細胞代謝自動保存的

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能與細胞酶物質的跨膜轉運細胞呼吸光合作用1現在是1頁\一共有55頁\編輯于星期日

新陳代謝

是生物體內進行的物質和能的變化的總稱是最基本的生命活動過程新陳代謝物質代謝能量代謝同化作用異化作用合成物質貯存能量分解物質釋放能量2現在是2頁\一共有55頁\編輯于星期日一、能量與細胞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)中能量的流動由多樣化的生命過程完成。代謝是化學物質和能量的轉化過程3現在是3頁\一共有55頁\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構功能ATP是生物體內各種生化反應的直接能源細胞利用ATP完成各種工作4現在是4頁\一共有55頁\編輯于星期日磷酸化ADP+Pi+30.5kj生成ATP的此過程稱為磷酸化若磷酸化：所需能量來自化合物的氧化分解若磷酸化：所需能量來自光能-----光合磷酸化5現在是5頁\一共有55頁\編輯于星期日二、酶酶的催化特點：高效、專一、可調節(jié)。酶的催化機理是降低活化能酶巨大多數是蛋白質核酶ribozyme：1981美國科學家發(fā)現細胞中RNA也被本身催化。6現在是6頁\一共有55頁\編輯于星期日酶是如何降低活化能的呢?酶與底物分子結合底物結合中心酶使底物活化底物在酶轉化為產物。酶釋放產物

7現在是7頁\一共有55頁\編輯于星期日影響酶活性的因素溫度、pH和鹽度輔因子（無機物）鋅、鉀、鎂離子輔酶（有機物）維生素B6酶的抑制劑青霉素抑制細菌壁合成馬拉硫磷是乙酰膽堿酯酶的抑制劑8現在是8頁\一共有55頁\編輯于星期日三、物質的跨膜運輸9現在是9頁\一共有55頁\編輯于星期日（一）易化擴散--順濃度梯度運輸通道蛋白：轉一性，如、水通道蛋白門通道：非轉運物質的刺激使門打開，如電刺激、神經遞質分子人胱氨酸尿癥：腎細胞質膜中缺少將胱氨酸和其他氨基酸從原尿轉運到血液中的系統(tǒng)，引起腎結石10現在是10頁\一共有55頁\編輯于星期日(二)滲透是水的被動轉運滲透(osmosis)的含義則是指水分子以及溶劑通過半透性膜的擴散。高滲的(hypertonic)滲的(hypoosmotic)。若兩側的溶質濃度相等，則稱為等滲(iso-osmotic)。

11現在是11頁\一共有55頁\編輯于星期日（四）主動運輸--逆濃度梯度運輸需載體蛋白，消耗能量Na+-K+泵：ATP提供能量動物細胞化學勢梯度濃度梯度電勢梯度Na+/K+泵工作的結果，水解1個ATP，

出3個Na+

，

入2個K+

。使細胞內的Na+濃度比細胞外低10-30倍，而細胞內的K+濃度比細胞外高10-30倍。

現在是12頁\一共有55頁\編輯于星期日Na+/K+

泵具有三個重要作用維持了細胞Na+離子的平衡，抵消了Na+離子的滲透作用在建立細胞質膜兩側Na+離子濃度梯度的同時，為葡萄糖協同運輸泵提供了驅動力Na+泵建立的細胞外電位，為神經和肌肉電脈沖傳導提供了基礎。13現在是13頁\一共有55頁\編輯于星期日協同轉運質子泵H＋泵到膜外，H＋在膜外的濃度高于膜內，H＋與其它物質通過特殊的跨膜蛋白伴隨轉運。植物細胞被運物（蔗糖、Cl-）與H+同向越過膜，稱為同向轉運。反之，則稱為反向轉運。H＋H＋H＋果糖Na＋H＋14現在是14頁\一共有55頁\編輯于星期日（五）胞吞和胞吐大分子胞吐：包含大分子物質的小囊泡從細胞內部移至細胞表面，與質膜融，將物質排出細胞之外胞吞：是由質膜形成內向的小泡。吞噬胞飲受體介導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輸，通過胞飲進入細胞，但是患者因缺失膽固醇，不能被細胞吸收。15現在是15頁\一共有55頁\編輯于星期日物質的跨膜運輸（總結）被動運輸簡單擴散易化擴散主動運輸——直接消耗ATP鈉鉀泵（動物細胞）質子泵（植物細胞）協同運輸（間接消耗ATP）胞吞和胞吐作用生物大分子或顆粒物質的運輸16現在是16頁\一共有55頁\編輯于星期日四、細胞呼吸（一）細胞呼吸引論細胞將有機物在酶的參與下逐步氧化并釋放能量的過程。70公斤男人需要能量kj/h食物所含熱能kj/100g活動能量活動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581步行4.2837上樓梯4605花生仁1247蘋果216做木工1004黃豆1502菠菜100豬肉1654植物油176117現在是17頁\一共有55頁\編輯于星期日人的呼吸運動

