第3章生物營(yíng)養(yǎng)與代謝--2學(xué)時(shí)

1、1第3章 生物營(yíng)養(yǎng)與代謝3.1 3.1 生物的營(yíng)養(yǎng)類型生物的營(yíng)養(yǎng)類型營(yíng)養(yǎng)營(yíng)養(yǎng)（nutrition）：生物的生存需要不斷從外界攝取各種物質(zhì)以合成細(xì)胞物質(zhì)、生物的生存需要不斷從外界攝取各種物質(zhì)以合成細(xì)胞物質(zhì)、提供能量及在新陳代謝中起調(diào)節(jié)作用，這些物質(zhì)稱為提供能量及在新陳代謝中起調(diào)節(jié)作用，這些物質(zhì)稱為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，而有機(jī)體，而有機(jī)體吸收和利用營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的過(guò)程就稱為營(yíng)養(yǎng)。吸收和利用營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的過(guò)程就稱為營(yíng)養(yǎng)。 3.1.1 營(yíng)養(yǎng)類型營(yíng)養(yǎng)類型1）碳源）碳源(carbon source)：凡可構(gòu)成生物細(xì)胞代謝產(chǎn)物中碳架來(lái)源的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)統(tǒng)稱為碳源。是最大量和最基本的營(yíng)養(yǎng)要素，既作碳源，又作能源。2）氮源）氮源（

2、nitrogen source）：）：凡能被生物利用來(lái)構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)和代謝產(chǎn)物中氮素來(lái)源的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，統(tǒng)稱稱為氮源。 一般不用作能源，少數(shù)細(xì)菌，如硝化細(xì)菌能利用銨鹽、硝酸鹽作為氮源和能源。有些厭氧菌在無(wú)氧或缺氧時(shí)也可用氮源作為能源。3）能源）能源(energy source)：提供生物生命活動(dòng)所需能量的來(lái)源，包括光和一些化學(xué)物質(zhì)(有機(jī)物或無(wú)機(jī)物)?；瘜W(xué)物質(zhì)通過(guò)生物氧化提供能量。ATP是細(xì)胞中最為重要的能量傳遞分子，亦稱為“能量倉(cāng)庫(kù)”或“能量貨幣”。23.1.1 營(yíng)養(yǎng)類型營(yíng)養(yǎng)類型根據(jù)代謝中所需碳源、供氫體和能源的不同劃分為如下兩大類。3.1.1.1 自養(yǎng)型自養(yǎng)型（autotrophic nutrit

3、ion） 以以無(wú)機(jī)物無(wú)機(jī)物為碳源，為碳源， 以以光能光能或或化學(xué)能化學(xué)能為能源的營(yíng)養(yǎng)方式。為能源的營(yíng)養(yǎng)方式。1、光能自養(yǎng)生物：、光能自養(yǎng)生物：指以光光為能源，以CO2或碳酸鹽為主要碳源的生物。通常具有光合色素，可進(jìn)行光合作用，以水或其他無(wú)機(jī)物作為供氫體，使CO2還原成細(xì)胞物質(zhì)。 2、化能自養(yǎng)生物：、化能自養(yǎng)生物：以化學(xué)能化學(xué)能為能源，以CO2為主要碳源的生物?？裳趸承o(wú)機(jī)物取得化學(xué)能，并還原CO2合成有機(jī)物。 亞硝酸細(xì)菌。3.1.1.2 異養(yǎng)型異養(yǎng)型（heterotrophic nutrition） 以以有機(jī)物有機(jī)物為碳源為碳源, 以以光能光能或或化學(xué)能化學(xué)能為能源的代謝。為能源的代謝。1、

