細胞代謝課件

1、細胞代謝1第四章第四章 細胞代謝細胞代謝 新陳代謝是生物的重要特征，細胞是進新陳代謝是生物的重要特征，細胞是進行新陳代謝的基本單位。每一個細胞都要從行新陳代謝的基本單位。每一個細胞都要從周圍環(huán)境中汲取能量和物質(zhì)，在內(nèi)部進行各周圍環(huán)境中汲取能量和物質(zhì)，在內(nèi)部進行各種化學(xué)變化。細胞內(nèi)的各種化學(xué)變化都是在種化學(xué)變化。細胞內(nèi)的各種化學(xué)變化都是在酶的催化下進行的。生物所利用的能量，或酶的催化下進行的。生物所利用的能量，或是直接，或是間接來自于太陽光。直接利用是直接，或是間接來自于太陽光。直接利用太陽光的唯一過程是光合作用，間接利用太太陽光的唯一過程是光合作用，間接利用太陽光的最重要過程是細胞呼吸陽光的最

2、重要過程是細胞呼吸。 細胞代謝2本章內(nèi)容 能與細胞能與細胞 酶酶 物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運 細胞呼吸細胞呼吸 光合作用光合作用細胞代謝3n 氨基酸 + 能量 蛋白質(zhì)2 丙酮酸 + 能量 葡萄糖 從小分子合成大分子需要消耗能量。葡萄糖 2 丙酮酸 + 能量從大分子分解為小分子會釋放能量。 生物體的代謝反應(yīng)分為物質(zhì)代謝和能量代謝兩個側(cè)面。 物質(zhì)代謝由底物分子變成產(chǎn)物分子 能量代謝消耗能量或釋放能量細胞代謝4 新陳代謝新陳代謝 是生物體內(nèi)進行的物質(zhì)和能的變化的總稱是生物體內(nèi)進行的物質(zhì)和能的變化的總稱 是最基本的生命活動過程是最基本的生命活動過程新陳代謝新陳代謝物質(zhì)代謝物質(zhì)代謝能量代謝能量代謝同化

3、作用同化作用異化作用異化作用合成物質(zhì)合成物質(zhì)貯存能量貯存能量分解物質(zhì)分解物質(zhì)釋放能量釋放能量細胞代謝5n 生命活動需要能量 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自太陽。 生態(tài)系統(tǒng)中能量的流動是由多樣化的生命過程完成的。n 代謝是化學(xué)物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化過程第一節(jié) 能量與細胞細胞代謝61、能是做功的本領(lǐng)能是做功的本領(lǐng)能（自由能）能（自由能） ：一種能在恒溫恒壓下作功的能量。：一種能在恒溫恒壓下作功的能量。 G=H-TS G自由能，自由能，H熱含量，熱含量，T絕對溫度，絕對溫度，S熵熵 2 .熱力學(xué)定律熱力學(xué)定律熱力學(xué)第一定律：熱力學(xué)第一定律：能量守恒能量守恒

4、定律定律熱力學(xué)第二定律：所有自發(fā)過程總是伴隨自由能的降低，即熱力學(xué)第二定律：所有自發(fā)過程總是伴隨自由能的降低，即 熵的增加，系統(tǒng)的無序性增大！熵的增加，系統(tǒng)的無序性增大！生物有序性與自由能生物有序性與自由能生物生物-開放系統(tǒng)，與環(huán)境進行開放系統(tǒng)，與環(huán)境進行物質(zhì)與能量的交換物質(zhì)與能量的交換 3. 能量代謝能量代謝:吸能反應(yīng)與放能反應(yīng)吸能反應(yīng)與放能反應(yīng) 生命依靠能量的不斷輸入一直在與熱力學(xué)第二定律作抗?fàn)?。細胞代謝71)、腺嘌呤核苷三磷酸、腺嘌呤核苷三磷酸(ATP)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)4、ATP的結(jié)構(gòu)與功能的結(jié)構(gòu)與功能細胞代謝8 ATP(adenosine-triphosphate)中文中文名稱為腺嘌呤核名稱為

5、腺嘌呤核苷三磷酸，又叫苷三磷酸，又叫三磷酸腺苷三磷酸腺苷(腺苷腺苷三磷酸三磷酸)，簡稱為，簡稱為ATP，一個腺苷上，一個腺苷上連接三個磷酸基連接三個磷酸基團。團。 細胞代謝9ATP是生物體能量流通的貨幣是生物體能量流通的貨幣 一個代謝反一個代謝反應(yīng)釋出的能量貯應(yīng)釋出的能量貯入入ATP，ATP所所貯能量供另一個貯能量供另一個代謝反應(yīng)消耗能代謝反應(yīng)消耗能量時使用。量時使用。細胞代謝102).ATP的生成ADP + P ATP此過程稱為此過程稱為磷酸化磷酸化若磷酸化所需能量來自化合物的氧化分解若磷酸化所需能量來自化合物的氧化分解-氧化磷酸化氧化磷酸化若磷酸化所需能量來自光能若磷酸化所需能量來自光能-

6、光合磷酸化光合磷酸化細胞代謝11細胞利用ATP完成各種工作3). ATP的生理功能ATP是生物體內(nèi)各種生化反應(yīng)的直接能源細胞代謝124).4).生物體把能量用在生命活動的各個方面生物體把能量用在生命活動的各個方面ATP生物電生物電物質(zhì)進出細胞物質(zhì)進出細胞合成其它形式的能量分子合成其它形式的能量分子如：如： NADPH發(fā)熱（體溫）發(fā)熱（體溫）運動運動細胞代謝13活細胞是一個微小的化學(xué)工業(yè)園活細胞是一個微小的化學(xué)工業(yè)園在極其微小的空間內(nèi)發(fā)生著數(shù)千種生物化學(xué)反應(yīng)代謝是生物體內(nèi)所有化學(xué)反應(yīng)過程的總稱細胞復(fù)雜的結(jié)構(gòu)特別是膜的結(jié)構(gòu)固定了各代謝反應(yīng)的空間和時間，使它們高度有序并可以被控制和調(diào)節(jié)。細胞代謝14

7、 生命活動的原動力在于生物體內(nèi)一刻不停的新陳代謝。通過新陳代謝不斷把太陽能或食物中貯存的能量，轉(zhuǎn)化為可供生命活動利用的能量，不斷制造出各種大、小分子以供生命活動所需要。體內(nèi)的新陳代謝過程又都是在生物催化劑-酶的催化下進行的。細胞代謝15第二節(jié)、酶是生物催化劑第二節(jié)、酶是生物催化劑1 1、酶的催化特點、酶的催化特點催化劑可以加快化學(xué)反應(yīng)的速度，酶是生物催化劑，它的突出優(yōu)點是： 先看看 細胞代謝16 催化劑只能催化原來可以進行的反應(yīng)，加快其反應(yīng)速度。 即使對可以進行的反應(yīng)來說，反應(yīng)物分子應(yīng)越過一個活化能才能發(fā)生反應(yīng)。酶作為催化劑的作用是降低活化能。 細胞代謝17酶的催化機理是降低活化能酶的催化機理