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

有機物氧化釋放能量

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

生物體也進行類似的反應（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氧化相比，基本原則是相似的――有機物氧化釋放出能量。19現在是19頁\一共有55頁\編輯于星期日

有哪些不同？A、生物體內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、生物體內的氧化由酶催化。C、生物體內氧化在水環(huán)境中進行。D、生物體內氧，產生能量貯存在ATP中。生物氧化分步驟進行、溫和、由酶催化、產生能量貯存在ATP中，能量利用率高。20現在是20頁\一共有55頁\編輯于星期日（二）糖酵解細胞質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的反應糖酵解產生2個ATP只是細胞從葡萄糖獲得能量的5%。2NADH，16%①②③④⑤⑥⑦⑧⑨現在是21頁\一共有55頁\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現在是22頁\一共有55頁\編輯于星期日（四）電子傳遞和氧化磷酸化電子傳遞鏈:線粒體內膜上的一系列電子傳遞體組成，也稱為呼吸鏈。目前公認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的偶聯反應稱為氧化磷酸化。2個電子從NAPH經呼吸鏈傳到氧可形成2.5個ATP（原來認為3個）、FADH2可形成1.5個ATP（2）2e+2H2+1/2O2=H2O底物（S）→NAD+→FMN→CoQ→Fe-S→Cytb→Cytc1→Cytc→Cyta→Cyta3→1/2O223現在是23頁\一共有55頁\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無氧時，1葡萄糖→2ATP，但不能繁殖許多厭氧生物在有氧條件下無法生活。許多厭氧生物在有氧條件下無法生活。乳酸菌在無氧條件下：1葡萄糖→乳酸酸菜、酸奶、奶酪，長跑時腿酸兼性厭氧菌：酵母菌、人腸道內大腸桿菌24現在是24頁\一共有55頁\編輯于星期日能量統(tǒng)計：糖酵解：可得7個ATP底物水平的磷酸化4個ATP，己糖活化消耗2個ATP，脫氫反應產生2個NADH；Krebs循環(huán)：可得25個ATP底物水平的磷酸化2個ATP，脫氫反應產生8個NADH和2個FADH2，有的細胞將2個NADH轉入線粒體時會消耗2ATP，有的不會消耗ATP1分子葡萄糖徹底氧化分解共得：30或32個ATP25現在是25頁\一共有55頁\編輯于星期日糖酵解生理意義是無氧呼吸和有氧呼吸的共同途徑糖酵解最終產物丙酮酸可通過各種代謝途徑生成不同物質是厭氧生物糖分解和獲取能量的主要方式多數反應均可逆轉，為糖異生作用提供了基本途徑26現在是26頁\一共有55頁\編輯于星期日4呼吸作用的意義

為生物的生命活動提供能量呼吸作用形成的中間產物是進一步合成生物體內新的有機物的物質基礎在植物體內的碳、氮、脂肪代謝活動中起樞紐作用增強生物的免疫力27現在是27頁\一共有55頁\編輯于星期日（六）各種分子的分解和合成3磷酸甘油醛28現在是28頁\一共有55頁\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)的中間產物或食物中的直接成分29現在是29頁\一共有55頁\編輯于星期日五、光合作用光合作用：指光合生物吸收太陽能，并將其轉變成有機化合物中化合能的過程。光合生物：綠色植物、藻類：

