細(xì)胞代謝自動(dòng)保存的

本章內(nèi)容

能與細(xì)胞酶物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)細(xì)胞呼吸光合作用1現(xiàn)在是1頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日

新陳代謝

是生物體內(nèi)進(jìn)行的物質(zhì)和能的變化的總稱(chēng)是最基本的生命活動(dòng)過(guò)程新陳代謝物質(zhì)代謝能量代謝同化作用異化作用合成物質(zhì)貯存能量分解物質(zhì)釋放能量2現(xiàn)在是2頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日一、能量與細(xì)胞生命活動(dòng)需要能量生命的存在要靠能量,生物本身不能創(chuàng)造新的能量。幾乎所有地球生命所需要的能量都來(lái)自太陽(yáng)。生態(tài)系統(tǒng)中能量的流動(dòng)由多樣化的生命過(guò)程完成。代謝是化學(xué)物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程3現(xiàn)在是3頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日ATP是生物體能量流通的貨幣腺嘌呤核苷三磷酸結(jié)構(gòu)功能ATP是生物體內(nèi)各種生化反應(yīng)的直接能源細(xì)胞利用ATP完成各種工作4現(xiàn)在是4頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日磷酸化ADP+Pi+30.5kj生成ATP的此過(guò)程稱(chēng)為磷酸化若磷酸化：所需能量來(lái)自化合物的氧化分解若磷酸化：所需能量來(lái)自光能-----光合磷酸化5現(xiàn)在是5頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日二、酶酶的催化特點(diǎn)：高效、專(zhuān)一、可調(diào)節(jié)。酶的催化機(jī)理是降低活化能酶巨大多數(shù)是蛋白質(zhì)核酶ribozyme：1981美國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)細(xì)胞中RNA也被本身催化。6現(xiàn)在是6頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日酶是如何降低活化能的呢?酶與底物分子結(jié)合底物結(jié)合中心酶使底物活化底物在酶轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物。酶釋放產(chǎn)物

7現(xiàn)在是7頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日影響酶活性的因素溫度、pH和鹽度輔因子（無(wú)機(jī)物）鋅、鉀、鎂離子輔酶（有機(jī)物）維生素B6酶的抑制劑青霉素抑制細(xì)菌壁合成馬拉硫磷是乙酰膽堿酯酶的抑制劑8現(xiàn)在是8頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日三、物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸9現(xiàn)在是9頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日（一）易化擴(kuò)散--順濃度梯度運(yùn)輸通道蛋白：轉(zhuǎn)一性，如、水通道蛋白門(mén)通道：非轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)的刺激使門(mén)打開(kāi)，如電刺激、神經(jīng)遞質(zhì)分子人胱氨酸尿癥：腎細(xì)胞質(zhì)膜中缺少將胱氨酸和其他氨基酸從原尿轉(zhuǎn)運(yùn)到血液中的系統(tǒng)，引起腎結(jié)石10現(xiàn)在是10頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日(二)滲透是水的被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)滲透(osmosis)的含義則是指水分子以及溶劑通過(guò)半透性膜的擴(kuò)散。高滲的(hypertonic)滲的(hypoosmotic)。若兩側(cè)的溶質(zhì)濃度相等，則稱(chēng)為等滲(iso-osmotic)。

11現(xiàn)在是11頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日（四）主動(dòng)運(yùn)輸--逆濃度梯度運(yùn)輸需載體蛋白，消耗能量Na+-K+泵：ATP提供能量動(dòng)物細(xì)胞化學(xué)勢(shì)梯度濃度梯度電勢(shì)梯度Na+/K+泵工作的結(jié)果，水解1個(gè)ATP，