8、是降低活化能細胞代謝18酶是如何降低活化能的呢 ? 首先需要酶與底物分子結(jié)合，酶蛋白結(jié)構(gòu)中有底物結(jié)合中心/活性中心。 然后，酶蛋白分子以各種方式，作用于底物分子，使底物分子活化起來。 酶與底物的專一結(jié)合，又是酶促反應(yīng)專一性的體現(xiàn)。細胞代謝193、酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì) 有的酶僅僅由蛋白質(zhì)組成，如：核糖核酸酶有的酶除了主要由蛋白質(zhì)組成外，還有一些金屬離子或小分子參與。這些金屬離子或小分子是酶活性所必須的，稱為輔酶/輔基或輔助因子。如：羧基肽酶以二價鋅離子（Zn2+）為輔助因子又如：過氧化氫酶以鐵卟啉環(huán)為輔助因子細胞代謝20q 1）在代謝途徑中調(diào)節(jié)酶活性 幾個酶或十幾個酶前后配合，完成一系列代謝反應(yīng)

9、，形成一條代謝途徑。在一條代謝途徑中，常常是前一個酶促反應(yīng)的產(chǎn)物，便是下一個酶促反應(yīng)的底物。 一條代謝途徑的終產(chǎn)物，有時可與該代謝途徑的第一步反應(yīng)的酶相結(jié)合，結(jié)合的結(jié)果使這個酶活性下降，從而使整條代謝途徑的反應(yīng)速度慢起來。這種情況稱為“反饋抑制 ”。 值得注意的是，發(fā)生反饋抑制時，代謝終產(chǎn)物與酶結(jié)合時，是非共價結(jié)合，是可逆的。細胞代謝21q2）共價調(diào)節(jié) 有時候，酶蛋白分子可以和一個基團形成共價結(jié)合，結(jié)合的結(jié)果，使酶蛋白分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，使酶活性發(fā)生改變。 例如，與磷酸根的結(jié)合。這種調(diào)節(jié)酶活性的情況稱為酶的共價調(diào)節(jié)。細胞代謝22q 3）競爭性抑制 有的酶在遇到一些化學(xué)結(jié)構(gòu)與底物相似的分子時，這些

10、分子與底物競爭結(jié)合酶的活性中心，亦會表現(xiàn)出酶活性的降低（抑制）。這種情況稱為酶的競爭性抑制。 細胞代謝234）其他 溫度 PH和鹽的濃度 輔助因子細胞代謝24 細胞代謝25)細胞代謝26（一）（一） 擴散與滲透擴散與滲透細胞質(zhì)膜具有兩個基本的特性細胞質(zhì)膜具有兩個基本的特性允許小分子物質(zhì)通過擴散穿過細胞質(zhì)膜允許小分子物質(zhì)通過擴散穿過細胞質(zhì)膜，也可以讓水通過滲透進出細胞質(zhì)膜。，也可以讓水通過滲透進出細胞質(zhì)膜。1 1擴散擴散(diffusion)(diffusion)是指物質(zhì)沿著濃度梯度從半透性膜濃度高的一側(cè)向是指物質(zhì)沿著濃度梯度從半透性膜濃度高的一側(cè)向低濃度一側(cè)移動的過程，通常把這種過程稱為簡單擴

11、散。低濃度一側(cè)移動的過程，通常把這種過程稱為簡單擴散。 2 2滲透滲透(osmosis)(osmosis)的含義則是指水分子以及溶劑通過半透性膜的擴散。的含義則是指水分子以及溶劑通過半透性膜的擴散。 當(dāng)兩種不同濃度的溶當(dāng)兩種不同濃度的溶液被半透性的膜脂分隔開液被半透性的膜脂分隔開后，高溶質(zhì)濃度的一側(cè)是后，高溶質(zhì)濃度的一側(cè)是高滲的高滲的(hypertonic)(hypertonic)，而，而低溶質(zhì)一側(cè)則是低滲的低溶質(zhì)一側(cè)則是低滲的(hypoosmotic)(hypoosmotic)。若兩側(cè)。若兩側(cè)的溶質(zhì)濃度相等，則稱為的溶質(zhì)濃度相等，則稱為等滲等滲(iso-osmotic)(iso-osmoti

12、c)。 細胞代謝27（二）（二） 協(xié)助擴散協(xié)助擴散 協(xié)助協(xié)助擴散是指非脂溶性物質(zhì)或親水性物質(zhì)，如氨基酸、糖和金屬擴散是指非脂溶性物質(zhì)或親水性物質(zhì)，如氨基酸、糖和金屬離子等借助細胞膜上的膜蛋白的幫助順濃度梯度或順電化學(xué)濃度梯度離子等借助細胞膜上的膜蛋白的幫助順濃度梯度或順電化學(xué)濃度梯度, ,促進擴散同樣不需要消耗能量，并且也是從高濃度向低濃度進行。促進擴散同樣不需要消耗能量，并且也是從高濃度向低濃度進行。特點：特點： 促進擴散的速度要快幾個數(shù)量級。促進擴散的速度要快幾個數(shù)量級。 具有飽和性具有飽和性: : 當(dāng)溶質(zhì)的跨膜濃度差達到一定程度時，促進擴散當(dāng)溶質(zhì)的跨膜濃度差達到一定程度時，促進擴散的速度

13、不再提高。的速度不再提高。 具有高度的選擇性具有高度的選擇性: : 如運輸?shù)鞍啄軌驇椭咸烟强焖龠\輸，但如運輸?shù)鞍啄軌驇椭咸烟强焖龠\輸，但不幫助與葡萄糖結(jié)構(gòu)類似的糖類運輸。不幫助與葡萄糖結(jié)構(gòu)類似的糖類運輸。 膜運輸?shù)鞍椎倪\輸作用也會受到類似于酶的競爭性抑制，以及膜運輸?shù)鞍椎倪\輸作用也會受到類似于酶的競爭性抑制，以及蛋白質(zhì)變性劑的抑制作用。蛋白質(zhì)變性劑的抑制作用。細胞代謝281 1通道蛋白通道蛋白 通道蛋白具有選擇性，所以在細胞膜中有各種不同的通道蛋白。通通道蛋白具有選擇性，所以在細胞膜中有各種不同的通道蛋白。通道蛋白參與的只是被動運輸，道蛋白參與的只是被動運輸， 并且是從高濃度向低濃度運輸，

14、所以不消并且是從高濃度向低濃度運輸，所以不消耗能量。耗能量。細胞代謝292 2載體蛋白載體蛋白 一個特定的載體只運輸一種類型的化學(xué)物質(zhì)，一個特定的載體只運輸一種類型的化學(xué)物質(zhì)， 甚至一種分子甚至一種分子或離子。載體蛋白既參與被動的物質(zhì)運輸，也參與主動的物質(zhì)運或離子。載體蛋白既參與被動的物質(zhì)運輸，也參與主動的物質(zhì)運輸。載體蛋白對物質(zhì)的轉(zhuǎn)運過程具有類似于酶與底物作用的動力輸。載體蛋白對物質(zhì)的轉(zhuǎn)運過程具有類似于酶與底物作用的動力學(xué)曲線、可被類似物競爭性抑制、具有競爭性抑制等酶的特性。學(xué)曲線、可被類似物競爭性抑制、具有競爭性抑制等酶的特性。 紅細胞質(zhì)膜載體蛋白促進葡萄糖擴散示意圖細胞代謝30（三）水的