4、化能異養(yǎng)生物：、化能異養(yǎng)生物：所需能源來(lái)自有機(jī)物氧化所產(chǎn)生的化學(xué)能，碳源主要是淀粉、糖類、纖維素、有機(jī)酸等有機(jī)化合物。有機(jī)碳化物既是碳源又是能源。動(dòng)物、真菌。2、光能異養(yǎng)生物：、光能異養(yǎng)生物：以光作為能源，以有機(jī)物作為供氫體，同化有機(jī)物質(zhì)形成自身物質(zhì)，進(jìn)行不產(chǎn)氧的光合作用。如：光合細(xì)菌。33.1.2 高等植物的營(yíng)養(yǎng)高等植物的營(yíng)養(yǎng) CO2和水是植物最重要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)還必須不斷地從環(huán)境中吸收各種礦質(zhì)元素，如N、P、K等來(lái)維持正常的生理活動(dòng)。 3.1.2.1二氧化碳的攝取二氧化碳的攝取1. 氣孔運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力氣孔運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力 （1）雙子葉植物）雙子葉植物 保衛(wèi)細(xì)胞細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1）面向氣孔口一側(cè)的

5、細(xì)胞壁加厚，而背向氣孔口一側(cè)的細(xì)胞壁較??；2）細(xì)胞壁上有許多從氣孔口一側(cè)向外，呈輻射狀的微纖絲。41. 氣孔運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力氣孔運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力 保衛(wèi)細(xì)胞吸水膨脹時(shí)，由于細(xì)胞壁外側(cè)較薄，細(xì)胞向外側(cè)膨脹； 帶動(dòng)微纖絲向外運(yùn)動(dòng)，微纖絲拉動(dòng)內(nèi)側(cè)細(xì)胞壁向外運(yùn)動(dòng)，使氣孔張開(kāi)。 保衛(wèi)細(xì)胞失水時(shí)，氣孔關(guān)閉。51. 氣孔運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力氣孔運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力（2）單子葉植物）單子葉植物啞呤形保衛(wèi)細(xì)胞的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)與雙子葉植物的不同之處在于：1）細(xì)胞縱軸的中央部分細(xì)胞壁很厚，兩端壁較??；2）細(xì)胞壁縱向排列有微纖絲。 細(xì)胞吸水時(shí)，兩端薄壁部分膨脹，由于縱向微纖絲的拉動(dòng)，只能橫向膨脹，使保衛(wèi)細(xì)胞中央部分出現(xiàn)空隙，氣孔張開(kāi)。 細(xì)胞失水時(shí)，膨壓消

6、失，兩端薄壁部分體積變小，氣孔關(guān)閉。 62. 氣孔運(yùn)動(dòng)的機(jī)理氣孔運(yùn)動(dòng)的機(jī)理 u 淀粉淀粉糖轉(zhuǎn)化學(xué)說(shuō)糖轉(zhuǎn)化學(xué)說(shuō)（無(wú)機(jī)離子泵學(xué)說(shuō)，蘋(píng)果酸代謝學(xué)說(shuō)）無(wú)機(jī)離子泵學(xué)說(shuō)，蘋(píng)果酸代謝學(xué)說(shuō)）7光照光照 保衛(wèi)細(xì)胞光合作用CO2濃度降低濃度降低pH增高淀粉磷酸酶活化淀粉水解葡萄糖濃度增加水勢(shì)下降水進(jìn)入氣孔張開(kāi)黑暗保衛(wèi)細(xì)胞光合作用停止呼吸作用仍在進(jìn)行CO2積累pH下降淀粉磷酸化酶（pH 2.96.1時(shí)合成占優(yōu)勢(shì)）葡萄糖-1-磷酸合成為淀粉糖濃度降低水勢(shì)升高水分排出氣孔關(guān)閉3.1.2.2 水和礦物質(zhì)的攝取水和礦物質(zhì)的攝取主要依靠根從土壤中吸收水分和溶于水中的礦物質(zhì)，功能部位根毛區(qū)根毛區(qū)。1、礦物質(zhì)攝取、礦物質(zhì)攝取礦物

