講生命活動(dòng)的能量獲取與轉(zhuǎn)換()

講生命活動(dòng)的能量獲取與轉(zhuǎn)換()第一頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日

第一節(jié)能量與代謝第二節(jié)光合作用第三節(jié)細(xì)胞呼吸第六講生命活動(dòng)的能量獲取與轉(zhuǎn)換第二頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)能量與代謝一、ATP的結(jié)構(gòu)和功能二、能量代謝三、生物催化劑——酶四、生物氧化五、生物體內(nèi)復(fù)雜的代謝網(wǎng)絡(luò)3第三頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日一、ATP的結(jié)構(gòu)和功能

三磷酸腺苷二磷酸腺苷一磷酸腺苷腺嘌呤4第四頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日

1)ATP是生物體能量的基本交換單位有機(jī)分子+O2+ADP+Pi→ATP+CO2ATP+H2O→ADP+Pi+能量5第五頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日2)ATP是生物系統(tǒng)能量交換的中心熒火蟲(chóng)機(jī)械能--運(yùn)動(dòng)化學(xué)能--合成滲透能--分泌吸收電能--生物電熱能--體溫光能--生物發(fā)光6第六頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日仲夏的夜晚螢火蟲(chóng)如何利用ATP來(lái)發(fā)光？發(fā)光細(xì)胞有熒光素酶（E-LH），酶促反應(yīng)使ATP與E-LH先偶聯(lián)，偶聯(lián)的高能中間產(chǎn)物E~LH2-AMP在氧氣存在時(shí)可釋放出能量，并以熒光的形式發(fā)射出來(lái)：

ATP+E-LHE~LH2-AMP+PiE~LH2-AMP+O2E-P+CO2+h7第七頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日二、能量代謝綠色植物和光合細(xì)菌把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，利用太陽(yáng)能合成有機(jī)物（光合作用）；除了維持自身的生存還為其他生物提供食物（食物鏈）。8第八頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日9第九頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日食物鏈10第十頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日生命活動(dòng)的原動(dòng)力在于生物體內(nèi)一刻不停的新陳代謝通過(guò)新陳代謝不斷把太陽(yáng)能或食物中貯存的能量，轉(zhuǎn)化為可供生命活動(dòng)利用的能量，不斷制造出各種大、小分子以供生命活動(dòng)所需要。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11第十一頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日能量代謝從小分子合成大分子需要消耗能量n氨基酸+能量→蛋白質(zhì)

2丙酮酸+

能量

→葡萄糖從大分子分解為小分子會(huì)釋放能量葡萄糖→2丙酮酸+能量12第十二頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日能量貯存在ATP中然后用在生命活動(dòng)的各個(gè)方面ATP與生命活動(dòng)13第十三頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日各種生命活動(dòng)所需能量一覽14第十四頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日三、生物催化劑——酶體內(nèi)的新陳代謝過(guò)程又都是在生物催化劑——酶的催化下進(jìn)行的。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(diǎn)是：催化效率高專一性質(zhì)可以調(diào)節(jié)15第十五頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日用簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)證明酶的催化效率2H2O2

→

2H2O+O2↑

空白鐵屑肝糜肝糜（煮）

16第十六頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日酶的專一性（特異性）特殊的三維空間結(jié)構(gòu)和構(gòu)象酶的活性位點(diǎn)或酶的活性中心鑰匙和鎖，誘導(dǎo)契合酶的活性位點(diǎn)“柔性學(xué)說(shuō)”17第十七頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日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，它們是酶活性所必須的，稱為輔酶/輔基或輔助因子。酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)18第十八頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日羧基肽酶以Zn2+為輔助因子19第十九頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日酶催化作用的機(jī)理