出3個(gè)Na+

，

入2個(gè)K+

。使細(xì)胞內(nèi)的Na+濃度比細(xì)胞外低10-30倍，而細(xì)胞內(nèi)的K+濃度比細(xì)胞外高10-30倍。

現(xiàn)在是12頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日Na+/K+

泵具有三個(gè)重要作用維持了細(xì)胞Na+離子的平衡，抵消了Na+離子的滲透作用在建立細(xì)胞質(zhì)膜兩側(cè)Na+離子濃度梯度的同時(shí)，為葡萄糖協(xié)同運(yùn)輸泵提供了驅(qū)動(dòng)力Na+泵建立的細(xì)胞外電位，為神經(jīng)和肌肉電脈沖傳導(dǎo)提供了基礎(chǔ)。13現(xiàn)在是13頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)質(zhì)子泵H＋泵到膜外，H＋在膜外的濃度高于膜內(nèi)，H＋與其它物質(zhì)通過(guò)特殊的跨膜蛋白伴隨轉(zhuǎn)運(yùn)。植物細(xì)胞被運(yùn)物（蔗糖、Cl-）與H+同向越過(guò)膜，稱(chēng)為同向轉(zhuǎn)運(yùn)。反之，則稱(chēng)為反向轉(zhuǎn)運(yùn)。H＋H＋H＋果糖Na＋H＋14現(xiàn)在是14頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日（五）胞吞和胞吐大分子胞吐：包含大分子物質(zhì)的小囊泡從細(xì)胞內(nèi)部移至細(xì)胞表面，與質(zhì)膜融，將物質(zhì)排出細(xì)胞之外胞吞：是由質(zhì)膜形成內(nèi)向的小泡。吞噬胞飲受體介導(dǎo)的胞吐高膽固醇血癥：膽固醇在血液中低密度脂蛋白中被運(yùn)輸，通過(guò)胞飲進(jìn)入細(xì)胞，但是患者因缺失膽固醇，不能被細(xì)胞吸收。15現(xiàn)在是15頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸（總結(jié)）被動(dòng)運(yùn)輸簡(jiǎn)單擴(kuò)散易化擴(kuò)散主動(dòng)運(yùn)輸——直接消耗ATP鈉鉀泵（動(dòng)物細(xì)胞）質(zhì)子泵（植物細(xì)胞）協(xié)同運(yùn)輸（間接消耗ATP）胞吞和胞吐作用生物大分子或顆粒物質(zhì)的運(yùn)輸16現(xiàn)在是16頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日四、細(xì)胞呼吸（一）細(xì)胞呼吸引論細(xì)胞將有機(jī)物在酶的參與下逐步氧化并釋放能量的過(guò)程。70公斤男人需要能量kj/h食物所含熱能kj/100g活動(dòng)能量活動(dòng)能量食物熱量食物熱量靜坐419鋸木頭2010大米1448瘦牛肉1367站立放松440游泳2093面粉1465雞蛋710快打字586跑步5.32387玉米面1423帶魚(yú)581步行4.2837上樓梯4605花生仁1247蘋(píng)果216做木工1004黃豆1502菠菜100豬肉1654植物油176117現(xiàn)在是17頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日人的呼吸運(yùn)動(dòng)

18現(xiàn)在是18頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日生物氧化與化學(xué)氧化的區(qū)別:

有機(jī)物氧化釋放能量

一支火柴的燃燒是纖維素氧化（C6H12O6）n+O2nCO2+nH2O+能量

纖維素氧光和熱

生物體也進(jìn)行類(lèi)似的反應(yīng)（C6H12O6）n+O2nCO2+nH2O+能量淀粉氧酶ATP

（氧化底物）

把火柴燃燒和生物體內(nèi)氧化相比，基本原則是相似的――有機(jī)物氧化釋放出能量。19現(xiàn)在是19頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日