7、質(zhì)在土壤水溶液中是以離子狀態(tài)存在（1）離子的交換吸附）離子的交換吸附 根部細(xì)胞的質(zhì)膜表層附有陰陽(yáng)離子，主要是H+ 和HCO3-?？裳杆倥c周圍環(huán)境中的陽(yáng)離子和陰離子進(jìn)行交換。離子交換有兩種方式： 根與土壤溶液的離子交換：根與土壤溶液的離子交換：是指H+ 和HCO3- 和根外土壤溶液中的一些離子，如K+、Cl-等所發(fā)生交換，結(jié)果土壤溶液中的離子（或土壤膠粒上的離子）被轉(zhuǎn)移到根表面。如此往復(fù)，根系便可不斷吸收礦質(zhì)元素。 81、礦物質(zhì)攝取、礦物質(zhì)攝取 根與土壤膠粒的接觸交換根與土壤膠粒的接觸交換 根系表面和土壤膠粒表面所吸附的離子，是在一定的吸引力范圍內(nèi)振蕩著的，當(dāng)兩者間離子的振蕩面部分重合時(shí)，便可相

8、互交換。91、礦物質(zhì)攝取、礦物質(zhì)攝取 離子交換按“同荷等價(jià)同荷等價(jià)”的原理進(jìn)行，即陽(yáng)離子只同陽(yáng)離子交換，陰離子只能同陰離子交換，而且價(jià)數(shù)必須相等。（2）離子的細(xì)胞吸收）離子的細(xì)胞吸收 被動(dòng)吸收被動(dòng)吸收 是一種物理過(guò)程，不需要植物代謝供給能量，離子順著電化學(xué)勢(shì)梯度（包括化學(xué)勢(shì)梯度和電勢(shì)梯度）通過(guò)擴(kuò)散方式進(jìn)入細(xì)胞。離子的擴(kuò)散速度和方向決定于和的相對(duì)大小，而分子的擴(kuò)散則決定于化學(xué)勢(shì)梯度。 主動(dòng)吸收主動(dòng)吸收 主動(dòng)吸收需要植物代謝供應(yīng)能量，是逆電化學(xué)勢(shì)梯度吸收的。2、水分?jǐn)z取、水分?jǐn)z取 1）依靠滲透壓/根壓，主動(dòng)吸水。 2）依靠蒸騰作用，被動(dòng)吸水。103.1.2.3 植物必需的礦質(zhì)元素及缺素造成的危害植

9、物必需的礦質(zhì)元素及缺素造成的危害必需元素16種，分為大量元素和微量元素。1、大量元素、大量元素1）氮（）氮（N）重要性：重要性：蛋白質(zhì)、核酸、磷脂、葉綠素、植物激素、維生素等組成元素。吸收形式吸收形式：銨態(tài)氮（NH4+），硝態(tài)氮（NO3-）。缺素癥狀缺素癥狀：植株矮??；葉小色淡；花少；籽粒不飽滿。老葉癥狀明顯。111、大量元素、大量元素2）磷（）磷（P） 重要性：重要性：磷脂、核酸、輔酶、ATP的重要成分。 吸收形式吸收形式：磷酸根離子（H2PO4-，HPO4 2-） 缺素癥狀缺素癥狀：細(xì)胞分裂減慢；植株矮?。蝗~色暗綠/呈紅色；花果少并延遲。老葉癥狀明顯。121、大量元素、大量元素3）鉀（）鉀

10、（K） 重要性：重要性：60多種酶的活化劑，調(diào)節(jié)滲透壓和氣孔開(kāi)閉，促進(jìn)有機(jī)物的合成和積累。 吸收形式：吸收形式：離子態(tài) 缺素癥狀：缺素癥狀：葉具黃褐色斑點(diǎn)，葉緣和葉尖枯焦壞死；葉片卷曲皺縮；莖弱易倒伏。老葉癥狀明顯。131、大量元素、大量元素4）鎂（）鎂（Mg） 重要性：重要性：葉綠素的組成分；多種酶的活化劑；穩(wěn)定核糖體的結(jié)構(gòu)。 吸收形式吸收形式：離子態(tài) 缺素癥狀：缺素癥狀：葉片失綠；葉片中心出現(xiàn)黃斑，葉片呈紅紫色，但葉脈仍為綠色。老葉癥狀明顯。141、大量元素、大量元素5）鈣（）鈣（Ca） 重要性：重要性：果膠酸鈣（細(xì)胞壁成分）；鈣調(diào)蛋白（激活多種酶）；消減草酸和其他過(guò)量離子的毒害。 吸收形

