细胞代谢

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细胞代谢·

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能与细胞·

新陈代谢是生物的重要特征，细胞是进行新陈代谢的基本单位。细胞内各种化学变化都在酶催化下发生。本章重点：能量、酶、跨膜转运、细胞呼吸、光合作用。

能量·

  • 定义

    能是做功的本领。细胞内物质流动、肌肉收缩、运动、物质合成等都需要能量。

  • 动能

    运动中的能量。热、电、光都属于动能：热是分子运动，电是电子运动，光是光子运动。

  • 势能

    物体因位置或排列而具有的能量。活细胞分子因原子排列而具有的势能就是化学能。讨论细胞代谢时，主要讨论化学能。


热力学定律·

  • 开放体系

    生物体会与环境不断交换物质和能量，所以是开放体系。

  • 第一定律

    能量守恒：能量不能被创造，也不能被消灭，只能从一种形式转变为另一种形式。细胞把食物分子中的化学能转变为便于利用的形式。

  • 第二定律

    能量转化必然伴随无序性增加。无序性程度称为熵。热是分子随机运动，是无序性的一种形式。
    熵代表不可利用的能量。细胞自身可增加有序性，但环境的无序性必须增加。

  • 细胞中的意义

    细胞能量转化效率不可能为100%。化学能转移、光能被捕获、鞭毛运动等过程，总会有一部分能量以热形式散失。


吸能反应与放能反应·

  • 吸能反应

    产物分子中的势能高于反应物，反应吸收周围环境中的能量。光合作用是生物界最重要的吸能反应。

  • 放能反应

    产物分子中的化学能低于反应物，反应释放能量。细胞呼吸类似受控的燃烧作用。

  • 细胞代谢

    活细胞中千百种吸能反应和放能反应的总称。放能反应释放的能量可被吸能反应利用，中间纽带是ATP。


ATP·

  • 结构

    ATP即腺苷三磷酸，是一种核苷酸，由核糖、腺嘌呤和3个磷酸根组成。后两个磷酸键不稳定，称高能磷酸键。

  • 水解

    ATP水解形成ADP和一个磷酸根，同时释放能量。肌肉收缩、神经活动及其他生命活动都利用ATP水解释放的能量。

  • ATP循环

    ATP易再生。放能反应释放的能量用于合成ATP，ATP水解又推动吸能反应，这一过程称为ATP循环。
    因ATP是细胞普遍使用的能量载体，所以称为细胞中的能量通货。

  • 推动吸能反应

    ATP参与后常使吸能反应能够进行。例如谷氨酸与NH3形成谷氨酰胺，需要先由ATP参与形成谷氨酰磷酸。


酶·

酶降低反应活化能·

  • 定义

    酶是生物催化剂，绝大多数是蛋白质。它能加速体内化学反应，但反应前后自身不发生变化。

  • 活化能

    分子要发生反应，必须先被活化，即获得一定能量。酶能降低反应所需的活化能，因此加快反应速度。

  • 细胞中的意义

    ATP在水丰富的细胞中仍能稳定存在，是因为其水解需要活化；只有在专一酶如ATP酶催化下才容易发生。

  • 底物专一性

    酶只能识别一种或一类专一底物，并催化专一反应。反应物称为底物。酶的三维结构决定其选择性。

  • 活性部位

    酶分子中与底物结合的小局部。底物与活性部位弱结合后，酶形状稍变，使底物更易反应；产物释放后，酶又恢复原状。


影响酶活性的因素·

  • 温度

    每种酶有最适温度。温度升高可增加分子接触，但过高会使酶变性。人体内大多数酶最适温度为35～40℃。

  • pH

    一般酶的最适pH为6～8，接近中性。偏离范围后活性下降，细胞功能也会受破坏。

  • 盐浓度

    盐浓度过高会干扰酶分子中的某些化学键，破坏蛋白质结构，使活性降低。

  • 辅因子与辅酶

    许多酶活动需要非蛋白质成分参与，称为辅因子。无机离子如锌、钾、镁可作辅因子；有机辅因子称辅酶，许多来自维生素或就是维生素。


酶抑制剂·

  • 竞争性抑制剂

    与正常底物相似，竞争酶的活性部位，使底物无法结合。通常可逆；底物浓度高于抑制剂时，底物仍可占据活性部位。

  • 非竞争性抑制剂

    不占据活性部位，而是结合酶分子其他部位，使酶形状改变，活性部位不再适合底物。

  • 可逆与不可逆

    若抑制剂与酶形成共价键，常为不可逆；若形成较弱键，如氢键，则多为可逆。

  • 负反馈

    反应产物抑制代谢反应的现象。如ATP过多时，ATP本身可作为非竞争性抑制剂干扰ATP合酶作用。
    负反馈是调节细胞代谢最主要的机制。

  • 应用

    有些杀虫剂和抗生素是酶抑制剂。马拉硫磷抑制乙酰胆碱酯酶；青霉素抑制细菌合成细胞壁的酶。


核酶·

  • 概念

    某些RNA分子也能催化反应，称为核酶。说明不仅蛋白质能作生物催化剂，RNA也能作催化剂。

  • 类型
    • 分子内反应

      RNA分子本身既是底物又是催化剂，如RNA片段在分子内改变位置。

    • 分子间反应

      RNA催化其他分子发生反应，自身反应前后不变。


物质的跨膜转运·

细胞是开放体系，必须调节物质穿过细胞边界的转运。膜的选择透性主要来自脂双层限制和转运蛋白专一性。

膜的选择透性·

  • 脂双层

    烃类、二氧化碳、氧能溶于脂双层，容易透过质膜。亲水离子和极性分子不易直接通过。

  • 转运蛋白

    葡萄糖、氨基酸等重要亲水分子可通过转运蛋白进出细胞。转运蛋白有专一性，如葡萄糖可经专一蛋白进入肝细胞，果糖不能由此进入。

  • 转运方向

    主要分为被动转运和主动转运。


被动转运与扩散·

  • 扩散

    分子因自身动能随机运动，但一群分子总体从高浓度处向低浓度处移动，直到平衡。

  • 被动转运

    顺浓度梯度穿过膜扩散，不需要细胞供能。细胞呼吸不断消耗O2，使细胞内O2低于细胞外，O2便不断进入细胞。

  • 注意

    若溶液中有多种溶质，某种物质穿膜扩散只与该物质自身的浓度梯度有关，与其他溶质浓度无关。


渗透·

  • 概念

    水分子穿过选择透性膜的被动转运称为渗透。水总体从低溶质浓度一侧向高溶质浓度一侧移动。

  • 高渗、低渗、等渗
    • 高渗溶液

      溶质浓度相对较高。

    • 低渗溶液

      溶质浓度相对较低。

    • 等渗溶液

      溶质浓度相等，水分子双向移动速率相等，无净渗透。

  • 无壁细胞

    动物细胞在等渗环境中体积稳定；高渗中失水皱缩；低渗中吸水膨胀甚至破裂。草履虫生活在低渗池水中，靠较低水透性和伸缩泡排水。

  • 有壁细胞

    植物、藻类、细菌、真菌有细胞壁。低渗中膨胀；等渗中萎蔫；高渗中发生质壁分离。

  • 水势

    植物细胞水势由渗透势和压力势组成：$\psi=\psi_{\pi}+\psi_{\mathrm{p}}$。
    渗透势由细胞液总浓度决定，总为负值；压力势来自细胞壁压力，总为正值。平衡时 $\psi=0,\psi_{\pi}=-\psi_{\mathrm{p}}$。