15、被動運輸（三）水的被動運輸 大多數(shù)水是直接通過脂雙層進入細胞的，也有些水是通過大多數(shù)水是直接通過脂雙層進入細胞的，也有些水是通過水通道蛋白進行擴散的。水通道蛋白進行擴散的。 細胞代謝31細胞代謝32 主動運輸具有四個基本的特點主動運輸具有四個基本的特點: :逆梯度運輸逆梯度運輸; ;依賴于依賴于膜運輸?shù)鞍啄み\輸?shù)鞍? ;需要代謝能，并對代謝毒性敏感需要代謝能，并對代謝毒性敏感; ;具有選擇具有選擇性和特異性。性和特異性。 （一）（一）Na+/K+泵泵1 1結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點 Na+ /K+ ATPase由兩個大亞基由兩個大亞基(亞基亞基)和兩個小亞基和兩個小亞基(亞基亞基)組成。組成。亞基是跨膜

16、蛋白，在膜的內(nèi)側(cè)有亞基是跨膜蛋白，在膜的內(nèi)側(cè)有ATP結(jié)合位點結(jié)合位點;在在亞基上有亞基上有Na+和和K+結(jié)合位點。結(jié)合位點。 細胞代謝332 2運輸機制運輸機制 每水解一個每水解一個ATP， 運出運出3個個Na+ ， 輸入輸入2個個K+ 。Na+ /K+泵工作的結(jié)泵工作的結(jié)果，使細胞內(nèi)的果，使細胞內(nèi)的Na+濃度比細胞外低濃度比細胞外低10-30倍，而細胞內(nèi)的倍，而細胞內(nèi)的K+濃度比細胞濃度比細胞外高外高10-30倍。倍。 細胞代謝343意義意義: : Na+/K+ 泵具有三個重要作用泵具有三個重要作用（1）維持了細胞）維持了細胞Na+離子的平衡，抵消了離子的平衡，抵消了Na+離子的滲透作離子的

17、滲透作用用（2）是在建立細胞質(zhì)膜兩側(cè)）是在建立細胞質(zhì)膜兩側(cè)Na+離子濃度梯度的同時，為葡離子濃度梯度的同時，為葡萄糖協(xié)同運輸泵提供了驅(qū)動力萄糖協(xié)同運輸泵提供了驅(qū)動力（3）是）是Na+泵建立的細胞外電位，為神經(jīng)和肌肉電脈沖傳導(dǎo)泵建立的細胞外電位，為神經(jīng)和肌肉電脈沖傳導(dǎo)提供了基礎(chǔ)。提供了基礎(chǔ)。 細胞代謝35（二）協(xié)同轉(zhuǎn)運（二）協(xié)同轉(zhuǎn)運 這種這種H與其它物質(zhì)通過載體相伴隨的轉(zhuǎn)運稱為共轉(zhuǎn)運（與其它物質(zhì)通過載體相伴隨的轉(zhuǎn)運稱為共轉(zhuǎn)運（cotransport）。）。 若被轉(zhuǎn)運物質(zhì)（如蔗糖等中性溶質(zhì)或若被轉(zhuǎn)運物質(zhì)（如蔗糖等中性溶質(zhì)或ClCl- -等陰離子）與等陰離子）與H+H+同向越過膜，同向越過膜，稱為同

18、向轉(zhuǎn)運（稱為同向轉(zhuǎn)運（symportsymport）。 若被轉(zhuǎn)運物質(zhì)（如若被轉(zhuǎn)運物質(zhì)（如Na+等許多陽離子）與等許多陽離子）與H+反向越過膜，則稱為反向反向越過膜，則稱為反向轉(zhuǎn)運（轉(zhuǎn)運（antiport）。）。細胞代謝363、大分子和顆粒進入、大分子和顆粒進入和排出細胞和排出細胞 細胞代謝37（一）胞吐（一）胞吐 胞吐作用：包含大分子物質(zhì)胞吐作用：包含大分子物質(zhì)的小囊泡從細胞內(nèi)部移至細的小囊泡從細胞內(nèi)部移至細胞表面，與質(zhì)膜融，將物質(zhì)胞表面，與質(zhì)膜融，將物質(zhì)排出細胞之外。排出細胞之外。細胞代謝38（二）胞吞（二）胞吞 是細胞吸收大分子和其他大的顆粒，方式也是由質(zhì)膜形成是細胞吸收大分子和其他大的顆

19、粒，方式也是由質(zhì)膜形成內(nèi)向的小泡。內(nèi)向的小泡。1吞噬吞噬 細胞內(nèi)吞較大的固體顆粒物質(zhì)，稱為吞噬作用。細胞代謝392 2飽飲作用飽飲作用物質(zhì)吸附在質(zhì)膜上，然后通過膜的內(nèi)折而轉(zhuǎn)移到細胞內(nèi)的攝取物質(zhì)及液體的過程，稱為胞飲作用。 細胞代謝403受體介導(dǎo)胞吞 是細胞依靠細胞表面的受體特異性地攝取細胞外蛋白或其他化合物的過程。細胞表面表面的受體具有高度特異性，與相應(yīng)配體(被內(nèi)吞的分子)結(jié)合形成復(fù)合物，繼而此部分質(zhì)膜凹陷形成有被小窩，小窩與質(zhì)膜脫離形成有被小泡，將細胞外物質(zhì)攝入細胞內(nèi)。 細胞代謝41物質(zhì)的跨膜運輸物質(zhì)的跨膜運輸 （總結(jié)）（總結(jié)） 細胞代謝42 一、呼吸作用的概念：一、呼吸作用的概念： 細胞呼

20、吸細胞呼吸- -生活細胞內(nèi)的有機物在酶的參與下生活細胞內(nèi)的有機物在酶的參與下逐步氧化并釋放能量的過程。逐步氧化并釋放能量的過程。也就是生物體通過也就是生物體通過生物氧化生物氧化獲取化學(xué)能的過程。獲取化學(xué)能的過程。 有機化合物有機化合物+O2CO2+能量能量 生物氧化生物氧化-糖、脂、蛋白等有機物在活細胞內(nèi)氧化糖、脂、蛋白等有機物在活細胞內(nèi)氧化分解，并釋放能量的過程。分解，并釋放能量的過程。 細胞代謝43 不同于呼吸運動，但通常意義的呼吸運動不同于呼吸運動，但通常意義的呼吸運動(即氣體交換即氣體交換)與細胞呼吸是相互關(guān)聯(lián)的。與細胞呼吸是相互關(guān)聯(lián)的。細胞代謝44 有機物氧化釋放能量一支火柴的燃燒是