11、式：吸收形式：離子態(tài) 缺素癥狀：缺素癥狀：頂芽死亡, 幼葉呈鉤狀，色淡；葉緣和葉尖干枯壞死；葉脈間出現(xiàn)紅褐斑。151、大量元素、大量元素6）硫（）硫（S） 重要性：重要性：幾乎所有的蛋白質(zhì)都含硫；輔酶A的組成分。 吸收形式：吸收形式：硫酸根(SO4 2-) 缺素癥狀：缺素癥狀：幼葉葉脈缺綠頂芽死亡。 加上碳、氫、氧共計(jì)加上碳、氫、氧共計(jì)9 9種種。162、微量元素、微量元素包括：鐵(Fe)、錳(Mn)、鋅(Zn)、銅(Cu)、鉬(Mo)、硼(B)、氯(Cl)等7種元素。173.2 生物催化劑生物催化劑酶酶3.2.1 酶的概念酶的概念 酶（enzyme），是指由生物體內(nèi)活細(xì)胞產(chǎn)生的一種生物催化劑

12、。大多數(shù)由蛋白質(zhì)組成（稱為蛋白酶），能在機(jī)體中十分溫和的條件下，高效率地催化各種生物化學(xué)反應(yīng)，促進(jìn)生物體的新陳代謝。核酶（ribozyme），是具有催化功能的RNA分子。核酶又稱核酸類酶、酶RNA、核酶類酶RNA。它的發(fā)現(xiàn)打破了酶是蛋白質(zhì)的傳統(tǒng)觀念。核酶功能：1）切割RNA；2）切割DNA；3）具有RNA 連接酶、磷酸酶等活性。與蛋白質(zhì)酶相比，核酶的催化效率較低，是一種較為原始的催化酶。183.2.2 酶的分子組成酶的分子組成1）單純酶）單純酶 (simple enzyme)：酶的活性僅僅決定于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，其基本組成單位僅為氨基酸的一類酶。如淀粉酶、酯酶、核糖核酸酶等。2）結(jié)合酶）結(jié)合酶 (c

13、onjugated enzyme)：酶的催化活性，除蛋白質(zhì)部分外，還需要非蛋白質(zhì)的物質(zhì)，兩者結(jié)合成的復(fù)合物稱作全酶 (holoenzyme)。 輔助因子輔助因子：金屬離子，如金屬離子，如K K+ +、NaNa+ +、MgMg2+2+、CuCu2+2+、ZnZn2+2+等。等。 輔酶輔酶(coenzyme)：與酶蛋白結(jié)合疏松，易與酶蛋白分開(kāi)的有機(jī)分子與酶蛋白結(jié)合疏松，易與酶蛋白分開(kāi)的有機(jī)分子, , 可以可以用透析或超濾方法除去，如用透析或超濾方法除去，如 NADNAD（輔酶（輔酶I I），），NADPNADP（輔酶（輔酶IIII） 輔基輔基(prosthetic group)：與酶蛋白結(jié)合緊密與

14、酶蛋白結(jié)合緊密, ,不易分開(kāi)的有機(jī)小分子，不易不易分開(kāi)的有機(jī)小分子，不易用透析或超濾方法除去，如用透析或超濾方法除去，如 FADFAD（黃素腺嘌呤二核苷酸（黃素腺嘌呤二核苷酸) )3）單體酶）單體酶（monomeric enzyme）：由一條肽鏈組成的酶，如胰蛋白酶、木瓜蛋白酶等。4）寡聚酶）寡聚酶（oligomeric enzyme）：由2個(gè)或2個(gè)以上亞基組成的酶。如3-磷酸甘油醛脫氫酶、乳酸脫氫酶、丙酮酸激酶等。5）多酶體系）多酶體系（multienzyme system）：由幾種酶靠非共價(jià)鍵彼此嵌合而成。如丙酮酸脫氫酶系、脂肪酸合成酶復(fù)合體等。193.2.3 酶促反應(yīng)的特性與作用機(jī)理酶促