易化扩散·

  • 概念

    亲水物质在转运蛋白帮助下顺浓度梯度通过膜，称为易化扩散。

  • 通道蛋白

    提供亲水通道，使特定分子或离子易通过。水通道蛋白是代表；肾细胞膜中大量水通道蛋白可回收尿中的大量水分。

  • 载体蛋白

    与被转运物质结合后发生细微构象变化，将其从膜一侧运到另一侧。通道蛋白只加速运动，方向仍顺浓度梯度。

  • 转运缺陷

    某些遗传病由专一转运体系缺陷引起，如胱氨酸尿症：肾细胞缺少转运胱氨酸等氨基酸的系统，氨基酸积累形成晶体，导致肾结石。


主动转运·

  • 定义

    逆浓度梯度转运溶质，需要细胞供能。能使细胞内部某些小分子或离子浓度高于环境。

  • 钠-钾泵

    由质膜内专一蛋白完成，ATP将转运蛋白磷酸化，使其构象改变。每运转一次，将3个Na+泵出细胞，同时将2个K+泵入细胞。

  • 膜电势

    质膜内外阴、阳离子分布不均，胞质侧带负电，胞外侧带正电，形成膜电势，约为 -200～-50mV。

  • 电化学势梯度

    对离子而言，推动扩散的不只是浓度梯度，还包括膜电势。两者合称电化学势梯度。

  • 生电泵

    使膜两侧产生电压的转运蛋白。动物细胞主要生电泵是钠-钾泵；植物和真菌的生电泵是质子泵。

  • 质子泵与协同转运

    质子泵利用ATP把H+泵出细胞，形成电位差和H+浓度梯度。H+顺势返回时可推动其他物质逆势转运。
    例如植物用H+-蔗糖协同转运，将光合作用产生的蔗糖运入叶脉专门细胞，再分配到根等非光合组织。


胞吞与胞吐·

  • 胞吐

    大分子包在小泡内，小泡与质膜融合后将内容物排到细胞外。胰岛素分泌、神经元释放化学信号、植物细胞分泌细胞壁前体都与胞吐有关。

  • 胞吞

    细胞通过质膜向内形成小泡吸收大分子或大颗粒，基本是胞吐的逆转。

  • 吞噬

    细胞用伪足包裹颗粒，形成吞噬泡，再与溶酶体融合消化。变形虫、草履虫、人体巨噬细胞等可进行吞噬。

  • 胞饮

    细胞将胞外液体小滴包入小泡。没有专一性，液体中溶解或悬浮的物质都可能被吞入。

  • 受体介导的胞吞

    非常专一。配体与膜上受体结合，在有被小窝形成小泡进入细胞。受体释放物质后可回到质膜重复利用。
    例：细胞利用LDL受体吸收胆固醇。LDL受体缺陷会使胆固醇积累，引起早期动脉粥样硬化。

  • 膜循环

    胞吞形成小泡的膜来自质膜；胞吐时小泡膜与质膜融合，又退还给质膜。


细胞呼吸·

引论·

  • 概念

    细胞呼吸是细胞在有氧条件下，从食物分子主要是葡萄糖中取得能量的过程。它与肺部气体交换不同，但密切相关。

  • 总反应

    $\mathrm{C_6H_{12}O_6+6O_2\longrightarrow6CO_2+6H_2O+能量}$

  • 与燃烧的异同

    总反应与燃烧相同，都是糖被氧化为CO2和H2O。但燃烧在高温下发生，释放光和热；细胞呼吸在常温下分步进行，部分能量储存在ATP中。

  • 效率

    细胞只能利用葡萄糖中约35%的能量。每氧化一个葡萄糖分子约合成30个ATP。无氧时酵母只能利用约2%的能量。

  • 氧化还原

    葡萄糖失去氢而被氧化，氧得到氢而被还原。细胞呼吸是受精密控制的氧化还原作用。

  • 三阶段

    糖酵解 → 柠檬酸循环 → 电子传递链。柠檬酸循环又称Krebs循环或三羧酸循环。


糖酵解·

  • 位置与产物

    发生在细胞质中。一个葡萄糖分子分解为2个丙酮酸，净产生2个ATP和2个NADH。

  • 过程概括

    前4个反应把己糖转为2个丙糖，消耗2个ATP；后5个反应由2个丙糖形成2个丙酮酸，形成4个ATP。

  • NADH

    NAD+是许多脱氢酶的辅酶，还原形式为NADH。糖酵解中的氧化还原反应把NAD+还原为NADH+H+。

  • 底物水平磷酸化

    糖酵解中有两步直接由底物上的高能磷酸键把ADP合成ATP，称为底物水平磷酸化。

  • 能量意义

    糖酵解只获得每个葡萄糖能量的约5%；产生的2个NADH含有约16%的能量，但只有有氧时才能被利用。约80%的葡萄糖能量要靠有氧条件下的柠檬酸循环和电子传递链取得。


柠檬酸循环·

  • 丙酮酸进入循环前

    丙酮酸进入线粒体后，先在丙酮酸脱氢酶作用下形成乙酰CoA：被NAD+氧化形成NADH+H+，脱去一分子CO2形成二碳单位，再与辅酶A结合。

  • 循环位置

    在线粒体中发生。每个葡萄糖产生2个乙酰CoA，所以循环转两轮。

  • 一轮结果

    乙酰CoA被氧化，产生2个CO2、3个NADH、1个FADH2和1个ATP。

  • 一个葡萄糖的循环结果

    2个ATP、6个NADH、2个FADH2。与糖酵解相比，柠檬酸循环产生的高能分子更多。


电子传递链与氧化磷酸化·

  • 电子载体位置

    真核细胞中位于线粒体内膜；原核细胞中位于质膜。

  • 电子传递

    NADH和FADH2中的电子沿一系列专一蛋白质电子载体传递。每一步都是氧化还原反应，最后电子传给O2形成H2O。

  • 氧化磷酸化

    电子传递过程中合成ATP的反应称为氧化磷酸化，只在有氧条件下发生。催化反应的酶为ATP合酶。

  • 化学渗透

    电子传递释放的能量推动蛋白质复合体把质子由线粒体内膜内侧主动转运到外侧，形成质子梯度。质子只能通过ATP合酶回流，势能被用于合成ATP。

  • 底物水平磷酸化比较

    底物水平磷酸化与膜无关，只是酶把底物上的磷酸基团转移给ADP；氧化磷酸化依赖电子传递链、膜和质子梯度。

  • ATP总数

    糖酵解和柠檬酸循环底物水平磷酸化共得4个ATP。糖酵解、乙酰CoA形成和柠檬酸循环共得10个NADH和2个FADH2，经电子传递最多产生28个ATP。
    一分子葡萄糖有氧完全氧化理论上最多产生30或32个ATP，实际常少于此数。