——降低活化能催化劑只能加速原來(lái)可以進(jìn)行的反應(yīng)。即使對(duì)可以進(jìn)行的反應(yīng)來(lái)說(shuō)，反應(yīng)物分子應(yīng)越過(guò)一個(gè)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。20第二十頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日底物與酶的結(jié)合降低了活化能21第二十一頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日酶使底物分子活化的方式使底物分子產(chǎn)生應(yīng)力使底物分子電荷變化使底物靠攏22第二十二頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日酶的活性可以調(diào)控溫度的影響pH的影響23第二十三頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日在代謝途徑中調(diào)節(jié)酶活性若干酶前后配合完成一系列代謝反應(yīng)，就形成一條代謝途徑。反饋抑制：一條代謝途徑的終產(chǎn)物，有時(shí)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(gè)酶活性下降，從而使整條代謝途徑的反應(yīng)速度慢起來(lái)。24第二十四頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日通過(guò)共價(jià)調(diào)節(jié)酶活性酶蛋白分子可以和一個(gè)基團(tuán)形成共價(jià)結(jié)合，使酶蛋白分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，使酶活性發(fā)生改變，稱為酶的共價(jià)調(diào)節(jié)。例如：糖原磷酸化酶具有磷酸化位點(diǎn)。25第二十五頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日結(jié)構(gòu)類似物與底物產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)性抑制酶的競(jìng)爭(zhēng)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(shí)，這些分子與底物競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合酶的活性中心，亦會(huì)表現(xiàn)出酶活性的降低（抑制）。26第二十六頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日對(duì)氨基苯甲酸（細(xì)菌生長(zhǎng)因子）對(duì)氨基苯磺酸（磺胺藥）磺胺類藥物競(jìng)爭(zhēng)性抑制細(xì)菌體內(nèi)的酶27第二十七頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日四、生物氧化火柴燃燒是纖維素氧化(C6H12O6)n+O2→nCO2+nH2O+能量燃燒過(guò)程劇烈。在空氣中進(jìn)行。不需要酶參與。一步反應(yīng)。淀粉的生物氧化(C6H12O6)n+O2→

nCO2+nH2O+能量過(guò)程緩慢。在水環(huán)境中進(jìn)行。需要酶參與。分步進(jìn)行。28第二十八頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日生物氧化的特點(diǎn)（1）在活體細(xì)胞中進(jìn)行，需酶參加（2）條件溫和（3）復(fù)雜的氧化還原過(guò)程（4）能量逐步儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)運(yùn)29第二十九頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日五、生物體內(nèi)復(fù)雜的代謝網(wǎng)絡(luò)

生物體內(nèi)許多的分解代謝和合成代謝途徑，形成錯(cuò)綜復(fù)雜的代謝網(wǎng)絡(luò)。這些代謝途徑分布于生活細(xì)胞的不同部位。

30第三十頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)光合作用一、光合作用的概念二、葉綠體是光合作用進(jìn)行的場(chǎng)所三、光合作用的機(jī)理31第三十一頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日一、光合作用的概念綠色植物和光合細(xì)菌利用太陽(yáng)能使二氧化碳固定為有機(jī)物的過(guò)程稱為光合作用。在現(xiàn)在的地球上，光合作用是一切生物得以生存的基礎(chǔ)。32第三十二頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日光合作用的早期研究1642年，比利時(shí)Helmont1770年英國(guó)牧師Priestley33第三十三頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日氧氣的來(lái)源1930年Stanford大學(xué)，Niel

細(xì)菌光合作用：

CO2+H2S→CH2O+S

CO2+H2O→CH2O+O210年后，同位素示蹤實(shí)驗(yàn)：

CO2+H218O→CH2O+18O234第三十四頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日二、葉綠體是光合作用進(jìn)行的場(chǎng)所基粒類囊體內(nèi)膜外膜35第三十五頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日吸收光能靠葉綠素36第三十六頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日三、光合作用的機(jī)理光反應(yīng)：在葉綠素參與下，利用光能劈開(kāi)水分子，放出O2，同時(shí)形成兩種高能化合物