15、反應(yīng)的特性與作用機(jī)理 2.3.3.1 酶促反應(yīng)的特點(diǎn)酶促反應(yīng)的特點(diǎn) 與一般催化劑有共性 自身特點(diǎn)：1 1）效率高，顯著降低反應(yīng)活化能）效率高，顯著降低反應(yīng)活化能, ,常溫下能使化學(xué)鍵斷裂。常溫下能使化學(xué)鍵斷裂。2 2）易失活，要求溫和的作用條件。）易失活，要求溫和的作用條件。3 3）專一性）專一性/ /特異性，通常僅作用于一類甚至一種底物，稱為特異性，通常僅作用于一類甚至一種底物，稱為底物專一性。底物專一性。 絕對(duì)特異性：只能催化一種底物。絕對(duì)特異性：只能催化一種底物。 相對(duì)特異性：可作用于一類化合物或化學(xué)鍵。相對(duì)特異性：可作用于一類化合物或化學(xué)鍵。 立體特異性：對(duì)底物的立體構(gòu)型有特異要求。立

16、體特異性：對(duì)底物的立體構(gòu)型有特異要求。202.3.3.2 酶促反應(yīng)的作用機(jī)理酶促反應(yīng)的作用機(jī)理（1）酶與底物形成中間復(fù)合物）酶與底物形成中間復(fù)合物酶+底物復(fù)合物的形成，改變了原來(lái)反應(yīng)的途徑，大幅度降低了反應(yīng)活化能，從而使反應(yīng)加速。（2）趨近效應(yīng)和定向效應(yīng)）趨近效應(yīng)和定向效應(yīng)“酶+底物復(fù)合物”使底物與底物、酶的催化基團(tuán)與底物，結(jié)合于同一分子，使酶活性中心處的底物有效濃度得以極大地升高，增加底物分子的有效碰撞，從而使反應(yīng)速度大大增加，這種效應(yīng)稱為趨近趨近效應(yīng)效應(yīng)(approximation)。酶還能使靠近活性中心處的底物分子的反應(yīng)基團(tuán)與酶的催化基團(tuán)取得正確定向，這就是定向作用定向作用(orient

17、ation)。212酶促反應(yīng)的作用機(jī)理酶促反應(yīng)的作用機(jī)理（3）“變形變形”與與“契合契合” 酶在底物的誘導(dǎo)下其空間構(gòu)象發(fā)生變化。 底物也因某些敏感鍵受力而發(fā)生“變形”。 酶構(gòu)象的改變與底物的變形，使兩者彼此互補(bǔ)“契合”，導(dǎo)致底物分子內(nèi)部產(chǎn)生張力，底物化學(xué)鍵易斷裂，致使反應(yīng)容易進(jìn)行。222酶促反應(yīng)的作用機(jī)理酶促反應(yīng)的作用機(jī)理（4）酸堿催化作用）酸堿催化作用 活性中心的R基團(tuán)，有許多是酸堿功能基團(tuán)（如氨基、羧基等），是質(zhì)子供體或受體，極有利于進(jìn)行酸堿催化作用，從而提高酶的催化效能。（）共價(jià)催化作用（）共價(jià)催化作用 底物與酶形成共價(jià)鍵，使得酶+底物復(fù)合物過(guò)渡態(tài)（活化態(tài)）降低活化能。233.3 能量代

18、謝能量代謝 是指隨著新陳代謝的進(jìn)行而發(fā)生的能量出入或轉(zhuǎn)換，是是指隨著新陳代謝的進(jìn)行而發(fā)生的能量出入或轉(zhuǎn)換，是在物質(zhì)代謝過(guò)程中所伴隨著能量的貯存、釋放、轉(zhuǎn)移和在物質(zhì)代謝過(guò)程中所伴隨著能量的貯存、釋放、轉(zhuǎn)移和利用的過(guò)程。利用的過(guò)程。 3.3.1 光合作用光合作用(photosynthsis) 綠色植物在光照條件下,將CO2和H2O合成為有機(jī)物并放出O2的過(guò)程. CO2+H2O (CH2O)+O224光光葉綠體3.3.1.1 光合作用的過(guò)程和機(jī)理光合作用的過(guò)程和機(jī)理 光合原初反應(yīng)光合原初反應(yīng) 電子傳遞和光合磷酸化電子傳遞和光合磷酸化 碳同化碳同化1、光合原初反應(yīng)、光合原初反應(yīng) 指葉綠素等色素分子被光