发酵·

  • 意义

    无氧条件下，柠檬酸循环和电子传递不能发生。细胞若只靠糖酵解产生ATP，必须把NADH再氧化为NAD+，否则糖酵解不能继续。

  • 乙醇发酵

    酵母菌无氧时用丙酮酸氧化NADH，丙酮酸转变为CO2和乙醇。乙醇仍含较多能量，积累到一定浓度会毒害酵母。

  • 乳酸发酵

    产物为乳酸，ATP产量与糖酵解一样。酸菜、酸奶、奶酪利用乳酸菌乳酸发酵。人体剧烈运动供氧不足时，肌肉细胞也可进行乳酸发酵，乳酸随血流进入肝脏再转为丙酮酸。

  • 厌氧类型
    • 专性厌氧生物

      只能生活在无氧环境中，氧对其有毒。

    • 兼性厌氧生物

      既能发酵，又能有氧呼吸，如酵母菌、大肠杆菌。


分解与合成·

  • 糖类

    食物中的多糖和其他糖类转为葡萄糖参与糖酵解；肝和肌细胞中的糖原也可水解成葡萄糖。

  • 蛋白质

    先分解为氨基酸。多余氨基酸脱氨后转变为丙酮酸、乙酰CoA或柠檬酸循环中的酸，进入呼吸途径。

  • 脂肪

    含氢多，高能电子多，是含能最多的分子。脂肪水解为脂肪酸和甘油，甘油转为糖酵解中间产物，脂肪酸转为乙酰CoA。1g脂肪产生的ATP相当于1g淀粉的2倍以上。

  • 代谢两面

    细胞呼吸是从食物中收集能量；生物合成途径是建造细胞成分。二者不同但密切相关。糖酵解和柠檬酸循环的中间产物可作为合成大分子的原料。


光合作用·

引论·

  • 发现线索

    van Helmont说明植物增重主要不来自土壤，但误以为主要来自水。普里斯特利发现植物可“净化”蜡烛“恶化”的空气。Ingenhousz进一步发现只有绿色部分受光照时才有这种作用。

  • 原料与能源

    光合作用利用空气中的CO2和土壤中的水，以太阳光为能源形成糖。总式可写为：
    $\mathrm{CO_2+2H_2O\xrightarrow{光}(CH_2O)+H_2O+O_2}$

  • 氧的来源

    同位素实验证明：光合作用释放的O2来自水，而不是CO2。

  • 自养与异养

    能进行光合作用的生物是自养生物，是生物圈生产者。依靠光合作用产物生活的生物是异养生物。

  • 场所

    植物和藻类中，光合作用发生在叶绿体。叶绿素、其他色素和将光能转为化学能的蛋白质复合体位于类囊体膜，即光合膜中。

  • 与呼吸关系

    细胞呼吸是把糖氧化为CO2，放能；光合作用是把CO2还原为糖，吸能，并把能量贮存在糖分子内。


光反应与碳反应·

  • 光反应

    发生在类囊体膜中。叶绿素吸收光能，推动NADP+还原为NADPH，并推动ADP和Pi合成ATP，同时产生O2。

  • 碳反应

    发生在叶绿体基质中，主要是卡尔文循环。CO2进入循环，最终形成糖。碳反应不直接需要光，但多数植物中白天有光反应供应NADPH和ATP时才产生糖。

  • 周转

    碳反应用掉NADPH和ATP后，生成NADP+、ADP和Pi，它们回到类囊体膜继续参与光反应。


光反应·

叶绿素吸收光·

  • 光与色素

    与光合作用有关的是可见光。叶绿体中有叶绿素a和叶绿素b。叶绿素a吸收蓝紫光和红光，叶绿素b主要吸收蓝光和橙色光。二者不吸收绿光，所以叶片呈绿色。

  • 辅助色素

    直接参与光合作用的色素只有叶绿素a。叶绿素b和类胡萝卜素吸收的光要传递给叶绿素a，所以是辅助色素。类胡萝卜素还能在强光下吸收并耗散多余光能，保护叶绿素。

  • 光子与激发

    色素吸收光的实质是电子获得光子能量，从基态进入激发态。激发态极不稳定，若不被利用，会以热或荧光形式释放能量。


光系统·

  • 组成

    光系统由作用中心、天线色素和电子载体组成。每个光系统有200～300个叶绿素分子，但只有作用中心的一个叶绿素a能把激发电子传给原初电子受体。

  • 天线色素

    作用中心外的色素，包括叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素，其作用是把吸收的光能传给作用中心叶绿素a。

