导论细胞代谢

Cell Biology

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Summary

在细胞中,关键的分子是由一起加入个别单位如氨基酸或核苷酸,或分解成更小的组件。分别负责这反应被指作为合成代谢和分解代谢。这些反应需要或产生通常在"高能"的分子,称为 ATP 形式的能量。在一起,这些过程弥补"细胞新陈代谢,",是健康的、 活的细胞的标志。

朱庇特的简介细胞代谢简要回顾了这一领域,从早期的研究对光合作用到最近的发现属于能源生产中的所有单元格的丰富的历史。这被其次的一些关键问题问了由科学家研究代谢,以及他们申请来回答这些问题的常用方法进行了讨论。最后,我们会探讨如何目前研究人员正在学习在代谢中伴随代谢性疾病,或发生改变后暴露于环境压力。

Cite this Video

JoVE Science Education Database. 细胞生物学精要. 导论细胞代谢. JoVE, Cambridge, MA, (2018).

细胞代谢是指发生在细胞内重要的代谢反应。当大多数人认为的"新陈代谢"时,他们将其与关联"燃烧"或断下来的养分。然而,在细胞生物学中代谢包括"分解代谢,"是打破下来的分子和"合成代谢",这是新的生物化合物的合成。这些过程为细胞提供能量,并帮助建立自己的组件,分别。

这个视频将深入研究有助于我们了解细胞代谢的主要发现。我们会跟进这点与关键问题领域,考试和一些技术目前用于研究代谢途径。

让我们深入探讨细胞的新陈代谢的丰富的历史。

1770 至 1805年,四个化学家执行关键实验,帮助解释如何植物会产生"大众"成长。他们的工作导致的基本光合作用反应,建立了在阳光下,植物在二氧化碳和水,和产生氧气和有机物质。后来在 19 世纪 60 年代,朱利叶斯 · 冯 · 萨克斯决定这种有机材料是淀粉,由糖葡萄糖组成。

因此,植物制造糖。但是,我们消耗它。糖在我们的身体会发生什么?一个潜在的答案来在 1930 年,当古斯塔夫 · 恩布登、 奥托 Meyerhof 和雅各蓝德描述糖酵解,分解成丙酮酸葡萄糖的通路。现在,我们知道那糖酵解还生产三磷酸腺苷或 ATP。

在梅耶霍夫实验室里卡尔 · 罗曼在 1935 年确定 ATP 的结构。Meyerhof 和罗曼提出 ATP 可以"储存"能量,证实了阿弗里茨 · 李普曼在 1941 年,确定在 ATP 能量丰富债券和提供一种理论,这些债券能利用在生物合成过程中的人。

在并行,汉斯 · 克雷布斯发现的葡萄糖或丙酮酸氧化能引起大量的酸,所有的一切都是循环反应形成三羧酸循环,缩写为三羧酸循环的一部分。他的主要贡献注意到草酰乙酸和丙酮酸可以转换为柠檬酸,给这一氧化系列及其周期性的形式。

1946 年,阿 · 李普曼和弥敦道卡普兰进一步阐明转换与辅酶 A.他们发现柠檬酸丙酮酸的反应我们现在知道,丙酮酸盐与这种酶形成乙酰辅酶 A,启动 TCA 循环进行交互。

后来,20 世纪 70 年代至 20 世纪 50 年代,研究人员确定,在三羧酸循环过程中释放出来的电子可以将"转入"位于线粒体途径称为电子传递链中的蛋白复合物。重要的是,1961 年彼得 · 米切尔提出这些配合物的电子转移产生的质子"梯度,"能拉动生产的绝大多数细胞 ATP。

两者合计,光合作用的发现,糖酵解、 三羧酸循环和电子传递链形成的细胞代谢现在休息是当今研究的基础。

虽然这些历史的发现提供了巨大洞察的代谢途径,它们也有刺激的几个问题。让我们回顾一下那些仍然没有答案。

今天,研究人员正在寻找在如何代谢途径受到像毒素或辐射的环境压力。尤其是如何这些因素导致的活性氧物种像具有未配对的电子的氧原子,使其高活性的自由基,生产异常感兴趣。这些分子可以损害其他细胞成分,导致氧化应激。

氧化应激有牵连在细胞衰老和死亡,并且在启动和进展的癌症。因此,细胞生物学家感兴趣确定这些无功的物种是如何影响细胞的正常生理过程,如细胞分裂。使用此信息,他们可以进一步推断这些物种在病理事件中的作用。

最后,几位研究人员感兴趣的代谢紊乱 — — 特定的代谢反应中断的条件。这些包括疾病,如糖尿病,身体是无法代谢糖。研究人员目前正尝试确定因素,如基因或环境的线索,对这种疾病作出贡献。这将最终帮助他们为患者制定更有效的治疗方法。

现在,你听说过几个紧迫问题领域的细胞的新陈代谢,让我们回顾科学家使用来解决他们的实验技术。

活细胞的许多代谢过程的最终目标是生成 ATP,是由单元格使用的初级能源存储分子。因此,像量化的帮助下发光反应样品中 ATP,ATP 生物发光法测定技术可以洞察细胞的代谢活动。

其他方法集中在特定的代谢途径。例如,研究人员可以评估其单体葡萄糖的糖原代谢。做到这一种方法是处理转化为产品,并与检测探针反应诱发变色或荧光源自糖原的葡萄糖。在这种方式,研究人员可以计算多少糖原是最初出现在他们的样品。

与此相反的是,可以通过测量活性氧检测代谢异常。通常,研究人员使用这些物种成员被"袭击"后发荧光探针。这些化验直接量化活性氧代谢产物的量,因此有助于在检测中氧化应激。

最后,研究人员分析了代谢个体水平的"代谢性能分析"。先进的方法,如高效液相色谱法、 高效液相色谱法,和质谱或女士的帮助下,科学家可以量化代谢产物存在于生物样品,并确定是否某些代谢通路处于停滞或过度活跃。

与所有的这些工具在他们的处置,让我们看看科学家如何放到实验使用。

一些科学家正在应用这些方法来开发新的方法来诊断代谢紊乱。在这里,协议开发分离外周血单个核细胞或外周血,从病人血液样本,以评估其肝糖原含量。通过使用糖原代谢特定染色法,研究人员获得目前这些样品中的糖原含量的洞察。在未来的应用程序,这种技术可以帮助诊断糖原代谢性疾病患者。

其他研究人员使用这些工具来研究环境应力对代谢的影响。在这个实验中,科学家们测量了活性氧在斑马鱼胚胎处理化学被称为鱼藤酮,或损伤后走向自己的反面。这样做是荧光红色时活性氧物种的目标探测的帮助。整个胚胎后续评估表明增加的生产这些分子在反应损伤和化工曝光,这表明这些代谢物的保护作用。

最后,细胞生物学家也在研究肿瘤细胞的代谢特点。在这里,研究人员收集的人结肠癌细胞,内容和受到这种提取物对代谢轮廓分析使用高效液相色谱法和质谱。这允许研究人员查明目前在此病变组织中的代谢产物。

你刚看了朱庇特的介绍性视频到细胞的新陈代谢。许多复杂的路径描述代谢活性的细胞,而现在你知道如何发现这些通路,并研究如何仍在试图破译未知的组分。请记住,代谢是好的但多余的东西可以是有害的。一如既往,感谢您收看 !

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