Bioenergetics 4

生物能学4

编 者：David G. Nicholls

Stuart J. Ferguson

出 版 社：Academic Press

索 书 号：Q811.5/N613 (4)/2013/Y

藏书地点：武大外教中心

生物能学它是研究生命过程中的能量在不同形式间的转变及其在数量间的变化。　自然界所发生的一切运动,都伴随着能量的变化,生命过程也不例外。有机体生活在一定的环境之中，它必须不断地从外界获得能量（例如，进行所必需的光能、储存在食物中的化学能等），才能维持和进行必要的生命过程；这是能量的吸收。把从外界所吸收的能量转变成为适于在体内储存的能量形式(例如,通过氧化磷酸化、作用生成高能磷酸键),这是能量的储存。在合适的条件下，被吸收的能量将在体内转移到需要能量来启动某种反应的部位，例如，蛋白质所吸收的光能往往可以在整个蛋白质中转移，使其最终效应常表现为某一个（或几个）化学键的断裂。这种过程是能量的转移。被吸收或被转移的能量在生命过程中经常发生能量形式的变换,例如，时,高能磷酸键的化学能转变为机械能而做功；光合作用中光能转变为化学能；过程中光能转变为电能而产生视觉，这些都是能量的转化和利用。机体在其长期进化过程中所形成的组织与器官对外界能量有一定的适应范围，在受到超出这一范围的能量作用时往往使机体受到损伤。例如强烈日晒或大剂量高能辐射的作用可能引起各种疾病。这是能量对机体的损伤作用。简言之，有机体以及具有生物学活性的大分子，对于能量的吸收、储存、转移、转化、利用及其损伤作用基本规律的研究，就组成为生物力能学的基本内容。应用生物力能学的基本规律所研究的课题，几乎遍及生物学的各个领域。当前比较受重视和研究比较深入的主要有下列几个问题，即氧化磷酸化作用、光合磷酸化作用、肌肉收缩、视觉过程、生物发光、离子的跨膜输运、光的生物学作用、高能辐射对机体与生物大分子的原初作用等等。生物力能学的研究可以从两个不同的角度进行，即宏观的角度和微观的角度。宏观的生物力能学从整个体系的能量形式和变化进行研究，而不追究体系本身结构的变化细节。所谓体系既可以指群体和个体，也可以指参与反应的一组分子。宏观生物力能学广泛应用了物理学中的热力学理论，首先是经典热力学的基本定律，并用热力学参数来表达数量关系。经典热力学定律只适用于孤立体系,而生命体系是一个开放体系,生命过程是一个和外界环境不断进行物质与能量交换的不可逆过程。近年来不可逆过程热力学研究不断发展，热力学在生物学中的应用大大扩展。例如，经典热力学难以解释的“主动转运”过程（离子在细胞膜内外对抗浓度梯度的运动），用不可逆过程热力学就能作出较好的说明。最近提出的“耗散结构”理论进一步推动了这方面的进展。这一理论认为：远离平衡态的系统，同样可以是稳定的。这种状态的维持，需要不断有物质与能量的供应，这种状态可以有一定的空间结构，在时间上有一定的运动秩序。而这些正是生命现象的重要特征。宏观生物力能学也称为生物热力学。微观的生物力能学把能量状态及变化和分子的结构与运动结合在一起，具体研究能量从吸收到利用的全过程。这就使微观生物力能学实际上成为的一个组成部分。

本书共由三部分十二章内容组成。第一章讲述的是化学渗透能量转换，包括化学渗透理论、能量传导膜的基础方法学、化学渗透概念的简要历史等。第二章对跨越能量节约细胞膜的离子转运进行了介绍，包括离子转运的分类、双分子层介导的转运、蛋白质催化的转运等。第三章阐述的是定量生物能学，吉布斯自由能和平衡位移、氧化还原电位、光子等多方面内容都涵盖其中。第四章的主题是分离的细胞器中的化学渗透的质子通路，包括质子通路、电压、质子转运等多个方面。作者在第五章介绍的是呼吸链，包括线粒体呼吸链的组成、电子传递的机制、细菌呼吸链等。第六章对质子动力光合发电机进行了阐述，包括光反应、绿色植物和藻类中的光捕捉和电子传递通路等。第七章介绍的是ATP合成及细菌鞭毛回转马达，包括分子结构、抑制蛋白、细菌鞭毛等。第八章的主题是转运，主要对线粒体转运蛋白家族和细胞转运进行了阐述。第九章介绍的是细胞生物能学，细胞质环境、线粒体钙转运、活性氧的种类、活性氮的种类等内容都涵盖其中。第十章对线粒体的细胞生物学进行了阐述，包括线粒体的结构、线粒体动力学、线粒体的生物起源等。第十一章描述的是线粒体和细胞间的信号传导，包括线粒体基因组、AMP激酶、线粒体蛋白磷酸化等多个方面。第十二章的主题是生理学和病理学中的线粒体，线粒体疾病、心脏、线粒体和大脑、线粒体和癌症等多个方面都涵盖其中。

本书作者共通过十二章的内容，对生物能学进行了深入的探讨，包括化学渗透能量转换、定量生物能学、呼吸链、细胞生物能学、线粒体的细胞生物学等多个方面。本书内容针对性比较强，适合从事生物能学及相关研究的科研人员及学生阅读参考。

本书目录

前言

词汇表

第一部分

第一章 化学渗透能量转换

第二章 跨越能量节约细胞膜的离子转运

第三章 定量生物能学

第四章 分离的细胞器中的化学渗透的质子通路

第二部分

第五章 呼吸链

第六章 质子动力光合发电机

第七章 ATP合成及细菌鞭毛回转马达

第八章 转运

第三部分

第九章 细胞生物能学

第十章 线粒体的细胞生物学

第十一章 线粒体和细胞间的信号传导

第十二章 生理学和病理学中的线粒体

参考书目

索引

（郑银珍）