有哪些不同？A、生物體內(nèi)氧化比燃燒過(guò)程緩慢的多，分步驟進(jìn)行,不是猛然地發(fā)出光和熱。B、生物體內(nèi)的氧化由酶催化。C、生物體內(nèi)氧化在水環(huán)境中進(jìn)行。D、生物體內(nèi)氧，產(chǎn)生能量貯存在ATP中。生物氧化分步驟進(jìn)行、溫和、由酶催化、產(chǎn)生能量貯存在ATP中，能量利用率高。20現(xiàn)在是20頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日（二）糖酵解細(xì)胞質(zhì)NADH（煙酰胺腺嘌呤二核苷酸）底物水平磷酸化：高能磷酸鍵與ADP合成ATP的反應(yīng)糖酵解產(chǎn)生2個(gè)ATP只是細(xì)胞從葡萄糖獲得能量的5%。2NADH，16%①②③④⑤⑥⑦⑧⑨現(xiàn)在是21頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日（三）三羧酸循環(huán)丙酮酸不能直接入線粒體丙酮酸+NAD++CoA-SH=CH2CO-CoA+CO2+NADH+H+檸檬酸循環(huán)、Krebs循環(huán)FADH2（核黃素腺嘌呤二核苷酸）每一輪三羧酸循環(huán)產(chǎn)生1ATP+3NADH+1FADH22丙酮酸+8NAD++2FAD+2CoA-SH+2ADP+2Pi=2CoA-SH+6CO2+8NADH+8H++2FADH2+2ATP葡萄糖→10NADH+2FADH2+4ATPATP=10*2.5+2*1.5+4=3222現(xiàn)在是22頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日（四）電子傳遞和氧化磷酸化電子傳遞鏈:線粒體內(nèi)膜上的一系列電子傳遞體組成，也稱(chēng)為呼吸鏈。目前公認(rèn)的氧化呼吸鏈傳遞電子的順序是氧化磷酸化：由底物氧化釋放能量，供給ADP磷酸化合成ATP的偶聯(lián)反應(yīng)稱(chēng)為氧化磷酸化。2個(gè)電子從NAPH經(jīng)呼吸鏈傳到氧可形成2.5個(gè)ATP（原來(lái)認(rèn)為3個(gè)）、FADH2可形成1.5個(gè)ATP（2）2e+2H2+1/2O2=H2O底物（S）→NAD+→FMN→CoQ→Fe-S→Cytb→Cytc1→Cytc→Cyta→Cyta3→1/2O223現(xiàn)在是23頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日（五）發(fā)酵作用酵母在有氧條件下1葡萄糖→32ATP無(wú)氧時(shí)，1葡萄糖→2ATP，但不能繁殖許多厭氧生物在有氧條件下無(wú)法生活。許多厭氧生物在有氧條件下無(wú)法生活。乳酸菌在無(wú)氧條件下：1葡萄糖→乳酸酸菜、酸奶、奶酪，長(zhǎng)跑時(shí)腿酸兼性厭氧菌：酵母菌、人腸道內(nèi)大腸桿菌24現(xiàn)在是24頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日能量統(tǒng)計(jì)：糖酵解：可得7個(gè)ATP底物水平的磷酸化4個(gè)ATP，己糖活化消耗2個(gè)ATP，脫氫反應(yīng)產(chǎn)生2個(gè)NADH；Krebs循環(huán)：可得25個(gè)ATP底物水平的磷酸化2個(gè)ATP，脫氫反應(yīng)產(chǎn)生8個(gè)NADH和2個(gè)FADH2，有的細(xì)胞將2個(gè)NADH轉(zhuǎn)入線粒體時(shí)會(huì)消耗2ATP，有的不會(huì)消耗ATP1分子葡萄糖徹底氧化分解共得：30或32個(gè)ATP25現(xiàn)在是25頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日糖酵解生理意義是無(wú)氧呼吸和有氧呼吸的共同途徑糖酵解最終產(chǎn)物丙酮酸可通過(guò)各種代謝途徑生成不同物質(zhì)是厭氧生物糖分解和獲取能量的主要方式多數(shù)反應(yīng)均可逆轉(zhuǎn)，為糖異生作用提供了基本途徑26現(xiàn)在是26頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日4呼吸作用的意義

為生物的生命活動(dòng)提供能量呼吸作用形成的中間產(chǎn)物是進(jìn)一步合成生物體內(nèi)新的有機(jī)物的物質(zhì)基礎(chǔ)在植物體內(nèi)的碳、氮、脂肪代謝活動(dòng)中起樞紐作用增強(qiáng)生物的免疫力27現(xiàn)在是27頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日（六）各種分子的分解和合成3磷酸甘油醛28現(xiàn)在是28頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日生物合成大分子合成需要消耗能量利用糖酵解和檸檬酸循環(huán)的中間產(chǎn)物或食物中的直接成分29現(xiàn)在是29頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日五、光合作用光合作用：指光合生物吸收太陽(yáng)能，并將其轉(zhuǎn)變成有機(jī)化合物中化合能的過(guò)程。光合生物：綠色植物、藻類(lèi)：