21、纖維素氧化（C6H12O6）n + O2 n CO2 + nH2O + 能量 纖維素 氧 光和熱 溫度 （可燃物） 生物體也進行類似的反應(yīng)（C6H12O6）n + O2 n CO2 + nH2O + 能量 淀粉 氧 酶 ATP （氧化底物） 生物氧化生物氧化與與化學(xué)氧化化學(xué)氧化的區(qū)別的區(qū)別: 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物氧化釋放出能量。細胞代謝45有哪些不同？A、生物體內(nèi)氧化比燃燒過程緩慢的多，分步驟進行,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)境中進行。D、生物體內(nèi)氧化分步驟進行，產(chǎn)生能量貯存在 ATP 中。生物氧化分步驟進行、溫和、由

22、酶催化、產(chǎn)生能量貯存在 ATP 中，能量利用率高。細胞代謝46生物體內(nèi)氧化分步驟進行淀粉葡萄糖丙酮酸CO2+H2OATP細胞代謝47二、呼吸作用類型二、呼吸作用類型 無氧呼吸無氧呼吸 指生活細胞在無氧條件下，把某些有機物分解指生活細胞在無氧條件下，把某些有機物分解成為不徹底的氧化產(chǎn)物，同時釋放能量的過程。成為不徹底的氧化產(chǎn)物，同時釋放能量的過程。 C C6 6H H1212O O6 6 2C2C2 2H H5 5OH + 2COOH + 2CO2 + 2 + 能量能量 有氧呼吸：有氧呼吸： 指生活細胞利用分子氧，將某些有機物質(zhì)徹底指生活細胞利用分子氧，將某些有機物質(zhì)徹底氧化分解，形成氧化分解，

23、形成COCO2 2和和H H2 2O,O,同時釋放能量的過程。同時釋放能量的過程。 C C6 6H H1212O O6 6+6O+6O2 2 6CO6CO2 2 + 6H+ 6H2 2O O 能量能量酶酶酶酶細胞代謝48（一）、無氧呼吸（一）、無氧呼吸1、糖酵解、糖酵解-由葡萄糖分解形成丙酮酸的一系列反應(yīng)。由葡萄糖分解形成丙酮酸的一系列反應(yīng)。 葡萄糖氧化的第一階段。葡萄糖氧化的第一階段。乳酸或乙醇等乳酸或乙醇等進入線粒體進一步氧化為進入線粒體進一步氧化為COCO2 2和和H H2 2O O，釋放更多能量，釋放更多能量細胞代謝492.發(fā)酵途徑1）酒精發(fā)酵）酒精發(fā)酵 糖酵解產(chǎn)生的丙酮酸最終生成酒精

24、和二氧化碳糖酵解產(chǎn)生的丙酮酸最終生成酒精和二氧化碳 酵母、植物細胞酵母、植物細胞（例：釀酒、勞糟）（例：釀酒、勞糟）2）乳酸發(fā)酵）乳酸發(fā)酵 糖酵解產(chǎn)生的丙酮酸最終生成乳酸糖酵解產(chǎn)生的丙酮酸最終生成乳酸 乳酸菌、高等動物細胞乳酸菌、高等動物細胞(例：泡菜、人劇烈運動例：泡菜、人劇烈運動)細胞代謝50人體細胞的呼吸過程人體細胞的呼吸過程慢跑，細胞消耗氧氣來分解葡萄糖并獲得能量，同時產(chǎn)生二氧化碳和水快跑，細胞將葡萄糖分解成乳酸和二氧化碳細胞代謝51 丙酮酸丙酮酸 乙酰輔酶乙酰輔酶A+COA+CO2 2+NADH + H+NADH + H+ +。氧化脫羧氧化脫羧1.1.檸檬酸循環(huán)檸檬酸循環(huán) 三羧酸循環(huán)

25、三羧酸循環(huán)(TCA(TCA循環(huán)循環(huán)) ) 、KrebsKrebs循環(huán)循環(huán) 是乙酰是乙酰CoACoA脫羧、脫氫最終生成脫羧、脫氫最終生成 COCO2 2的過程的過程 1 1分子丙酮酸經(jīng)有氧呼吸可生成分子丙酮酸經(jīng)有氧呼吸可生成1515個個ATPATP，整個有，整個有氧代謝氧代謝1 1分子葡萄糖可產(chǎn)生分子葡萄糖可產(chǎn)生3838個個 ATPATP。進入進入（二）、有氧呼吸（二）、有氧呼吸( (線粒體內(nèi)線粒體內(nèi)) )檸檬酸循環(huán)是三大物質(zhì)代謝的中心細胞代謝52 1)1)、電子傳遞鏈電子傳遞鏈: : 線粒體內(nèi)膜上的一系列電子傳遞體組成，也稱為線粒體內(nèi)膜上的一系列電子傳遞體組成，也稱為呼吸鏈。呼吸鏈。 目前公認

26、的氧化呼吸鏈傳遞電子的順序是：目前公認的氧化呼吸鏈傳遞電子的順序是： 2)2)、氧化磷酸化、氧化磷酸化 由物質(zhì)氧化釋放能量，供給由物質(zhì)氧化釋放能量，供給ADPADP磷酸化合成磷酸化合成ATPATP的的偶聯(lián)反應(yīng)稱為氧化磷酸化。偶聯(lián)反應(yīng)稱為氧化磷酸化。底物（底物（S S）NADNAD+ +FMNCoQFe-SCytbCytcFMNCoQFe-SCytbCytc1 1CytcCytaCytaCytcCytaCyta3 31/2O1/2O2 22.2.電子傳遞和氧化磷酸化電子傳遞和氧化磷酸化細胞代謝53糖酵解：底物水平的磷酸化4個ATP，己糖活化消耗2個ATP， 脫氫反應(yīng)產(chǎn)生2個NADH，可得6或8個

27、ATPKrebs循環(huán)：底物水平的磷酸化2個ATP，脫氫反應(yīng)產(chǎn)生8個NADH和2個FADH2，可得30個ATP能量統(tǒng)計：1分子葡萄糖徹底氧化分解共得：36或38個ATP細胞代謝54一般可分為三個主要階段：以葡萄糖為例一般可分為三個主要階段：以葡萄糖為例 糖酵解糖酵解 三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán) 電子傳遞鏈電子傳遞鏈(chain of electron transport)(chain of electron transport)細胞代謝55A、 糖酵解途徑（EMP途徑）己糖分解成丙酮酸的過程己糖分解成丙酮酸的過程 六個碳的葡萄糖分解為兩個三碳的丙酮酸，凈得兩個ATP，同時還產(chǎn)生 NADH。 糖酵解途徑