  • 两类光系统
    • 光系统Ⅰ

      作用中心叶绿素a称P700，吸收高峰约700nm。

    • 光系统Ⅱ

      作用中心叶绿素a称P680，吸收高峰约680nm。


光合电子传递链·

  • 从光系统Ⅱ开始

    P680受光激发后产生高能电子并失去电子，成为足以氧化水的强氧化剂。水被氧化产生O2、H+和电子，电子补回P680。

  • 到光系统Ⅰ

    高能电子经一系列载体由光系统Ⅱ传给光系统Ⅰ，能量逐步降低，其中部分能量用于形成ATP。

  • 还原NADP+

    P700再受光激发，产生能量更高的电子，继续传递，最后把NADP+还原为NADPH。

  • 产物

    光合电子传递链运行的产物是O2、ATP和NADPH。O2是副产物；ATP和NADPH用于把CO2还原为糖。

  • 光合磷酸化

    光合电子传递中合成ATP称为光合磷酸化。机制类似氧化磷酸化：电子传递把H+运入类囊体腔，形成质子梯度；H+经ATP合酶回到基质，推动ATP合成。


碳反应·

卡尔文循环·

  • 概念

    又称光合碳还原循环，是叶绿体中由CO2产生糖的途径，存在于几乎所有光合生物中。

  • 总变化

    3分子CO2消耗6分子NADPH和9分子ATP，形成1分子G3P。NADPH和ATP来自光反应。

  • 阶段
    • CO2固定

      3分子RuBP固定3分子CO2，形成6分子3-PGA。催化酶为rubisco。

    • 还原

      3-PGA被还原成G3P。这里糖已经形成。

    • RuBP再生

      5个G3P变成3个RuBP，需要ATP。

  • 位置

    在叶绿体基质中进行，相关酶都在基质中。产物G3P也在基质中被利用或转变为其他化合物。


C3植物、光呼吸、C4植物和CAM植物·

  • C3植物

    直接利用空气中的CO2，CO2固定的最初产物为三碳化合物3-PGA。水稻、小麦、大豆及多种果树、蔬菜属于C3植物。

  • 光呼吸

    干旱炎热时气孔关闭，CO2进入受阻，O2在叶内积累。rubisco可固定O2，导致已有糖转变为CO2，但不像细胞呼吸那样产生ATP。

  • C4植物

    节省水并防止光呼吸。第一个固定CO2的酶不是rubisco，不能固定O2，且在CO2少时也能固定CO2。先把CO2固定在C4化合物中，再转移到相邻细胞释放CO2供卡尔文循环。玉米、高粱、甘蔗属于C4植物。

  • CAM植物

    菠萝、仙人掌和许多肉质植物属于CAM植物。气孔夜间张开，白天关闭；夜间固定CO2到C4化合物，白天释放CO2进入卡尔文循环。适于干旱地区，但效率不高，生长慢。


环境因素影响光合作用·

  • 主要因素

    光强度、温度、CO2浓度。

  • 光强度

    光合速率随光强增加而上升，达到光饱和点后趋于平稳，再增加光强也不能提高速率。

  • 温度

    影响类似对酶活性的影响。温度升高可加快生化反应，但光合器官和酶对温度敏感，高于约25℃时速率会下降。

  • CO2浓度

    CO2浓度增加会使光合作用加快，但达到一定程度后也会饱和。

  • 综合作用

    三种因素相互作用。CO2浓度或温度高时，光饱和点提高；反之下降。温度低时，即使光充足，植物也不可能快速生长。


速记·

  • ATP

    放能反应 → 合成ATP；ATP水解 → 推动吸能反应。ATP是细胞能量通货。

  • 酶

    降低活化能；靠活性部位识别底物；温度、pH、盐、辅因子、抑制剂都会影响活性。

  • 跨膜转运

    被动转运顺梯度，不耗能；主动转运逆梯度，耗ATP。大分子靠胞吞/胞吐。

  • 呼吸三阶段

    糖酵解：细胞质，2ATP、2NADH、2丙酮酸。
    柠檬酸循环：线粒体，2ATP、6NADH、2FADH2。
    电子传递链：线粒体内膜，靠O2最终受电子，最多共30或32ATP。

  • 发酵

    无氧时主要作用是把NADH氧化回NAD+，使糖酵解继续。乙醇发酵产乙醇和CO2，乳酸发酵产乳酸。

  • 光合作用两阶段

    光反应：类囊体膜，产O2、ATP、NADPH。
    碳反应：叶绿体基质，卡尔文循环用CO2、ATP、NADPH形成G3P。

  • C3、C4、CAM

    C3易受光呼吸影响；C4空间上先固定CO2再供卡尔文循环；CAM时间上夜间固定CO2、白天用于卡尔文循环。

本章名词·

光合作用｜photosynthesis　⭐真题

光合作用是指植物、藻类和某些细菌利用光能，将二氧化碳和水转化为有机物（主要是糖类）并释放氧气的过程。该过程包括光反应和碳反应：光反应在类囊体膜上进行，将光能转化为活跃化学能（ATP和NADPH）；碳反应在叶绿体基质中利用这些活跃化学能将CO₂同化为稳定的有机物。光合作用是光反应和碳反应的综合过程，将光能转变为稳定的化学能，构成植物体90%以上干重的有机物均由此形成。

细胞呼吸｜cellular respiration　⭐真题

细胞呼吸是指细胞在有氧条件下氧化分解食物分子（主要是葡萄糖）以获取能量的过程。该过程主要在线粒体中进行，需氧参与，将葡萄糖彻底氧化为二氧化碳和水，并将释放的能量用于合成ATP。细胞呼吸与生物体的气体交换紧密偶联，为生命活动提供直接能源。

光系统｜photosystem　⭐真题

光系统是叶绿体中由光合色素与蛋白质有序组装在类囊体膜上的功能单位，由天线复合物、反应中心和电子传递体组成。天线色素（包括大部分叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素）负责吸收光能并将激发能传递至反应中心，其反应中心含有一对特殊叶绿素a分子作为原初电子供体，以及原初电子受体。吸收光能后，反应中心叶绿素a被激发并发生电荷分离，将高能电子传递给原初电子受体，从而启动光合作用的原初反应，实现光能向化学能的转化。

竞争性抑制剂｜competitive inhibitor　⭐真题

竞争性抑制剂是一类能与底物竞争结合酶活性中心的抑制剂，其结构与底物类似，通过占据活性位点阻止底物结合，从而降低酶促反应速率，其抑制程度取决于抑制剂与底物浓度的相对比例。

细胞代谢｜cellular metabolism　⭐真题

细胞代谢是指细胞内所有由酶催化的化学反应的总和，它们构成复杂的反应网络，负责从环境中获取物质和能量，进行各种化学转化。细胞代谢包括吸能反应（如合成生物大分子）和放能反应（如细胞呼吸分解有机物），以实现能量转换和物质更新。它是细胞执行生命活动的基础，也是生物体新陈代谢的基本单位。

氧化磷酸化｜oxidative phosphorylation　⭐真题

氧化磷酸化是指在有氧条件下，电子沿电子传递链传递的过程中偶联合成ATP的反应。NADH和FADH₂等还原型高能化合物通过由专一蛋白质组成的电子传递链被逐步氧化，电子最终传递给O₂生成H₂O。该过程为需氧生物的主要产能方式，在真核细胞中发生于线粒体内膜，在原核细胞中发生于质膜。

质壁分离｜plasmolysis　⭐真题

质壁分离是植物细胞在高渗溶液中，因渗透失水导致原生质体收缩并与细胞壁分离的现象。其关键在于细胞外液溶质浓度高于细胞液，水分从液泡向外渗出，使原生质层体积减小而细胞壁弹性有限，二者分离。该过程可逆，若及时转入低渗液，细胞可复原，常用于观察活细胞渗透作用及判断细胞死活。