ATP和

NADPH。暗反應(yīng)：把ATP和NADPH中的能量，用于固定CO2，生成糖類化合物。37第三十七頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日光系統(tǒng)與光反應(yīng)由葉綠素分子及其蛋白復(fù)合物、天線色素系統(tǒng)和電子受體等組成的單位稱為光系統(tǒng)。光反應(yīng)由兩個(gè)光系統(tǒng)及電子傳遞鏈來(lái)完成。光系統(tǒng)I（PSI）含有被稱為“P700”的高度特化的葉綠素a分子光系統(tǒng)II（PSII）含有另一種被稱為“P680”高度特化的葉綠素a分子。電子傳遞時(shí)，能量逐漸下降，形成跨膜的質(zhì)子梯度，導(dǎo)致ATP的形成。38第三十八頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日非環(huán)路的光合磷酸化途徑和電子傳遞鏈39第三十九頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日環(huán)路的光合磷酸化途徑和電子傳遞鏈40第四十頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日光反應(yīng)的要點(diǎn)葉綠素吸收光能，一些用于水的裂解，其它轉(zhuǎn)化為電能，即造成從葉綠素分子起始的電子流動(dòng)。在電子流動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)氫離子的化學(xué)滲透，形成了ATP，電能被轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。電子沿傳遞鏈最終達(dá)到電子受體NADP+，同時(shí)一個(gè)來(lái)源于水的氫質(zhì)子被結(jié)合，電能又再一次轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，并儲(chǔ)存于NADPH中。光合作用的暗反應(yīng)依賴于光反應(yīng)中形成的ATP和NADPH。41第四十一頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日3-磷酸甘油酸中間物葡萄糖等CO2二磷酸核酮糖3-磷酸甘油醛暗反應(yīng)——卡爾文循環(huán)42第四十二頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日巨型太陽(yáng)能電站43第四十三頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日幻想？有朝一日，科學(xué)家將光合作用機(jī)理搞清楚，并將植物光合作用的全套基因轉(zhuǎn)移到人的頭發(fā)中，在頭發(fā)中模擬光合作用的過(guò)程，那么，只要在人的頭上撒點(diǎn)水、再曬曬太陽(yáng)，在頭發(fā)中便完成了二氧化碳加水合成葡萄糖的過(guò)程，葡萄糖從頭發(fā)中輸送到人體的各部分，吃飯的歷史使命便可宣告結(jié)束了。44第四十四頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日第三節(jié)細(xì)胞呼吸一、細(xì)胞呼吸產(chǎn)生能量二、糖酵解途徑三、三羧酸循環(huán)四、電子傳遞鏈45第四十五頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日一、細(xì)胞呼吸產(chǎn)生能量細(xì)胞呼吸是生物體獲得能量的主要代謝途徑細(xì)胞呼吸是一種氧化反應(yīng)有機(jī)化合物+O2→CO2+能量“燃料”包括糖類、脂肪、蛋白質(zhì)等C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+能量（ATP+熱量）細(xì)胞呼吸主要在線粒體中進(jìn)行，溫和條件和酶的參與調(diào)控46第四十六頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日發(fā)酵是典型的細(xì)胞呼吸過(guò)程在有氧環(huán)境中，酵母細(xì)胞消耗氧氣來(lái)分解葡萄糖并獲得能量，同時(shí)產(chǎn)生CO2。在缺氧環(huán)境中，酵母菌將葡萄糖分解成乙醇和CO2。在有氧環(huán)境中，食物分子被充分氧化，可產(chǎn)生比無(wú)氧環(huán)境更多的能量。