28、可以在無氧情況下進行， 但是要解決NADH變回到NAD問題。細胞代謝56 反應(yīng)進行部位：細胞質(zhì)反應(yīng)進行部位：細胞質(zhì) 特點：特點： 不需不需O2的參與的參與 由特定的酶催化由特定的酶催化 （氧化作用的（氧化作用的O2來自水分子和被氧化的來自水分子和被氧化的糖分子）糖分子）細胞代謝57 總反應(yīng)式總反應(yīng)式： 葡萄糖葡萄糖+2ADP+2Pi+2NAD+2ADP+2Pi+2NAD+ + 2 2丙酮酸丙酮酸+2ATP+2NADH+2H+2ATP+2NADH+2H+ +2H+2H2 2O O 糖酵解過程中：糖酵解過程中： 一個分子的葡萄糖分解為一個分子的葡萄糖分解為2 2分子的丙酮酸分子的丙酮酸 利用利用2

29、 2個個ATPATP，產(chǎn)生，產(chǎn)生4 4個個ATPATP，凈得，凈得2 2個個ATPATP； 2 2個分子的個分子的NAD NAD + +被還原，產(chǎn)生了被還原，產(chǎn)生了2 2個個NADH + H NADH + H + +細胞代謝58糖酵解生理意義糖酵解生理意義 是無氧呼吸和有氧呼吸的共同途徑是無氧呼吸和有氧呼吸的共同途徑 糖酵解最終產(chǎn)物丙酮酸可通過各種代謝途糖酵解最終產(chǎn)物丙酮酸可通過各種代謝途 徑生成不同物質(zhì)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多數(shù)反應(yīng)均可逆轉(zhuǎn)，為糖異生作用提供了 基本途徑基本途徑細胞代謝59

30、B、 三羧酸循環(huán)（TCATCA循環(huán)）循環(huán)） 三羧酸循環(huán)一定需要氧才能進行。在三羧酸循環(huán)中脫下的氫，形成NADH 和 FADH2，然后再逐步傳遞給氧。部位：部位：線粒體基質(zhì)內(nèi)線粒體基質(zhì)內(nèi)特點：特點：需要氧參與和多種酶的催化需要氧參與和多種酶的催化過程：過程：是包括三羧酸和二羧酸的循環(huán)逐步是包括三羧酸和二羧酸的循環(huán)逐步 脫羧脫氫，徹底氧化分解的過程脫羧脫氫，徹底氧化分解的過程. .細胞代謝60TCATCA循環(huán)過程循環(huán)過程（9 9步反應(yīng)）步反應(yīng)） 丙酮酸在有氧條件下進入線粒體，丙酮酸在有氧條件下進入線粒體，氧化脫羧與輔酶氧化脫羧與輔酶A A結(jié)合成為活化的乙酰結(jié)合成為活化的乙酰CoA CoA ；釋放出

31、；釋放出1 1分子分子CO2CO2，同時發(fā)生，同時發(fā)生NADNAD的還原的還原. .細胞代謝61丙酮酸三個二氧化碳三個二氧化碳三羧酸循環(huán)細胞代謝62C、 呼吸鏈脫下的氫可以看作是電子加上質(zhì)子 2H 2e 2H在呼吸鏈起端，電子處在高能水平，傳遞到 O2 時，處于低能水平。傳遞過程中釋出的能量，用于產(chǎn)生 ATP。細胞代謝63細胞代謝64 總之，一個葡萄糖分子經(jīng)過： 無氧 糖酵解途徑 丙酮酸 2個 ATP 有氧 糖酵解途徑、三羧酸循環(huán)途徑、 呼吸鏈完全氧化 36ATP CO2 和 H2O 生物體可利用各種有機分子作燃料。 除了葡萄糖，其他生物分子，包括脂類、氨基酸、核苷酸等，都可以通過三羧酸循環(huán)途

32、徑，徹底氧化為 CO2 和 H2O ，同時產(chǎn)生能量。 對于人體來說，最適宜的燃料是葡萄糖。細胞代謝654 4 呼吸作用的意義呼吸作用的意義 為生物的生命活動提供能量為生物的生命活動提供能量呼吸作用形成的中間產(chǎn)物是進一步合成生呼吸作用形成的中間產(chǎn)物是進一步合成生 物體內(nèi)新的有機物的物質(zhì)基礎(chǔ)物體內(nèi)新的有機物的物質(zhì)基礎(chǔ)在植物體內(nèi)的碳、氮、脂肪代謝活動中起在植物體內(nèi)的碳、氮、脂肪代謝活動中起 樞紐作用樞紐作用增強生物的免疫力增強生物的免疫力細胞代謝66太陽能是整個生命世界的能量源泉太陽能是整個生命世界的能量源泉 綠色植物和光合細菌利用太陽能的過程稱為光合作用。 綠色植物和光合細菌的光合作用把太陽能轉(zhuǎn)變

33、為化學(xué)能；利用太陽能把無機物合成有機物；除了維持自身的生存還為其他生物提供食物；保護環(huán)境。 細胞代謝67光合作用光合作用 指光合生物吸收太陽能，并將其轉(zhuǎn)變成有機化指光合生物吸收太陽能，并將其轉(zhuǎn)變成有機化合物中化合能的過程。合物中化合能的過程。 光合生物：光合生物： 綠色植物、藻類：綠色植物、藻類： COCO2 2 + 2H + 2H2 2O O* * (CH (CH2 2O) + OO) + O2 2* * + H + H2 2O O 紫硫細菌：紫硫細菌： COCO2 2 + 2H + 2H2 2S (CHS (CH2 2O) + HO) + H2 2O + 2S O + 2S 氫細菌：氫細菌

34、： COCO2 2 + 2H + 2H2 2 (CH (CH2 2O) + HO) + H2 2O O細胞代謝681.1.光合作用早期實驗光合作用早期實驗 荷蘭醫(yī)生荷蘭醫(yī)生Van Helmon Van Helmon ( (范范 海爾蒙）在海爾蒙）在16481648年做了第一個探索光年做了第一個探索光合作用的實質(zhì)性實驗。合作用的實質(zhì)性實驗。 將一株將一株5 5磅重的小樹種磅重的小樹種在重在重200200磅的干土中，磅的干土中，用雨水澆灌用雨水澆灌5 5年，不供年，不供給其它營養(yǎng)物質(zhì)，小給其它營養(yǎng)物質(zhì)，小樹長成重樹長成重169169磅植株，磅植株，而土壤重量基本上不而土壤重量基本上不變。變。五年后

35、五年后澆水澆水細胞代謝69實驗的結(jié)論和存在的缺點實驗的結(jié)論和存在的缺點結(jié)論結(jié)論：所有植物的物質(zhì)都來自水，而不是土壤。所有植物的物質(zhì)都來自水，而不是土壤?；蛘哒f或者說：小樹重量的增加僅僅由水所引起的小樹重量的增加僅僅由水所引起的。缺點缺點：沒有考慮到空氣中氣體的可能影響。沒有考慮到空氣中氣體的可能影響。細胞代謝70葉綠體葉綠體葉片是光合作用主要器官葉片是光合作用主要器官葉綠體是光合作用最重要葉綠體是光合作用最重要細胞器細胞器類囊體膜：光反應(yīng)類囊體膜：光反應(yīng)基質(zhì)：暗反應(yīng)基質(zhì)：暗反應(yīng)細胞代謝71葉綠體結(jié)構(gòu)葉綠體結(jié)構(gòu)細胞代謝72 葉綠體中的葉綠體中的葉綠素葉綠素是進行光合作用必不可少的是進行光合作用必