转运蛋白｜transport protein

转运蛋白是细胞膜上的内在蛋白，能够帮助亲水性溶质穿过脂双层。根据作用机制分为载体蛋白和通道蛋白：载体蛋白可与特定分子结合并发生构象变化完成转运；通道蛋白则形成亲水通道，仅允许顺浓度梯度扩散。转运蛋白既能参与顺浓度梯度的易化扩散，也可通过消耗代谢能介导主动转运，从而维持细胞内外的离子浓度梯度。

主动转运｜active transport

主动转运是指物质逆浓度梯度跨膜转运的过程，即从低浓度一侧穿过质膜到达高浓度一侧，需要细胞提供代谢能（通常由ATP水解供能），并由膜上专一的转运蛋白介导。主动转运使细胞能够维持胞内特定小分子或离子的浓度梯度，例如钠-钾泵通过构象变化每消耗一分子ATP泵出三个钠离子、泵入两个钾离子，以保持细胞内高钾低钠的状态。

胡萝卜素｜carotenoid

胡萝卜素（carotenoid）是一类橙黄色的色素，存在于植物细胞的有色体和叶绿体中。在光合作用中，它们作为天线色素，吸收光能并传递给反应中心叶绿素a，起辅助色素的作用。有色体中仅含胡萝卜素和叶黄素，赋予花、果实和根等器官颜色。红藻等藻类的载色体中也含有胡萝卜素。

化学势｜chemical potential

化学势是指每摩尔物质所具有的吉布斯自由能，反映了物质在特定体系中转移或反应的潜在能力。在生物学中，化学势梯度驱动物质的被动扩散，如渗透作用中水分子从低渗溶液向高渗溶液移动。它与浓度、温度、压力等因素相关，是判断物质转运方向和化学反应平衡的重要热力学参数。

卡尔文循环｜Calvin cycle

卡尔文循环又称光合碳还原循环，是叶绿体基质中利用光反应提供的ATP和NADPH将CO2同化为磷酸丙糖的酶促反应循环，是光合作用碳反应的核心途径。该循环分为三个阶段：CO2固定阶段，由Rubisco催化RuBP与CO2生成3-磷酸甘油酸；随后经氧化还原反应消耗ATP和NADPH；最后通过RuBP再生阶段，使受体分子再生。CO2是唯一碳源，磷酸丙糖是主要产物，可进一步转化为糖类，该循环存在于几乎所有光合生物中。

扩散｜diffusion

扩散是分子因自身动能而进行的随机运动，宏观上表现为物质从高浓度区域向低浓度区域的净移动，方向由浓度梯度决定，以降低自由能。这一过程不消耗代谢能，属于被动转运，是生物体内气体交换、毛细血管物质交换以及跨膜被动运输的基础。

ATP｜adenosine triphosphate

ATP(adenosine triphosphate, 腺苷三磷酸)是一种含有三个磷酸基团的核苷酸，由腺嘌呤、核糖和三个磷酸根组成，其中两个磷酸键为不稳定的高能磷酸键。ATP水解时脱去一个磷酸根形成ADP，同时释放大量能量，直接供肌肉收缩、神经活动等生命活动利用。ATP在细胞中易于再生，通过水解与合成的循环实现能量的流通，因此被称为细胞中的能量通货。

半透膜｜semipermeable membrane

半透膜是一种选择性透过膜，允许水分子自由通过，而蔗糖等较大溶质分子不能通过。在渗透现象中，它分隔不同浓度的溶液，使水分子从低渗侧向高渗侧被动扩散，直至两侧溶液浓度相等。半透膜是实现渗透的关键结构，其选择透过性决定了渗透的方向和限度。

ATP酶｜ATPase

ATP酶是催化腺苷三磷酸（ATP）水解为腺苷二磷酸（ADP）和磷酸并释放能量的酶，在细胞能量转换和物质运输等过程中起关键作用。

底物水平磷酸化｜substrate-level phosphorylation

底物水平磷酸化是指代谢物分子上的高能磷酸基团直接转移给ADP生成ATP的反应，不依赖于电子传递链。例如在糖酵解中，甘油酸-1,3-二磷酸和磷酸烯醇式丙酮酸的高能磷酸键转移给ADP，各生成2分子ATP。

电子传递链｜electron transport chain

电子传递链是由一系列专一蛋白质电子载体有序排列组成的氧化还原系统，在真核生物位于线粒体内膜，在原核生物位于质膜，在光合生物中光系统相关的电子传递链则位于类囊体膜。它通过电子载体间严格的顺序传递，前一个载体被氧化、后一个被还原，将来自NADH、FADH₂等还原型高能化合物的电子逐步传递，最终在有氧呼吸中将电子交给O₂生成H₂O，或在光合作用中从水光解获取电子最终还原NADP⁺。电子传递过程中释放的能量用于建立跨膜质子梯度，进而驱动ATP的合成。

高能磷酸键｜high-energy phosphate bond

高能磷酸键是连接在ATP分子中末端两个磷酸根之间的焦磷酸键，因其不稳定，水解时释放的能量比普通磷酸键多，故称为高能磷酸键。这类化学键是细胞中能量转移和利用的关键载体，通常将化学能储存在其中，并通过水解为需能反应供能。

光呼吸｜photorespiration

光呼吸是指植物在CO₂浓度低而O₂浓度高的情况下，固定O₂生成一种二碳化合物，随后将其分解为CO₂和水的过程。该过程消耗光合碳循环中的碳架，降低光合效率。C₄植物通过特有的结构或代谢途径能有效抑制光呼吸。

酶｜enzyme

酶是一种生物催化剂，绝大多数酶的化学本质是蛋白质。它能加速生物体内的化学反应，但在反应前后自身不发生变化。酶通过降低反应的活化能来加速反应，并且具有专一性，例如ATP酶专门催化ATP水解。酶的活性受到温度、pH、盐浓度等环境因素的影响。

柠檬酸循环｜citric acid cycle

柠檬酸循环，又称三羧酸循环，是发生在线粒体中的一系列酶促反应，是细胞有氧呼吸的重要阶段。它以乙酰CoA为直接底物，通过循环反应将乙酰基彻底氧化分解，释放CO₂，并产生大量NADH和FADH₂等还原型高能化合物。这些电子载体随后进入电子传递链，用于驱动ATP合成，为细胞生命活动提供能量。

碳反应｜carbon reaction

碳反应是光合作用中利用光反应产生的 ATP 和 NADPH，在叶绿体基质中将 CO₂ 转变为糖的一系列酶促反应，曾被称为暗反应。该过程主要通过卡尔文循环实现，以 CO₂ 为唯一原料，ATP 和 NADPH 提供能量和还原力，产物为磷酸丙糖并可进一步转化为各种糖类。卡尔文循环包括 CO₂ 固定、氧化还原反应和 RuBP 再生三个阶段。

