The Foundations of Biochemistry

Cellular Foundation

Cells as Structural and Functional Units

• 细胞的基本结构:

  • Plasma membrane (细胞质膜): 包围细胞的周边，由脂质和蛋白质构成。薄而坚韧，柔韧且疏水，排斥极性分子。
  • 功能:
    • Transport proteins: 允许离子穿过膜。
    • Receptor proteins: 传递信号穿过膜。
    • Enzymes: 参与化学反应。

• 常见术语:

  • Cytoplasm (细胞质)
  • Ribosome (核糖体)
  • Proteasome (蛋白酶体)
  • Cytosol (细胞质基质)
  • Metabolites (代谢产物)
  • Coenzymes (辅酶)
  • Nucleoid (拟核)
  • Nucleus (细胞核)
  • Eukaryotes (真核生物)

Cell Size and Diffusion

• 扩散与细胞大小的关系:

  • 表面积是 $r^2$ 的函数，体积是 $r^3$ 的函数。
  • 随着细胞大小增加，扩散速率下降，直到代谢消耗的营养物超过跨膜载体的供给能力。
  • 如果体积太小，反应空间不足，因此细胞大小受限。

• 动物和植物细胞:

  • 一般为 5 到 100 $\mu m$。
  • 许多动物细胞表面高度折叠或复杂化，以增加表面积。

Sources of Energy and Biosynthetic Precursors

• 用细胞供能方式来划分

  • 光化学供能(phototrophs)

  • 化学供能(chemotrophs)

    • 由氧化化学物质: $HS^- -> S^0$,$S^0 -> SO_4^{2-}$ 等供能

• 用能量来源来划分

  • 将二氧化碳直接合成为生物分子(biomolecular)的自养者(autotrophs)
  • 需要已经处理了的养分的异养者(heterotrophs)

需要注意，存在光能异养生物，如绿色无硫细菌(green nonsulfur bacteria)，代表种：Chloroflexus auranticus