36、不可少的成份。在葉綠體中進行的光合作用，又可以分為成份。在葉綠體中進行的光合作用，又可以分為兩個步驟兩個步驟：光反應(yīng)：光反應(yīng)：在葉綠素參與下，把光能用來劈開在葉綠素參與下，把光能用來劈開水分子，放出水分子，放出O O2 2，同時造成兩種高能化合物，同時造成兩種高能化合物 ATPATP和和 NADPHNADPH。暗反應(yīng)：暗反應(yīng)：把把 ATP ATP 和和 NADPH NADPH 中的能量，用于中的能量，用于固定固定 COCO2 2，生成糖類化合物。這個過程不需要光。，生成糖類化合物。這個過程不需要光。細胞代謝73Light-dependent reactionsLight-dependent r

37、eactions（光反應(yīng)光反應(yīng)）通過葉綠素等光合色素吸收、傳遞光能，并將光能轉(zhuǎn)化通過葉綠素等光合色素吸收、傳遞光能，并將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，形成為化學(xué)能，形成ATPATP和和NADPHNADPH的過程。的過程。 在類囊體膜上進行在類囊體膜上進行 包括包括原初反應(yīng)、電子傳遞原初反應(yīng)、電子傳遞和和光合磷酸化光合磷酸化Dark reactionsDark reactions（暗反應(yīng)暗反應(yīng)）利用光反應(yīng)所形成的能量（利用光反應(yīng)所形成的能量（ATPATP和和NADPHNADPH）（同化力），）（同化力），將二氧化碳合成糖類的過程。反應(yīng)不需光。將二氧化碳合成糖類的過程。反應(yīng)不需光。 在葉綠體基質(zhì)中進行在葉綠體

38、基質(zhì)中進行3.3.光合作用的過程：光合作用的過程：光反應(yīng)光反應(yīng)和和暗反應(yīng)暗反應(yīng)細胞代謝74根據(jù)能量的轉(zhuǎn)變可光合作用分為三大步驟：（1）光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換為電能（通過原初反應(yīng)完成）（2）電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的化學(xué)能（通過電子傳遞和光合磷酸化完成） （水的光解 O2的釋放 電子傳遞 ATP合成）,（3）活躍的化學(xué)能再轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的化學(xué)能（通過碳同化完成）暗反應(yīng) （CO2被還原 生成碳水化合物等） 物質(zhì)轉(zhuǎn)化：無機物 有機物（植物利用光能將無機物，CO2 和H2O 通過一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，合成碳水化合物的過程）能量轉(zhuǎn)化：光能 電能 活躍的化學(xué)能 穩(wěn)定的化學(xué)能過程細胞代謝75細胞代謝76 光合作用過程中根

39、據(jù)能量轉(zhuǎn)變的性質(zhì)：光合作用過程中根據(jù)能量轉(zhuǎn)變的性質(zhì)： 原初反應(yīng)原初反應(yīng): : 光能光能 電能電能 電子傳遞與光合磷酸化電子傳遞與光合磷酸化：電能：電能 碳同化碳同化：活躍化學(xué)能：活躍化學(xué)能 穩(wěn)定化學(xué)能穩(wěn)定化學(xué)能活躍化學(xué)能活躍化學(xué)能細胞代謝773.1 3.1 原初反應(yīng)原初反應(yīng) 指從光合色素分子被光激發(fā)到引起第一指從光合色素分子被光激發(fā)到引起第一 個光化學(xué)反應(yīng)為止的過程。個光化學(xué)反應(yīng)為止的過程。 包括：包括： 光能的吸收和傳遞光能的吸收和傳遞 光化學(xué)反應(yīng)光化學(xué)反應(yīng)過程過程細胞代謝78光能吸收與傳遞光能吸收與傳遞光量子吸收與色素分子結(jié)構(gòu)有關(guān)（高等植物）光量子吸收與色素分子結(jié)構(gòu)有關(guān)（高等植物） 葉綠素

40、：葉綠素葉綠素：葉綠素a a、葉綠素、葉綠素b b（卟啉環(huán)）（卟啉環(huán)） 類胡蘿卜素：葉黃素、胡羅卜素（一系列類胡蘿卜素：葉黃素、胡羅卜素（一系列共軛雙鍵）共軛雙鍵）（一）光合色素（一）光合色素1.1.分類分類細胞代謝79吸收光能靠葉綠素細胞代謝802.2.光學(xué)特征光學(xué)特征（1 1） 激發(fā)態(tài)的形成激發(fā)態(tài)的形成 （2 2）葉綠素分子受光激）葉綠素分子受光激發(fā)后的能級變化發(fā)后的能級變化 （3 3）激發(fā)態(tài)的命運）激發(fā)態(tài)的命運 細胞代謝81（二）原初反應(yīng)（二）原初反應(yīng)1.1.參加反應(yīng)的色素參加反應(yīng)的色素根據(jù)功能來區(qū)分，葉綠體類囊體上的色素可區(qū)分為根據(jù)功能來區(qū)分，葉綠體類囊體上的色素可區(qū)分為2 2種種1

41、1反應(yīng)中心色素：功能是收集光能，并能把光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡姺磻?yīng)中心色素：功能是收集光能，并能把光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽ü饽苣埽ü饽?電能）故又稱為光能轉(zhuǎn)換色素，少數(shù)特殊狀態(tài)電能）故又稱為光能轉(zhuǎn)換色素，少數(shù)特殊狀態(tài)的的chlachla分子屬于此類。用分子屬于此類。用P P表示，右下角的數(shù)子表示吸收高表示，右下角的數(shù)子表示吸收高峰的波長數(shù)。峰的波長數(shù)。eg: Peg: P700700吸收高峰再吸收高峰再700nm700nm長光波長光波2 2聚光色素聚光色素: :其功能是收集光能，傳遞到反應(yīng)中心色素。其功能是收集光能，傳遞到反應(yīng)中心色素。聚光色素包括聚光色素包括chlachla，全部，全部chlbchlb，胡蘿卜素

42、，葉黃素等，又，胡蘿卜素，葉黃素等，又稱為天線色素。稱為天線色素。 細胞代謝822. 2. 光合單位光合單位 P PDA Ah h h h P PDA A光合單位光合單位作用中心色素（作用中心色素（P P），原初電子供體（），原初電子供體（D D）和原初電子受體（）和原初電子受體（A A）光和單位光和單位= =聚光色素系統(tǒng)光合反應(yīng)中心聚光色素系統(tǒng)光合反應(yīng)中心 細胞代謝833. 3. 光反應(yīng)中心光反應(yīng)中心 D P AD P A原初電子供體原初電子供體 反應(yīng)中心色素分子反應(yīng)中心色素分子 原初電子供體原初電子供體將電子供給將電子供給P P 接受反應(yīng)中心色素接受反應(yīng)中心色素 分子傳來的電子分子傳來的電