糖酵解｜glycolysis

糖酵解是葡萄糖分解为丙酮酸的过程。该过程共9步反应，前4步消耗2分子ATP将己糖转变为2分子丙糖，后5步通过氧化还原反应和底物水平磷酸化生成4分子ATP和2分子NADH，净产生2分子ATP和2分子NADH。糖酵解是细胞呼吸和无氧发酵的共同阶段，在无氧条件下需通过发酵再生NAD+以维持其进行。

叶绿素｜chlorophyll

叶绿素是光合作用中负责吸收可见光的主要色素，存在于植物叶绿体的类囊体膜上。它主要包括叶绿素a和叶绿素b：叶绿素a直接参与光化学反应，是反应中心色素；叶绿素b作为辅助色素，将吸收的光能传递给叶绿素a。叶绿素不吸收绿光，因而植物叶片呈现绿色。

易化扩散｜facilitated diffusion

易化扩散是指亲水性物质在膜转运蛋白的协助下顺浓度梯度跨膜被动转运的现象，不消耗代谢能。转运蛋白包括载体蛋白和通道蛋白，载体蛋白通过构象变化转运溶质，通道蛋白则提供亲水通道加速离子或分子的通过，转运方向始终由高浓度到低浓度，不能逆浓度梯度。

选择透性｜selective permeability

选择透性是指生物膜(如细胞膜)只允许某些离子或小分子选择性透过,并能调节这些物质在细胞内浓度的特性。它主要由脂双层的亲脂性和转运蛋白的专一性决定,其中脂双层允许亲脂性物质直接通过,而亲水性物质需借助转运蛋白提供的通道。这种特性源于膜的分子组成,是活细胞维持内环境稳定的重要基础。

胞口｜cytostome

胞口是原生动物（如草履虫）细胞表面的一个开口，位于口面中央，是细胞摄取食物的胞器。

胞咽｜cytopharynx

胞咽是原生动物（如草履虫）体内负责摄食的细胞器，位于胞口之后，通过纤毛摆动引导食物颗粒进入体内形成食物泡，属于细胞内消化过程的结构基础。

磷酸转运蛋白｜phosphate transporter

磷酸转运蛋白是一类参与主动转运的膜蛋白，通过接受ATP末端磷酸基团使自身磷酸化，从而改变构象，驱动溶质逆浓度梯度跨膜转运。

三重反应｜triple response

三重反应是植物对乙烯的典型生长反应，表现为茎的伸长受抑制（矮化）、横向生长促进（加粗）以及地上部分失去负向重力性导致的水平生长（偏上生长）。该反应最早在黑暗生长的豌豆幼苗中被发现，是乙烯作为植物激素的特有生理效应之一。

束缚能｜binding energy

束缚能是指将一个由多个粒子组成的束缚系统分解为其独立组分所需提供的能量，通常用于描述原子核或分子中粒子结合的牢固程度。

ATP循环｜ATP cycle

ATP循环是指通过ATP的水解和合成，使放能反应释放的能量用于驱动吸能反应的过程。ATP作为细胞中的能量通货，其末端高能磷酸键水解时释放能量，供给肌肉收缩、神经活动等需能反应；同时，ADP和磷酸又利用细胞呼吸等放能反应的能量重新合成ATP，从而实现能量的持续流转和高效利用。

C3植物｜C3 plant

C3植物是指直接利用空气中的CO2进行光合作用的植物，其CO2固定的最初产物为三碳化合物3-磷酸甘油酸。这类植物通过卡尔文循环完成碳固定，该循环是所有光合生物中由CO2合成糖的基本途径。

C4植物｜C4 plant

C4植物是指光合作用中CO2固定的最初产物为四碳化合物（如苹果酸或天冬氨酸）的植物，区别于直接产生三碳化合物（3-磷酸甘油酸）的C3植物。这类植物通常适应高温、强光或干旱环境，具有特化的叶片解剖结构，能有效浓缩CO2，抑制光呼吸，从而提高光合效率。

胞吐｜exocytosis

胞吐(exocytosis)是细胞将大分子包裹在膜小泡内，然后小泡与质膜融合，将内容物分泌到细胞外的过程。分泌小泡常由高尔基体出芽形成，沿细胞骨架移动至质膜，经脂双层重排而融合并释放。许多分泌细胞借此输出产物，如胰腺细胞分泌胰岛素、神经元释放化学信号、植物细胞分泌纤维素前体以构建细胞壁。

胞吞｜endocytosis

胞吞是细胞吸收大分子和其他大的颗粒的过程，通过质膜内陷形成小泡来实现，基本上是胞吐的逆转。它包括吞噬、胞饮和受体介导的胞吞三种类型，其中吞噬通过伪足包裹颗粒形成吞噬泡并与溶酶体融合消化，受体介导的胞吞则依赖膜受体与配体结合启动内化。胞吞是细胞摄入营养物质、进行细胞内消化的重要途径。

胞饮｜pinocytosis

胞饮是胞吞作用的一种类型，指细胞通过质膜内陷形成吞饮小泡，非特异性地摄取细胞外液体及其中溶解的溶质或微小颗粒的过程。

胞质融合｜cytoplasmic fusion

胞质融合是接合菌有性生殖过程中，不同交配型的配子囊相互接触后，连接处细胞壁消失，两个配子囊的细胞质融合形成一个含有多个单倍核的细胞的过程。它先于核融合发生，为后续不同交配型核的两两融合形成二倍体接合孢子做准备。胞质融合是真菌有性生殖中的关键步骤，实现原生质的混合。

被动转运｜passive transport

被动转运是指物质顺浓度梯度穿过生物膜的扩散作用，不消耗细胞代谢能。它包括简单扩散和易化扩散两种形式，后者需借助膜上的转运蛋白（载体蛋白或通道蛋白）帮助亲水性分子或离子通过脂双层。例如，氧和二氧化碳等脂溶性小分子可直接经脂双层扩散，而水和葡萄糖等则依赖专一的转运蛋白易化扩散。渗透是水分子通过选择透性膜的被动转运。被动转运的方向由浓度梯度决定，物质由高浓度一侧向低浓度一侧移动，直至达到平衡。

等渗溶液｜isotonic solution

等渗溶液是指溶质浓度相等的两种溶液。在渗透现象中，当半透膜两侧的溶液浓度相等时，水分子通过膜的净移动停止，此时两侧溶液互为等渗溶液。等渗概念是相对于高渗溶液和低渗溶液而言的，用于描述溶液间渗透压的平衡状态。

低渗溶液｜hypotonic solution

低渗溶液是与另一种溶质相同但浓度不同的溶液相比较时，浓度较低的溶液，该概念具有相对性。在渗透系统中，低渗溶液中水的浓度较高，水分子会通过半透膜向高渗溶液一侧被动转运，直至两侧成为等渗溶液。