CO2+2H2O*(CH2O)+O2*+H2O

紫硫細(xì)菌：

CO2+2H2S(CH2O)+H2O+2S

氫細(xì)菌：

CO2+2H2(CH2O)+H2O30現(xiàn)在是30頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日（一）光合作用早期實(shí)驗(yàn)荷蘭醫(yī)生VanHelmont(范海爾蒙特）在1648年做了第一個(gè)探索光合作用的實(shí)質(zhì)性實(shí)驗(yàn)。將一株5磅重的小樹(shù)種在重200磅的干土中，用雨水澆灌5年，不供給其它營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，小樹(shù)長(zhǎng)成重169磅3盎司植株，而土壤重量減少3盎司。干土五年后澆水31現(xiàn)在是31頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日實(shí)驗(yàn)的結(jié)論和存在的缺點(diǎn)結(jié)論：所有植物的物質(zhì)都來(lái)自水，而不是土壤?；蛘哒f(shuō)：小樹(shù)重量的增加僅僅由水所引起的。缺點(diǎn)：沒(méi)有考慮到空氣中氣體的可能影響。32現(xiàn)在是32頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日1771年，約瑟夫·普利斯特利（JosephPriestly，1733-1804）：發(fā)現(xiàn)光合作用密閉容器+燃燒蠟燭→熄滅密閉容器+燃燒蠟燭+薄荷→繼續(xù)燃燒或熄滅1779年，英格豪茨（JanIngenhousz，1733-1804）只有光照蠟燭才不會(huì)熄滅33現(xiàn)在是33頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日（二）

光合作用發(fā)生部位葉綠體葉片是光合作用主要器官葉綠體是光合作用最重要細(xì)胞器類(lèi)囊體膜：光反應(yīng)膜基質(zhì)：暗反應(yīng)34現(xiàn)在是34頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日光合作用的兩個(gè)階段光反應(yīng)：在葉綠素參與下，把光能用來(lái)劈開(kāi)水分子，放出O2，同時(shí)造成兩種高能化合物ATP和NADPH。暗反應(yīng)：把ATP和NADPH中的能量，用于固定CO2，生成糖類(lèi)化合物。這個(gè)過(guò)程不需要光。35現(xiàn)在是35頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日光合作用的過(guò)程36現(xiàn)在是36頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日光合作用過(guò)程中根據(jù)能量轉(zhuǎn)變的性質(zhì)：

原初反應(yīng):光能電能電子傳遞與光合磷酸化：電能碳同化：活躍化學(xué)能穩(wěn)定化學(xué)能活躍化學(xué)能37現(xiàn)在是37頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日（二）光反應(yīng)

1.葉綠素對(duì)光的吸收葉綠素：葉綠素a：直接參與光合作用，吸收藍(lán)紫、紅，呈草綠色葉綠素b：吸收藍(lán)、橙，呈黃綠色類(lèi)胡蘿卜素：保護(hù)葉綠素葉黃素、胡羅卜素（一系列共軛雙鍵）38現(xiàn)在是38頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日光量子的特征（1）激發(fā)態(tài)的形成（2）葉綠素分子受光激發(fā)后的能級(jí)變化

（3）激發(fā)態(tài)的命運(yùn)

39現(xiàn)在是39頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日2.光系統(tǒng)類(lèi)囊體膜PDAhhPDA光合單位/系統(tǒng)作用中心色素（P），原初電子供體（D）和原初電子受體（A）聚光/天線色素中心/換能色素作用中心原初電子供體原初電子受體光系統(tǒng)光系統(tǒng)I：作用中心葉綠素a吸收光高峰值在700nm，P700光系統(tǒng)II：作用中心葉綠素a吸收光高峰值在680nm，P680DPA→DP*A→DP+A－→

D+PA－光40現(xiàn)在是40頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日3.光合電子傳遞H2O→1/2O2+2H++2e-