43、子 高等植物的最終電子供體是高等植物的最終電子供體是H2O H2O 最終電子受體是最終電子受體是NADPNADP細胞代謝844. 4. 原初反應(yīng)的過程原初反應(yīng)的過程 D P A D P* A D P+A D+ P A光(1) (1) 吸收吸收 (2) (2) 傳遞傳遞 (3) (3) 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 細胞代謝85葉綠素葉綠素：640640660nm 660nm 紅光、紅光、430430450nm450nm藍紫光吸收最強藍紫光吸收最強 類胡羅卜素類胡羅卜素：吸收帶在：吸收帶在400400500nm500nm藍紫光藍紫光紅、藍紅、藍光最強光最強細胞代謝863.2 3.2 電子傳遞與光合磷酸化電子傳遞與光

44、合磷酸化 原初反應(yīng)使光系統(tǒng)的反應(yīng)中心發(fā)生電荷分離，產(chǎn)生原初反應(yīng)使光系統(tǒng)的反應(yīng)中心發(fā)生電荷分離，產(chǎn)生的高能電子推動光合膜上電子傳遞。的高能電子推動光合膜上電子傳遞。 電子傳遞的結(jié)果：電子傳遞的結(jié)果：引起水的裂解放氧和引起水的裂解放氧和 NADPNADP+ +的還原。的還原。建立跨膜質(zhì)子動力勢，啟動光合磷酸化，成建立跨膜質(zhì)子動力勢，啟動光合磷酸化，成ATP ATP 。細胞代謝87（一）光系統(tǒng)（一）光系統(tǒng) 進行光吸收的功能單位稱為光系統(tǒng)進行光吸收的功能單位稱為光系統(tǒng), , 是由光合色素、蛋白質(zhì)是由光合色素、蛋白質(zhì)組成的復(fù)合物。每一個光系統(tǒng)含有兩個主要成分組成的復(fù)合物。每一個光系統(tǒng)含有兩個主要成分捕光

45、復(fù)合物捕光復(fù)合物(light -harvesting complex)(light -harvesting complex)和光反應(yīng)中心復(fù)合物和光反應(yīng)中心復(fù)合物(reaction-center complex)(reaction-center complex)。光系統(tǒng)中的光吸收色素的功能。光系統(tǒng)中的光吸收色素的功能像是一種天線，將捕獲的光能傳遞給中心的一對葉綠素像是一種天線，將捕獲的光能傳遞給中心的一對葉綠素a,a,由葉由葉綠素綠素a a激發(fā)一個電子，并進入光合作用的電子傳遞鏈。激發(fā)一個電子，并進入光合作用的電子傳遞鏈。 在葉綠體類囊體上的光合鏈進行在葉綠體類囊體上的光合鏈進行 光合鏈：定位在

46、光合膜上，由多個電子傳遞光合鏈：定位在光合膜上，由多個電子傳遞 體組成的電子傳遞軌道。體組成的電子傳遞軌道。電子傳遞電子傳遞細胞代謝88光系統(tǒng)光系統(tǒng)（PSPS） 吸收高峰為波長吸收高峰為波長680nm680nm處，又稱處，又稱P P680680。至少包括。至少包括1212條多肽鏈。位條多肽鏈。位于基粒于基質(zhì)非接觸區(qū)域的類囊體膜上。包括一個集光復(fù)合體（于基粒于基質(zhì)非接觸區(qū)域的類囊體膜上。包括一個集光復(fù)合體（light-hawesting comnplex light-hawesting comnplex ，LHC LHC ）、一個反應(yīng)中心和一個）、一個反應(yīng)中心和一個含錳原子的放氧的復(fù)合體（含錳原

47、子的放氧的復(fù)合體（oxygen evolving complexoxygen evolving complex）。）。光系統(tǒng)光系統(tǒng)（PSIPSI） 能被波長能被波長700nm700nm的光激發(fā)，又稱的光激發(fā)，又稱P P700700。包含多條肽鏈，位于基粒。包含多條肽鏈，位于基粒與基質(zhì)接觸區(qū)和基質(zhì)類囊體膜中。由集光復(fù)合體與基質(zhì)接觸區(qū)和基質(zhì)類囊體膜中。由集光復(fù)合體和作用中心構(gòu)成和作用中心構(gòu)成。結(jié)合。結(jié)合100100個左右葉綠素分子、除了幾個特殊的葉綠素為中心色素個左右葉綠素分子、除了幾個特殊的葉綠素為中心色素外外，其它葉綠素都是天線色素。外外，其它葉綠素都是天線色素。細胞代謝89（二）電子傳遞（二

48、）電子傳遞 H2O 1/2O2 +2H+2e- NADP+ 2e- +2H+ NADPH+H+細胞代謝90（三）光合磷酸化（三）光合磷酸化 在有關(guān)的條件下，當(dāng)電子沿電子傳遞鏈傳遞時，合成了ATP，這一過程稱為光合磷酸化，所以光合磷酸化是指在光下把無機Pi和ADP轉(zhuǎn)化為ATP形成高能磷酸鍵的過程 。ADPPi 光 ATP 指在光合作用過程中，將水光解產(chǎn)生的電指在光合作用過程中，將水光解產(chǎn)生的電 子經(jīng)電子傳遞鏈所釋放的能量，儲存在由子經(jīng)電子傳遞鏈所釋放的能量，儲存在由 ADPADP磷酸化形成的高能磷酸鍵的過程。磷酸化形成的高能磷酸鍵的過程。 類型：類型： 非循環(huán)式光合磷酸化：最終產(chǎn)物非循環(huán)式光合磷

49、酸化：最終產(chǎn)物ATPATP、NADPHNADPH和水和水 循環(huán)式光合磷酸化：僅有循環(huán)式光合磷酸化：僅有ATPATP，無，無NADPHNADPH和水和水細胞代謝91關(guān)于光合磷酸化，可由英國的米切而（關(guān)于光合磷酸化，可由英國的米切而（P.MitchellP.Mitchell）提出的化）提出的化學(xué)滲透學(xué)說來解釋學(xué)滲透學(xué)說來解釋1 1水裂解釋放水裂解釋放H H留在膜內(nèi)側(cè)（類囊體腔）留在膜內(nèi)側(cè)（類囊體腔）2 2電子沿傳遞體傳遞，其中電子沿傳遞體傳遞，其中PQPQ在傳遞電子的同時可接受膜外側(cè)在傳遞電子的同時可接受膜外側(cè)（基質(zhì)）（基質(zhì)）H H轉(zhuǎn)移到膜內(nèi)側(cè)，上述就會造成轉(zhuǎn)移到膜內(nèi)側(cè)，上述就會造成H H差（膜內(nèi)