笛卡尔｜Descartes

笛卡尔是17世纪法国哲学家。他根据接触角膜可引起规律性眨眼的现象，将机体对刺激的规律性反应类比为光线从镜面反射，提出了反射学说，为后来反射概念的建立奠定了基础。

底物｜substrate

底物是指在酶促反应中被酶识别和作用的反应物分子。酶通过其活性部位与底物结合，形成酶-底物复合物，从而降低反应的活化能，加速底物转化为产物。底物是酶催化反应的重要参与者，其浓度和性质直接影响反应速率。

底物专一性｜substrate specificity

底物专一性是指酶对其催化反应中底物的严格选择性，即一种酶通常只能作用于一种或一类特定底物。这种专一性源于酶活性部位的特定构象，只有结构互补的底物才能结合并被催化。底物专一性是酶作为生物催化剂区别于一般化学催化剂的关键特征，保证了细胞代谢的有序进行。

高渗溶液｜hypertonic solution

高渗溶液是指两种溶质相同而浓度不同的溶液相比较时，浓度较高的溶液。该概念源自渗透现象的研究，高渗溶液中水的浓度相对较低，因此当与低渗溶液被半透膜隔开时，水分子会从低渗溶液一侧向高渗溶液一侧被动转运。

放能反应｜exergonic reaction

放能反应是指产物分子中的化学能少于反应物分子中的化学能，在反应过程中向周围环境释放能量的化学反应。所释放能量的多少等于反应物与产物分子势能之差。细胞呼吸是生物体内典型的放能反应，其释放的能量常通过ATP循环用于驱动吸能反应。

非竞争性抑制剂｜noncompetitive inhibitor

非竞争性抑制剂是与酶活性部位以外的位点结合，引起酶构象改变，从而降低酶催化活性的物质。其作用机制是抑制剂与酶-底物复合物或游离酶结合，形成无活性复合物，不影响底物与酶的结合。非竞争性抑制不能通过增加底物浓度来解除，其动力学特点是Vmax降低，Km不变。

辅酶｜Coenzyme

辅酶是有机辅因子，是某些酶发挥活性所必需的非蛋白质成分。许多辅酶来自维生素或本身就是维生素，例如转氨酶的辅酶是维生素B6。辅酶A作为维生素B族衍生物，直接参与柠檬酸循环。辅酶协助酶催化生物化学反应，调节代谢过程，但本身不构成身体结构或提供能量。

辅因子｜cofactor

辅因子是指酶活性所必需的非蛋白质成分，可以是无机离子（如锌、钾、镁离子）或有机分子。有机辅因子特称为辅酶，许多辅酶来自维生素或本身就是维生素。它们参与酶的正常催化活动，确保酶发挥功能。

光反应｜light reaction

光反应是光合作用中必须在光下进行的阶段，由光合色素吸收光能，在反应中心通过光化学反应转换为电能，再经电子传递和光合磷酸化将电能转变为活跃的化学能，贮存在ATP和NADPH中。

光合膜｜photosynthetic membrane

光合膜是叶绿体内类囊体的膜结构，由膜形成的碟状囊泡。其上分布有叶绿素及其他光合色素，以及将光能转变为化学能的整套蛋白质复合体，包括光合电子传递链和光系统。它是光合作用光反应进行的场所，负责光能的吸收、传递和转化。

光合碳还原循环｜photosynthetic carbon reduction cycle

光合碳还原循环又称卡尔文循环，是叶绿体中将CO₂、ATP和NADPH转变为磷酸丙糖的生化途径，存在于几乎所有光合生物中。该循环分为CO₂固定、氧化还原反应和RuBP再生三个阶段，其中CO₂固定由核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶（rubisco）催化，3分子RuBP固定3分子CO₂生成6分子3-磷酸甘油酸。ATP和NADPH提供能量，反应后生成NADP⁺、ADP和Pi，磷酸丙糖是唯一产物，可进一步转化为各种糖类。

化学能｜chemical energy

化学能是储存在物质分子中的势能，源自分子内原子的特定排列，可通过化学反应释放。在生物体内，糖类等燃料分子经生物氧化释放化学能，部分转移到ATP的高能磷酸键中，作为细胞各种活动的直接能源。

化学渗透｜chemiosmosis

化学渗透是指在线粒体内膜或类囊体膜等生物膜上，通过电子传递链的能量将质子（H⁺）从一侧转运至另一侧，形成跨膜的质子浓度梯度和电位差（质子动力势）。该质子电化学势梯度所贮存的能量驱动质子经ATP合酶回流，从而促使ADP与Pi合成ATP。此过程将氧化还原反应释放的能量与ATP合成相偶联，是氧化磷酸化和光合磷酸化的核心机制。

活化能｜activation energy

活化能是指分子发生化学反应所需增加的最低能量，即分子被活化而达到反应状态所需的能量。酶作为生物催化剂，通过降低反应的活化能来加速生物体内化学反应的进行。活化能的存在使得许多化学性质活泼的物质（如ATP）在细胞内的常温条件下保持稳定，避免自发反应。

活性部位｜active site

活性部位是酶分子中与底物结合并催化其转化为产物的特定区域。该部位能够接纳底物分子，通过降低反应的活化能来加速化学反应。完成反应后，酶释放产物，活性部位恢复原状，可继续结合新的底物分子。

激活剂｜activator

激活剂是真核细胞中一类能与基因上游增强子等调节性DNA序列结合并激活基因转录的蛋白质，属于转录因子。它通过结合增强子并与其他转录因子相互作用，促进RNA聚合酶在启动子上的正确组装，从而开启转录。

酵母｜yeast

酵母是一种单细胞真菌，属于兼性厌氧微生物。在有氧条件下通过需氧呼吸高效产能，无氧时进行乙醇发酵，将丙酮酸转化为乙醇和CO₂并再生NAD⁺以维持糖酵解，但乙醇积累会抑制其生长。酵母菌也是基因工程中重要的真核表达系统，用于生产干扰素、乙肝疫苗等重组蛋白。

酵母菌｜yeast

酵母菌是一类单细胞真菌，营吸收式异养生活。在有氧条件下，酵母菌通过需氧呼吸从葡萄糖获取大量ATP；在无氧条件下，则进行乙醇发酵，将丙酮酸转变为乙醇和CO₂，并再生NAD⁺以维持糖酵解，但产生的ATP较少，且不能繁殖。

离子通道｜ion channel

离子通道（ion channel）是一类由通道蛋白构成的跨膜亲水孔道，允许特定离子顺电化学梯度进行被动转运，属于易化扩散的一种。它具有离子选择性，如静息状态时对钾离子的通透性较高，从而参与膜电位的形成。离子通道可被激活而开放，加速离子流动，是神经细胞产生动作电位和传导电信号的关键结构。