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

紫硫細菌：

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

氫細菌：

CO2+2H2(CH2O)+H2O30現在是30頁\一共有55頁\編輯于星期日（一）光合作用早期實驗荷蘭醫(yī)生VanHelmont(范海爾蒙特）在1648年做了第一個探索光合作用的實質性實驗。將一株5磅重的小樹種在重200磅的干土中，用雨水澆灌5年，不供給其它營養(yǎng)物質，小樹長成重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現在是31頁\一共有55頁\編輯于星期日實驗的結論和存在的缺點結論：所有植物的物質都來自水，而不是土壤。或者說：小樹重量的增加僅僅由水所引起的。缺點：沒有考慮到空氣中氣體的可能影響。32現在是32頁\一共有55頁\編輯于星期日1771年，約瑟夫·普利斯特利（JosephPriestly，1733-1804）：發(fā)現光合作用密閉容器+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熄滅33現在是33頁\一共有55頁\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胞器類囊體膜：光反應膜基質：暗反應34現在是34頁\一共有55頁\編輯于星期日光合作用的兩個階段光反應：在葉綠素參與下，把光能用來劈開水分子，放出O2，同時造成兩種高能化合物ATP和NADPH。暗反應：把ATP和NADPH中的能量，用于固定CO2，生成糖類化合物。這個過程不需要光。35現在是35頁\一共有55頁\編輯于星期日光合作用的過程36現在是36頁\一共有55頁\編輯于星期日光合作用過程中根據能量轉變的性質：

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

1.葉綠素對光的吸收葉綠素：葉綠素a：直接參與光合作用，吸收藍紫、紅，呈草綠色葉綠素b：吸收藍、橙，呈黃綠色類胡蘿卜素：保護葉綠素葉黃素、胡羅卜素（一系列共軛雙鍵）38現在是38頁\一共有55頁\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)后的能級變化

（3）激發(fā)態(tài)的命運

39現在是39頁\一共有55頁\編輯于星期日2.光系統(tǒng)類囊體膜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現在是40頁\一共有55頁\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-現在是41頁\一共有55頁\編輯于星期日類型非循環(huán)式光合磷酸化：最終產物ATP、NADPH和水循環(huán)式光合磷酸化：僅有ATP，無NADPH和水光合磷酸化：指在光合電子傳遞鏈運行過程中將ADP磷酸化形成ATP的過程。42現在是42頁\一共有55頁\編輯于星期日光合磷酸化的化學滲透學說來解釋1．水光解釋放H＋留在膜內側（類囊體腔）2．電子沿傳遞鏈傳遞的同時可接受膜外側（基質）H＋轉移到膜內側，因此會造成膜內外H＋差，電位差。所以，當H＋沿著濃度梯度返回到膜外側時，在ATP合酶的作用下，ADP和Pi脫水形成ATP。43現在是43頁\一共有55頁\編輯于星期日光反應小節(jié)葉綠素吸收光能并將光能轉化“電能”—高能電子；在電子流動過程中，通過H+的化學滲透，形成ATP，電能轉化為化學能；強氧化態(tài)的P680分子使水裂解，或稱光解，氧氣從水中釋放出來；電子轉到最終電子受體NADHP+，并與H+結合形成NADPH，“電能”再次轉化為化學能。44現在是44頁\一共有55頁\編輯于星期日3.3碳同化碳同化（碳反應）：植物利用光反應中形成的ATP、NADPH將CO2轉化成穩(wěn)定的碳水化合物的過程。（葉綠體利用光反應產生的NADPH和ATP的化學能,將CO2還原合成糖，稱為碳反應,碳反應在葉綠體基質中進行。）類型：根據最初產物碳原子數目及碳代謝特點，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，同時也只有這條途徑才具備合成淀粉等產物的能力。其余兩種是輔助形式，只能起固定、運轉、濃縮CO2的作用，單獨不能形成淀粉等碳水化合物。

45現在是45頁\一共有55頁\編輯于星期日（三）碳反應

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。反應都在葉肉細胞的葉綠體基質中進行

現在是46頁\一共有55頁\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，又稱為還原戊糖磷酸途徑，又因CO2被固定形成的最初產物是一種三碳化合物，故稱為C3途徑。C3植物：水稻、小麥、大豆、能量計算6RuBP+6CO2+18ATP+12NADPH→23-PG+6RuBP+18ADP+12NADP+

+18Pi現在是47頁\一共有55頁\編輯于星期日C4途徑強光、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植物光合細胞有葉肉細胞和維管束鞘細胞現在是48頁\一共有55頁\編輯于星期日景天科酸代謝途徑(CAM途徑)適應于干旱地區(qū)，白天氣孔關閉，晚上打開，節(jié)水；菠蘿、仙人掌、景天、落地生根等肉質植物。49現在是49頁\一共有55頁\編輯于星期日4、光呼吸1920年