATP产额。随之又会造成不完全氧化产物的积累，对细胞产生毒性；此外，也加速了对糖的消耗，有耗尽可供呼吸物质的危险。 植物除甜菜块根、马铃薯块茎，玉米胚乳无氧呼吸产物是乳酸外，无氧呼吸产物一般为酒精。 无氧呼吸公式C6H12O6（酶）2C3H6O3（乳酸）+少量能量 C6H12O6（酶）2C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量 无氧呼吸的全过程。 第一阶段：在细胞质的基质中，与有氧呼吸的第一阶段完全相同。即一分子的葡萄糖分解成两分子的丙酮酸，过程中释放少量的H和少量能量。 第二阶段：在细胞质的基质中，丙酮酸在不同酶的催化下，分解为酒精和二氧化碳，或者转化为乳酸。 须特别注意的是，丙酮酸转化为酒精或者乳酸的过程中并不产生能量。 过程第一阶段：在细胞质的基质中，与有氧呼 无氧呼吸过程示例图吸的第一阶段完全相同。即一分子的葡萄糖分解成两分子的丙酮酸，过程中释放少量的H和少量能量。 在酵解的己糖阶段，首先是葡萄糖在己糖激酶的催化下磷酸化生成葡萄糖-6-磷酸，消耗一分子ATP，然后经异构酶催化转换为果糖-6-磷酸，再经果糖激酶催化再次磷酸化生成果糖-1,6-二磷酸，又消耗一分子ATP；在丙糖阶段，果糖-1,6-二磷酸在醛缩酶催化下裂解生成磷酸二羟丙酮和甘油醛-3-磷酸（两个磷酸丙糖在异构酶催化下可以相互转换），后者在甘油醛-3-磷酸脱氢酶催化下生成1,3-二磷酸甘油酸，同时使NAD+还原为NADH，然后1,3-二磷酸甘油酸在甘油酸激酶催化的底物水平磷酸化反应中生成ATP和3-磷酸甘油酸，3-磷酸甘油酸经变位酶催化转换为2-磷酸甘油酸，再经烯醇化酶催化形成磷酸烯醇式丙酮酸，最后在丙酮酸激酶催化的又一次底物水平磷酸化反应中生成丙酮酸和ATP。 第二阶段：在细胞质的基质中，丙酮酸在不同酶的催化下，分解为酒精和二氧化碳，或者转化为乳酸。 须特别注意的是，丙酮酸转化为酒精或者乳酸的过程中并不产生能量。 在厌氧条件下，通过丙酮酸的还原代谢使得NADH重新氧化为NAD+。在酵母的酒精发酵过程中，在丙酮酸脱羧酶催化下丙酮酸氧化脱羧生成乙醛，然后乙醛在乙醇脱氢酶的催化下被还原为乙醇，同时使NADH氧化生成NAD+。而在肌肉缺氧下的酵解过程中，乳酸脱氢酶催化丙酮酸转化为乳酸，同时也伴随着NADH重新氧化为NAD+。 与有氧呼吸关系区别无氧呼吸: 指细胞生活在无氧或缺氧的条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物不彻底的氧化分解成酒精或乳酸等，同时释放出能量的过程。这个过程没有分子氧参与，其氧 无氧呼吸化后的不完全氧化产物主要是酒精或乳酸。 有氧呼吸: 有氧呼吸是指细胞在氧气的参与下，通过酶的催化作用，把糖类等有机物彻底氧化分解，