李比希｜Liebig

李比希（Justus von Liebig，1803—1873）是德国化学家，于1840年提出最小因子法则。该法则指出，植物的生长发育取决于其所必需营养物中相对含量最少的那种，即植物的生长受限于最稀缺的营养物。这一法则后来被推广到温度、光等其他生态因子，成为生态学中耐受性法则的基础之一。

膜电势｜membrane potential

膜电位是指细胞膜内外两侧存在的电位差。膜电位的产生是由于细胞膜对离子的选择性通透，细胞膜上的离子通道使膜内外离子（如钾离子、钠离子）浓度分布不均。静息状态下，膜内侧通常带负电、膜外侧带正电，这种稳定状态称为极化。膜电位的变化是神经冲动等电信号产生和传播的基础。

普里斯特利｜Priestley

普里斯特利是18世纪英国牧师兼化学家，在光合作用发现史中做出重要贡献。他通过实验发现密闭玻璃瓶中燃烧的蜡烛会使空气“恶化”，而放入薄荷后蜡烛可继续燃烧，由此提出植物能“净化”空气。但其实验并非总能成功，后经英格豪斯证实，该净化作用需在光照下由植物绿色部分完成。这一工作为光合作用的发现奠定了基础。

乳酸发酵｜lactic acid fermentation

乳酸发酵是一种无氧条件下的发酵作用，糖酵解产生的丙酮酸被还原为乳酸，同时将NADH氧化为NAD⁺，使糖酵解得以持续进行并产生少量ATP。

熵｜entropy

熵是热力学中表示体系混乱度或无序度的状态函数。在孤立体系中，自发过程总是朝着熵增加的方向进行，即系统趋向于最大混乱度。生命体通过不断从环境摄取能量，维持自身的有序状态，从而对抗熵增趋势。

吞噬作用｜phagocytosis

吞噬作用是胞吞作用的一种类型，指细胞通过伸出伪足将较大的颗粒或微生物包裹起来，形成吞噬泡，随后吞噬泡与溶酶体融合，利用其中的水解酶将内容物消化分解的过程。吞噬作用在细胞防御和营养摄取中起重要作用。

通道蛋白｜channel protein

通道蛋白是细胞膜上的一类转运蛋白，为特定分子或离子提供亲水性孔道，使其能顺浓度梯度快速通过脂双层，属于被动转运（易化扩散）。其作用不消耗能量，仅加速物质扩散，且转运方向严格依赖浓度梯度。水通道蛋白是典型的通道蛋白。

酮糖｜ketose

酮糖是一类单糖，其分子中的羰基（C=O）位于碳链中间形成酮基，例如果糖。与羰基在末端形成醛基的醛糖相对，酮糖的典型代表是果糖，果糖与葡萄糖分子式相同但结构不同，互为同分异构体。

吞噬｜phagocytosis

吞噬是胞吞的一种类型，指细胞通过伸出伪足将较大的颗粒包裹，形成吞噬泡。随后吞噬泡与溶酶体融合，利用其中的水解酶将颗粒消化分解。该过程在原生动物的摄食和免疫细胞的防御中发挥重要作用，例如中性粒细胞吞噬细菌。

吸能反应｜endergonic reaction

吸能反应是指反应产物分子中的势能比反应物分子中的势能多的一类化学反应。发生吸能反应时，周围环境中的能量被吸收并贮藏在产物分子中，所吸收能量的多少等于产物与反应物之间势能之差。细胞中这类反应常利用放能反应释放的能量来合成所需分子，光合作用是生物界最重要的吸能反应。

协同转运｜cotransport

协同转运是一种主动转运方式，由膜转运蛋白介导，两种溶质同时跨膜转运，其中一种溶质顺浓度梯度移动释放的能量驱动另一种溶质逆浓度梯度转运。例如，植物细胞利用H⁺-蔗糖协同转运，将光合作用产生的蔗糖运至叶脉的维管组织细胞中。

乙醇发酵｜ethanol fermentation

乙醇发酵是酵母菌在无氧条件下将丙酮酸转化为乙醇和二氧化碳的过程。该过程通过丙酮酸氧化NADH，使NAD+再生，从而保证糖酵解持续进行。每分子葡萄糖经乙醇发酵净产生2分子ATP，产物乙醇仍含较高能量但对酵母具有毒性，积累过量会抑制其生长。

抑制剂｜inhibitor

抑制剂是一类能降低酶催化反应速率的物质，通过与酶分子结合，干扰底物与活性部位的相互作用或改变酶的构象，从而抑制酶的活性。

载体蛋白｜carrier protein

载体蛋白是细胞膜上参与物质转运的一类专一蛋白质，能与特定的离子或分子结合，通过自身构象的细微变化，将结合物从膜的一侧运至另一侧，从而协助亲水性物质顺浓度梯度进行易化扩散；与通道蛋白仅提供亲水通道加速离子运动不同，载体蛋白需经历形状改变，且也可参与主动运输。

1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶｜ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase

1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶（ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase，简称Rubisco）是光合碳反应（卡尔文循环）中催化CO₂固定的关键酶。该酶具有双重催化功能：在CO₂浓度较高时，催化核酮糖-1,5-二磷酸（RuBP）与CO₂反应，生成2分子3-磷酸甘油酸（3-PGA），即羧化酶活性；在O₂浓度较高时，催化RuBP与O₂反应，生成一分子3-PGA和一分子二碳化合物，该二碳化合物随后被分解为CO₂和水，即加氧酶活性。Rubisco是光合生物中含量最丰富的酶，其双重活性直接影响碳同化效率与光呼吸强度。

表观光合速率｜apparent photosynthetic rate

表观光合速率是指在光下实际测得的植物光合作用速率，常用单位时间单位叶面积释放的氧气量或吸收的二氧化碳量来表示，它反映的是净光合作用强度，受光强度、温度和CO₂浓度等环境因素的影响。

脱镁叶绿素｜pheophytin

脱镁叶绿素是叶绿素a脱去镁离子形成的色素分子，在光合作用的光反应中作为原初电子受体，接收反应中心叶绿素a传递的电子，参与电子传递链。

质子泵｜proton pump

质子泵是生物膜上的一种主动转运蛋白，利用ATP水解或电子传递释放的能量，将质子（H⁺）逆浓度梯度泵过膜，建立跨膜的质子电化学势梯度（质子动力势），该梯度可驱动ATP合成等生理过程。

自由能｜free energy

自由能是指在一个热力学系统中，可以用来做有用功的那部分能量。在生物体的化学反应中，自由能的变化决定了反应是放能还是吸能，放能反应释放的自由能可驱动吸能反应等生命活动。