19、激發(fā)引起的物理和光化學(xué)指葉綠素等色素分子被光激發(fā)引起的物理和光化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。包括光能的反應(yīng)過(guò)程。包括光能的吸收吸收、傳遞傳遞、直至引起葉綠、直至引起葉綠素分子的素分子的電荷分離電荷分離3 3個(gè)過(guò)程。個(gè)過(guò)程。251、光合原初反應(yīng)、光合原初反應(yīng) 聚光色素聚光色素：由全部的葉綠素由全部的葉綠素b b、大部分葉綠素、大部分葉綠素a a、胡蘿卜、胡蘿卜素和葉黃素組成，具有吸收聚集光能的作用，而無(wú)光化素和葉黃素組成，具有吸收聚集光能的作用，而無(wú)光化學(xué)活性。又稱為學(xué)活性。又稱為天線色素天線色素。 反應(yīng)中心色素反應(yīng)中心色素(P)：是一類特殊的葉綠素是一類特殊的葉綠素a a分子，一種為分子，一種為P700P70

20、0（在（在700nm700nm波長(zhǎng)處有一吸收高峰），一種為波長(zhǎng)處有一吸收高峰），一種為P680P680（在（在680nm680nm波長(zhǎng)處有一吸收高峰）波長(zhǎng)處有一吸收高峰）. . 反應(yīng)中心反應(yīng)中心：是由是由反應(yīng)中心色素反應(yīng)中心色素（P P）、）、電子供體電子供體（D D）（原初電子供體和次級(jí)電子供體）和（原初電子供體和次級(jí)電子供體）和原初電子受體原初電子受體（A A）組成的功能單位。組成的功能單位。26聚光色素光光PDA反應(yīng)中心反應(yīng)中心H2O原初供體（源）NADP+最終受體（庫(kù)）eee光合原初反應(yīng)若反應(yīng)中心色素是若反應(yīng)中心色素是P700，這樣的色，這樣的色素復(fù)合體就稱為素復(fù)合體就稱為光光系統(tǒng)系統(tǒng)

21、I（PSI）若反應(yīng)中心色素是若反應(yīng)中心色素是P680，這樣的色，這樣的色素復(fù)合體就稱為素復(fù)合體就稱為光光系統(tǒng)系統(tǒng)（PS）將將光能光能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為電能電能的過(guò)程成的過(guò)程成2、電子傳遞和光合磷酸化、電子傳遞和光合磷酸化光光Q（醌類）PQ（質(zhì)體醌）Cytb559Cytf PC（質(zhì)體藍(lán)素）PS光光Fd（含鐵氧化還原蛋白）H+NADP+NADPHPSICytb563環(huán)式光合磷酸化非環(huán)式光合磷酸化ADPATPADPATPH2O2H+1/2O2由由PSIPSI和和PSIIPSII聯(lián)合參與聯(lián)合參與, ,電子傳電子傳遞的最終受體是遞的最終受體是NADPNADP+ +, ,電子不電子不回到起點(diǎn)回到起點(diǎn), ,產(chǎn)物為

