Ebook 下载 —— 生物耗氧量与线粒体功能检测技术手册

2023-02-17 23:55:30, 美谷分子仪器美谷分子仪器（上海）有限公司

细胞代谢简介

新陈代谢是生物体内进行的化学变化的总称，是生物最基本的生命活动过程，细胞是生物进行新陈代谢的基本单位。细胞从环境汲取能量、物质，在内部进行各种化学变化，维持自身高度复杂的有序结构，保证生命活动的正常进行。酶负责催化细胞内各种化学变化。新陈代谢是机体生命活动的基本特征，包括物质代谢和能量代谢。有机体在物质代谢过程中能量的释放、转换和利用过程，被称为能量代谢。

细胞的能量主要来自糖代谢，葡萄糖在体内氧化分解的途径包括糖酵解和氧化磷酸化。糖酵解依赖分布于胞膜上的葡萄糖转运体将胞外毛细血管内的葡萄糖转运入胞内，通过己糖激酶（HK）、磷酸葡萄糖异构酶（PGI）、磷酸果糖激酶（PFK）等糖酵解酶分解代谢，生成终产物丙酮酸。在有氧条件下，丙酮酸通过转运蛋白，进入线粒体内氧化脱羧生成乙酰辅酶 A，后者进入三羧酸循环（TCA），彻底氧化成 H₂O 和 CO₂。在缺氧条件下，丙酮酸转化成乳酸，并通过分布于胞膜的单羧基转运体分泌至胞外，进入血液循环，到达肝脏后通过糖异生作用，转变成肝糖原或血糖，形成乳酸循环。

细胞呼吸是所有生物都具有的一项重要的生命活动。细胞呼吸的实质是氧化分解有机物，细胞在有氧条件下从食物分子（主要是葡萄糖）中取得能量，最终生成 CO₂或其他产物，并且释放能量产生 ATP 的总过程。所有细胞时时刻刻都需要氧化有机物释放能量，维持生命活动。细胞呼吸有 3 个阶段，分别是糖酵解、柠檬酸循环以及电子传递链。细胞呼吸是生物体获得能量的主要代谢途径，主要在线粒体中进行，在温和条件和酶的参与调控下，通过一系列氧化还原反应，将储藏在葡萄糖等中的化学能释放，并以高能磷酸键的形式贮藏在三磷酸腺苷（ATP）分子中。ATP 是生物体进行各种生命活动所需能量的直接来源，是细胞中的能量载体，常被称为细胞中的能量通货。

线粒体是是细胞有氧呼吸的主要场所，为细胞新陈代谢提供能量。线粒体将细胞中的有机物当燃料，将这些有机物与氧结合，经过复杂的过程，转变为 CO₂和 H₂O，同时将有机物中的化学能释放出来，供细胞利用。线粒体为细胞的生命活动提供场所，是细胞内氧化磷酸化和形成 ATP 的主要场所，有细胞“动力工厂”（powerplant）之称。

研究细胞代谢的意义

越来越多的研究发现线粒体在细胞中的作用远远不止“细胞能量站”。在生物的生长、发育、代谢、衰老、疾病、死亡以及生物进化等方面，线粒体参与其中进行调控或信号传导，且还参与细胞内 Ca²⁺的稳态、活性氧的产生以及细胞色素 C 的释放。包括细胞信号传导、代谢、自噬、衰老和肿瘤发生都与线粒体的质量和活性相关。

20 世纪 90 年代中期以来，科学家发现线粒体 DNA 变异与 100 多种人类疾病有关，兴起“线粒体医学”。有关线粒体的研究已成为当前生命科学和分子医学的新领域。除了为细胞供能外，线粒体还参与例如细胞分化、细胞信息传递和细胞凋亡等过程，并拥有调控细胞生长和细胞周期的能力。细胞代谢异常会造成包括衰老和疾病（例如神经退行性疾病、糖尿病、癌症、心血管疾病、肥胖等）在内的多种疾病。

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