NADP++2e-+2H+→

NADPH+H+H2O2H+1/2O2+2e-現(xiàn)在是41頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日類(lèi)型非循環(huán)式光合磷酸化：最終產(chǎn)物ATP、NADPH和水循環(huán)式光合磷酸化：僅有ATP，無(wú)NADPH和水光合磷酸化：指在光合電子傳遞鏈運(yùn)行過(guò)程中將ADP磷酸化形成ATP的過(guò)程。42現(xiàn)在是42頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日光合磷酸化的化學(xué)滲透學(xué)說(shuō)來(lái)解釋1．水光解釋放H＋留在膜內(nèi)側(cè)（類(lèi)囊體腔）2．電子沿傳遞鏈傳遞的同時(shí)可接受膜外側(cè)（基質(zhì)）H＋轉(zhuǎn)移到膜內(nèi)側(cè)，因此會(huì)造成膜內(nèi)外H＋差，電位差。所以，當(dāng)H＋沿著濃度梯度返回到膜外側(cè)時(shí)，在ATP合酶的作用下，ADP和Pi脫水形成ATP。43現(xiàn)在是43頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日光反應(yīng)小節(jié)葉綠素吸收光能并將光能轉(zhuǎn)化“電能”—高能電子；在電子流動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)H+的化學(xué)滲透，形成ATP，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；強(qiáng)氧化態(tài)的P680分子使水裂解，或稱(chēng)光解，氧氣從水中釋放出來(lái)；電子轉(zhuǎn)到最終電子受體NADHP+，并與H+結(jié)合形成NADPH，“電能”再次轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。44現(xiàn)在是44頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日3.3碳同化碳同化（碳反應(yīng)）：植物利用光反應(yīng)中形成的ATP、NADPH將CO2轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的碳水化合物的過(guò)程。（葉綠體利用光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH和ATP的化學(xué)能,將CO2還原合成糖，稱(chēng)為碳反應(yīng),碳反應(yīng)在葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行。）類(lèi)型：根據(jù)最初產(chǎn)物碳原子數(shù)目及碳代謝特點(diǎn)，高等植物固定CO2的生化途徑分有3種：卡爾文循環(huán)（C3途徑）、C4途徑和景天科酸代謝途徑（CAM途徑），其中以卡爾文循環(huán)為最基本的途徑，同時(shí)也只有這條途徑才具備合成淀粉等產(chǎn)物的能力。其余兩種是輔助形式，只能起固定、運(yùn)轉(zhuǎn)、濃縮CO2的作用，單獨(dú)不能形成淀粉等碳水化合物。

45現(xiàn)在是45頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日（三）碳反應(yīng)

1.光合碳還原循環(huán)卡爾文循環(huán)或C3途徑RuBP羧化；3-PGA還原成3-PG；RuBP再生。反應(yīng)都在葉肉細(xì)胞的葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行

現(xiàn)在是46頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日卡爾文循環(huán)（Calvincycle）:是所有植物光合作用碳同化的基本途徑因CO2的受體是核酮糖戊磷酸，又稱(chēng)為還原戊糖磷酸途徑，又因CO2被固定形成的最初產(chǎn)物是一種三碳化合物，故稱(chēng)為C3途徑。C3植物：水稻、小麥、大豆、能量計(jì)算6RuBP+6CO2+18ATP+12NADPH→23-PG+6RuBP+18ADP+12NADP+

+18Pi現(xiàn)在是47頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日C4途徑強(qiáng)光、高溫、干燥條件光合速率C4植物大于C3植物玉米、高粱、甘蔗等近2000種植物C4植物光合細(xì)胞有葉肉細(xì)胞和維管束鞘細(xì)胞現(xiàn)在是48頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日景天科酸代謝途徑(CAM途徑)適應(yīng)于干旱地區(qū)，白天氣孔關(guān)閉，晚上打開(kāi)，節(jié)水；菠蘿、仙人掌、景天、落地生根等肉質(zhì)植物。49現(xiàn)在是49頁(yè)\一共有55頁(yè)\編輯于星期日4、光呼吸1920年