22、產(chǎn)物為ATPATP和和NADPHNADPH，同時(shí)發(fā)生同時(shí)發(fā)生H H2 2O O的裂解和的裂解和O O2 2的釋放。的釋放。由由PSIPSI獨(dú)立獨(dú)立完成完成, ,電子電子經(jīng)傳遞后又經(jīng)傳遞后又回到起點(diǎn)回到起點(diǎn), ,產(chǎn)物只有產(chǎn)物只有ATP,ATP,也不發(fā)也不發(fā)生生H H2 2O O的裂的裂解和解和O O2 2的釋的釋放。放。光合磷酸化：光合磷酸化：葉綠體在光照條件下，經(jīng)光合鏈的電子傳遞把無(wú)機(jī)磷和ADP轉(zhuǎn)化成ATP，形成高能磷酸鍵的過(guò)程. 電子傳遞和光合磷酸化的過(guò)程是將電子傳遞和光合磷酸化的過(guò)程是將電能電能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為化學(xué)能化學(xué)能的過(guò)程的過(guò)程。光反應(yīng)：光反應(yīng)：由于原初反應(yīng)和光合磷酸化是在葉綠體的類囊體

23、類囊體上進(jìn)行的，是直接把光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的光化學(xué)過(guò)程，因此稱為光反應(yīng)光反應(yīng)(light reaction).非循環(huán)式光合磷酸化3、碳同化、碳同化是指植物利用光反應(yīng)中形成的是指植物利用光反應(yīng)中形成的ATPATP和和NADPHNADPH等等同化力同化力，將，將COCO2 2固定固定并還原為碳水化合物的過(guò)程。并還原為碳水化合物的過(guò)程。 由于這個(gè)過(guò)程是在葉綠體的由于這個(gè)過(guò)程是在葉綠體的基質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行的，并且不需要光照條中進(jìn)行的，并且不需要光照條件，所以叫件，所以叫暗反應(yīng)暗反應(yīng)（dark reactiondark reaction）。暗反應(yīng)包括3個(gè)主要環(huán)節(jié)：碳固定碳固定：把把COCO2 2固定在固定在1

24、 1，5-5-二磷酸核酮糖（二磷酸核酮糖（RuBPRuBP），并形成，并形成2 2分分子的子的3-3-磷酸甘油酸（磷酸甘油酸（PGAPGA）還原：還原：在在ATPATP和和NADPHNADPH2 2（還原型輔酶（還原型輔酶IIII）的參與下，把）的參與下，把PGAPGA還原還原為為3-3-磷酸甘油醛（磷酸甘油醛（PGALPGAL）RuBP再生：再生： PGALPGAL一部分形成一部分形成葡萄糖葡萄糖和其他成分，大部分形成了和其他成分，大部分形成了RuBPRuBP31CO21，5-二磷酸核酮糖二磷酸核酮糖(RuBP)3-磷酸甘油酸（磷酸甘油酸（PGA）1，3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油

25、醛磷酸甘油醛(PGAL)5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖葡萄糖葡萄糖NADPHNADP+ATP卡爾文循環(huán)三碳循環(huán)ATP糖酵解的逆過(guò)程碳固定RuBP再生3.3.2 生物氧化生物氧化生活細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)物，在酶的參與下，逐步氧化分解并釋放能量的過(guò)生活細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)物，在酶的參與下，逐步氧化分解并釋放能量的過(guò)程程 ，稱為，稱為呼吸作用呼吸作用/ /生物氧化生物氧化/ /氧化作用氧化作用，亦稱，亦稱細(xì)胞呼吸。細(xì)胞呼吸。 3.3.2.1無(wú)氧呼吸無(wú)氧呼吸細(xì)胞在無(wú)氧條件下，通過(guò)酶的催化作用，把葡萄糖等有機(jī)物質(zhì)分解成細(xì)胞在無(wú)氧條件下，通過(guò)酶的催化作用，把葡萄糖等有機(jī)物質(zhì)分解成為不徹底的氧化產(chǎn)物，同時(shí)釋放出少量能量的過(guò)程。為