50、側(cè)質(zhì)子濃度差（膜內(nèi)側(cè)質(zhì)子濃度高而膜外側(cè)低，膜內(nèi)側(cè)電位較膜外側(cè)高）。高而膜外側(cè)低，膜內(nèi)側(cè)電位較膜外側(cè)高）。3 3由于由于PSPS和和PSPS電子傳遞體在膜上排列，內(nèi)側(cè)電位高。電子傳遞體在膜上排列，內(nèi)側(cè)電位高。 這樣造成類囊體膜內(nèi)外這樣造成類囊體膜內(nèi)外H H濃度差和電位差，兩者合稱為質(zhì)子動濃度差和電位差，兩者合稱為質(zhì)子動力，又稱為光合磷酸化動力。力，又稱為光合磷酸化動力。 所以，當(dāng)所以，當(dāng)H H沿著濃度梯度返回到膜外側(cè)時，在沿著濃度梯度返回到膜外側(cè)時，在ATPATP合酶的作用合酶的作用下，下，ADPADP和和PiPi脫水形成脫水形成ATPATP。細胞代謝92（四）（四）ATPATP合成酶合成酶1

51、1結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)一個是突出于膜表面的親水性的一個是突出于膜表面的親水性的CFCF1 1復(fù)復(fù)合體，另一個是埋置于膜內(nèi)的疏水性的合體，另一個是埋置于膜內(nèi)的疏水性的CFCF0 0復(fù)合體。復(fù)合體。又因它可將又因它可將ATPATP合成與電子傳遞和合成與電子傳遞和H H跨跨膜轉(zhuǎn)運偶聯(lián)，故又稱為偶聯(lián)因子。膜轉(zhuǎn)運偶聯(lián)，故又稱為偶聯(lián)因子。酶的結(jié)合部位位于酶的結(jié)合部位位于CFCF1 1 ，CFCF1 1很容易被很容易被EDTAEDTA（乙烯二胺四乙酸）溶液除去，這（乙烯二胺四乙酸）溶液除去，這時類囊體膜便失去合成時類囊體膜便失去合成ATPATP的能力。的能力。 2 2功能功能 ADPADPPi ATPPi ATP 細胞

52、代謝933.3 3.3 碳同化碳同化碳同化（碳反應(yīng)碳同化（碳反應(yīng)）： 植物利用光反應(yīng)中形成的植物利用光反應(yīng)中形成的ATPATP、NADPHNADPH將將CO2CO2轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的碳水化合物轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的碳水化合物的過程。（葉綠體利用光反應(yīng)產(chǎn)生的的過程。（葉綠體利用光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPHNADPH和和ATPATP的化學(xué)能的化學(xué)能, , 將將CO2CO2還原還原合成糖，稱為碳反應(yīng)合成糖，稱為碳反應(yīng), ,碳反應(yīng)在葉綠體基質(zhì)中進行。）碳反應(yīng)在葉綠體基質(zhì)中進行。）類型：根據(jù)最初產(chǎn)物碳原子數(shù)目及碳代謝特點，高等植物固定類型：根據(jù)最初產(chǎn)物碳原子數(shù)目及碳代謝特點，高等植物固定COCO2 2的生的生化途徑分有化途徑

53、分有3 3種：卡爾文循環(huán)（種：卡爾文循環(huán)（C C3 3途徑）、途徑）、C C4 4途徑和景天科酸代謝途徑途徑和景天科酸代謝途徑（CAMCAM途徑），其中以卡爾文循環(huán)為最基本的途徑，同時也只有這條途途徑），其中以卡爾文循環(huán)為最基本的途徑，同時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、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、運轉(zhuǎn)、濃縮運轉(zhuǎn)、濃縮COCO2 2的作用，單獨不能形成淀粉等碳水化合物。的作用，單獨不能形成淀粉等碳水化合物。 細胞代謝94 1 1、C3C3途徑：羧化階段；還原階段；再生階段途徑：羧化階段；還原階段；再生階段6 PGA6G

54、AP輸出輸出1分子分子GAP（細胞質(zhì)中）（細胞質(zhì)中）5GAP3RuBP固定固定還原還原再生再生卡爾文循環(huán)卡爾文循環(huán) 細胞代謝95 由于這個循環(huán)中由于這個循環(huán)中COCO2 2的受體是一種戊糖磷酸（核酮糖的受體是一種戊糖磷酸（核酮糖戊磷酸），故又稱為還原戊糖磷酸途徑，這個途徑中戊磷酸），故又稱為還原戊糖磷酸途徑，這個途徑中COCO2 2被固定形成的最初產(chǎn)物是一種三碳化合物，故稱為被固定形成的最初產(chǎn)物是一種三碳化合物，故稱為C C3 3途徑途徑 。 卡爾文循環(huán)（卡爾文循環(huán)（Calvin cycleCalvin cycle）: :是所有植物光合作是所有植物光合作用碳同化的基本途徑用碳同化的基本途徑細胞

55、代謝96Rubisco2 指進入葉綠體的指進入葉綠體的COCO2 2與受體與受體RuBPRuBP結(jié)合，并結(jié)合，并水解產(chǎn)生水解產(chǎn)生 PGAPGA的過程的過程. . 3RuBP +3CO3RuBP +3CO2 2 +3H +3H2 2O 6PGA+6HO 6PGA+6H+ + RuBPRuBP：核酮糖：核酮糖1,51,5二磷酸二磷酸 PGAPGA：3 3磷酸甘油酸磷酸甘油酸羧化階段：羧化階段：細胞代謝97還原階段：還原階段： 指利用同化力將指利用同化力將3 3磷酸甘油酸還原為甘磷酸甘油酸還原為甘油醛油醛3 3 磷酸磷酸(GAP)(GAP) 6 PGA+6ATP+6NADPH+6H6 PGA+6AT

56、P+6NADPH+6H+ + 6GAP+6ADP+ 6 6GAP+6ADP+ 6+ 6Pi+ 6PiPGA羧化階段產(chǎn)生的羧化階段產(chǎn)生的PGAPGA是一種有機酸，尚未達到糖的能級，為了是一種有機酸，尚未達到糖的能級，為了把把PGAPGA轉(zhuǎn)化成糖，要消化光反應(yīng)中產(chǎn)生的同化力。轉(zhuǎn)化成糖，要消化光反應(yīng)中產(chǎn)生的同化力。ATPATP是提供是提供能量，能量，NADPHNADPH提供還原力使提供還原力使PGAPGA的羧基轉(zhuǎn)變成的羧基轉(zhuǎn)變成GAPGAP的醛基，這也的醛基，這也是光反應(yīng)與暗反應(yīng)繁榮聯(lián)接點。當(dāng)是光反應(yīng)與暗反應(yīng)繁榮聯(lián)接點。當(dāng)COCO2 2被還原為被還原為PGAldPGAld時光合作時光合作用的貯能過程即能完成。用的貯能過程即能完成。 細胞代謝98再生階段：再生階段： 指由甘油醛指由甘油醛3 3 磷酸重新形成磷酸重新形成RuBPRuBP（核（核酮糖酮糖-1,-5-1,-5-二磷酸）的過程。二磷酸）的過程。5GAP5GAP3ATP+2H3ATP+2H2 2O O3 R