47第四十七頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日人體細(xì)胞的呼吸過(guò)程慢跑，細(xì)胞消耗氧氣來(lái)分解葡萄糖并獲得能量，同時(shí)產(chǎn)生CO2和水快跑，細(xì)胞將葡萄糖分解成乳酸和CO248第四十八頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日呼吸運(yùn)動(dòng)與細(xì)胞呼吸細(xì)胞呼吸定義為生物細(xì)胞消耗氧氣來(lái)分解食物分子并獲得能量的過(guò)程。通常意義的呼吸運(yùn)動(dòng)與細(xì)胞呼吸是相互關(guān)聯(lián)的。49第四十九頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日ATP的產(chǎn)生和使用儲(chǔ)藏在葡萄糖等食物分子中的化學(xué)能經(jīng)細(xì)胞呼吸釋放，以高能磷酸鍵的形式貯藏在ATP分子中。葡萄糖中大約40%的能量被轉(zhuǎn)化儲(chǔ)存在ATP中，而汽車發(fā)動(dòng)機(jī)只有15-25%轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，細(xì)胞呼吸的產(chǎn)能效率高。50第五十頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日細(xì)胞呼吸的化學(xué)過(guò)程細(xì)胞呼吸是由一系列化學(xué)反應(yīng)組成的一個(gè)連續(xù)完整的代謝過(guò)程每一步化學(xué)反應(yīng)都需要特定的酶參與才能完成細(xì)胞呼吸的3個(gè)階段51第五十一頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日二、糖酵解途徑1，6-二磷酸果糖磷酸甘油醛1,3-二磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸52第五十二頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日糖酵解的結(jié)果參與化合物：①葡萄糖，②ADP和磷酸，③NAD+。起始階段還需要消耗2分子ATP來(lái)啟動(dòng)，但后期共產(chǎn)出4分子ATP，還形成高能化合物NADH。最終產(chǎn)物是丙酮酸。糖酵解將六碳的葡萄糖分解成2個(gè)三碳的丙酮酸，凈產(chǎn)生2個(gè)ATP，生成1分子NADH，糖酵解不需要氧參與。53第五十三頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日丙酮酸可以進(jìn)行無(wú)氧發(fā)酵54第五十四頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日丙酮酸乙酰CoA草酰琥珀酸α-酮戊二酸琥珀酸延胡索酸蘋(píng)果酸草酰乙酸檸檬酸琥珀酰CoA異檸檬酸定義：在有氧條件下，酵解產(chǎn)物丙酮酸被氧化分解成CO2和H2O,并以ATP形式貯備大量能量的代謝系統(tǒng)3ATPCO21ATP2ATP3ATP加入2C3ATPCO2三、三羧酸循環(huán)55第五十五頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日三羧酸循環(huán)的結(jié)果和意義結(jié)果：分解丙酮酸形成2分子CO2、8分子NADH和2分子FADH2，及2分子ATP。意義：1、提供能量2、為其他物質(zhì)的合成提供C骨架。3、溝通脂肪、蛋白質(zhì)等有機(jī)物代謝。56第五十六頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日四、

電子傳遞鏈電子傳遞鏈就是通過(guò)一系列的氧化還原反應(yīng)，將高能電子從NADH和FADH2最終傳遞給O2，同時(shí)隨著電子能量水平的逐步下降，高能電子所釋放的化學(xué)能就通過(guò)磷酸化途徑貯存到ATP分子中，也稱為氧化磷酸化。57第五十七頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日組成電子傳遞鏈的載體58第五十八頁(yè)，共六十三頁(yè)，2022年，8月28日化學(xué)滲透學(xué)說(shuō)1961年，英國(guó)Mitchell提出進(jìn)行電子傳遞時(shí)，電子能量逐步降低，脫下的H+便穿過(guò)膜從線粒體基質(zhì)進(jìn)入到內(nèi)膜外腔，造成跨膜質(zhì)子梯度，從而導(dǎo)致化學(xué)滲透發(fā)生。H+順梯度從外腔經(jīng)內(nèi)膜通道（ATP合成酶）返回線粒體的基質(zhì)中，所釋放的能使ADP與磷酸結(jié)合生成