26、不徹底的氧化產(chǎn)物，同時(shí)釋放出少量能量的過(guò)程。特點(diǎn)（特點(diǎn)（與有氧呼吸相比）與有氧呼吸相比）：不吸收不吸收O2，底物分解不徹底，釋放能量少。，底物分解不徹底，釋放能量少。1、發(fā)酵 酒精發(fā)酵：酒精發(fā)酵： C6H12O6 2C2H5OH（酒精）（酒精）2CO2能量（能量（226 kJ） 蘋(píng)果、甘薯、香蕉貯存久了有酒味，便是酒精發(fā)酵的結(jié)果。 乳酸發(fā)酵：乳酸發(fā)酵： C6H12O6 2CH3CHOHCOOH（乳酸）能量（乳酸）能量（197 kJ） 高等動(dòng)物、植物也有乳酸發(fā)酵。 343.3.2.2 無(wú)氧呼吸無(wú)氧呼吸2 2、糖酵解、糖酵解（1）底物活化階段：）底物活化階段：底物通過(guò)與底物通過(guò)與ATP反應(yīng)，進(jìn)行磷

27、酸化，以提高反應(yīng)，進(jìn)行磷酸化，以提高能量水平，也就是進(jìn)行底物活化。特點(diǎn)是能量水平，也就是進(jìn)行底物活化。特點(diǎn)是消耗消耗2個(gè)個(gè)ATP。（2）氧化脫氫階段：）氧化脫氫階段：產(chǎn)生的產(chǎn)生的1,6-二磷酸果糖，在醛縮酶的作用下生二磷酸果糖，在醛縮酶的作用下生成成2分子分子3-磷酸甘油醛，再氧化為磷酸甘油醛，再氧化為1，3-二磷酸甘油酸。二磷酸甘油酸。1分子葡分子葡萄糖在這個(gè)階段可萄糖在這個(gè)階段可產(chǎn)生產(chǎn)生2分子的分子的“NADHH+”。（3）底物水平磷酸化階段：）底物水平磷酸化階段：底物脫氫氧化時(shí)，不經(jīng)過(guò)電子傳遞和底物脫氫氧化時(shí)，不經(jīng)過(guò)電子傳遞和O2的參與，而是通過(guò)分子內(nèi)部發(fā)生能量重新分配直接生成的參與，而

28、是通過(guò)分子內(nèi)部發(fā)生能量重新分配直接生成ATP的過(guò)程的過(guò)程,稱為底物水平磷酸化稱為底物水平磷酸化。產(chǎn)生產(chǎn)生4分子分子ATP。3536糖酵解過(guò)程糖酵解過(guò)程葡萄糖葡萄糖1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛1，3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸2ATP2ADP2NAD+2NADH2ATP2ADP還原型輔酶I氧化型輔酶I氧化氧化磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸2ADP2ATP371 1分子葡萄糖產(chǎn)生分子葡萄糖產(chǎn)生2 2分子的分子的NADHNADH凈得凈得2 2分子分子ATPATP 底物活化階段底物活化階段 氧化脫氫階段氧化脫氫階段 底物水平磷酸化階段底物水平

29、磷酸化階段 3.3.2.2 有氧呼吸有氧呼吸 糖酵解產(chǎn)生的丙酮酸丙酮酸，可以通過(guò)2個(gè)不同的途徑參與隨后的代謝活動(dòng)。 在持續(xù)無(wú)氧的情況下，進(jìn)入無(wú)氧呼吸，即進(jìn)行乳酸發(fā)酵或酒精發(fā)酵而生成為乳酸或乙醇。最終能量： 乳酸發(fā)酵：乳酸發(fā)酵： C6H12O6 2CH3CHOHCOOH（乳酸）能量（乳酸）能量（197 kJ） 在有氧的條件下，丙酮酸則從細(xì)胞質(zhì)進(jìn)入線粒體內(nèi)進(jìn)行最終的氧化放能。最終放能： C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O+能（能（2870 KJ）38391 1）三羧酸循環(huán)）三羧酸循環(huán)/ /檸檬酸循環(huán)檸檬酸循環(huán)/Krebs/Krebs循環(huán)循環(huán)線粒體基質(zhì)丙酮酸丙酮酸(3C)H2O乙酰乙酰CoA(2C)(4C)草酰乙酸草酰乙酸檸檬酸檸檬酸(6C)-酮戊二酸酮戊二酸(5C)琥珀酰琥珀酰-CoA(4C