細胞代謝的學習資料

細胞代謝的學習資料第1頁/共111頁2本章內(nèi)容

能與細胞酶物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運細胞呼吸光合作用第2頁/共111頁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第3頁/共111頁4

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最基本的生命活動過程新陳代謝物質(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)釋放能量第4頁/共111頁5

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。

代謝是化學物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化過程第一節(jié)能量與細胞第5頁/共111頁61、能是做功的本領(lǐng)能（自由能）：一種能在恒溫恒壓下作功的能量。

G=H-TS

G—自由能，H—熱含量，T—絕對溫度，S—熵

2

.熱力學定律熱力學第一定律：能量守恒定律熱力學第二定律：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！生物有序性與自由能生物----開放系統(tǒng)，與環(huán)境進行物質(zhì)與能量的交換

3.能量代謝:吸能反應與放能反應

生命依靠能量的不斷輸入一直在與熱力學第二定律作抗爭。第6頁/共111頁7下圖1)、腺嘌呤核苷三磷酸(ATP)結(jié)構(gòu)4、ATP的結(jié)構(gòu)與功能第7頁/共111頁8

ATP(adenosine-triphosphate)中文名稱為腺嘌呤核苷三磷酸，又叫三磷酸腺苷(腺苷三磷酸)，簡稱為ATP，一個腺苷上連接三個磷酸基團。

第8頁/共111頁9ATP是生物體能量流通的貨幣

一個代謝反應釋出的能量貯入ATP，ATP所貯能量供另一個代謝反應消耗能量時使用。第9頁/共111頁102).ATP的生成ADP+PATP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-----氧化磷酸化若磷酸化所需能量來自光能-----光合磷酸化第10頁/共111頁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)各種生化反應的直接能源第11頁/共111頁124).生物體把能量用在生命活動的各個方面ATP生物電物質(zhì)進出細胞合成其它形式的能量分子如：NADPH發(fā)熱（體溫）運動第12頁/共111頁13活細胞是一個微小的化學工業(yè)園在極其微小的空間內(nèi)發(fā)生著數(shù)千種生物化學反應代謝是生物體內(nèi)所有化學反應過程的總稱細胞復雜的結(jié)構(gòu)特別是膜的結(jié)構(gòu)固定了各代謝反應的空間和時間，使它們高度有序并可以被控制和調(diào)節(jié)。第13頁/共111頁14

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。第14頁/共111頁15第二節(jié)、酶是生物催化劑1、酶的催化特點

催化劑可以加快化學反應的速度，酶是生物催化劑，它的突出優(yōu)點是：

催化效率高、專一性質(zhì)、可以調(diào)節(jié)。先看看催化效率高

第15頁/共111頁162、酶催化作用的機理是降低活化能催化劑只能催化原來可以進行的反應，加快其反應速度。即使對可以進行的反應來說，反應物分子應越過一個活化能才能發(fā)生反應。酶作為催化劑的作用是降低活化能。

第16頁/共111頁17返回酶的催化機理是降低活化能第17頁/共111頁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，又是酶促反應專一性的體現(xiàn)。第18頁/共111頁193、酶的化學本質(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)為輔助因子第19頁/共111頁204、酶的活性可以調(diào)控

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，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的產(chǎn)物，便是下一個酶促反應的底物。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。第20頁/共111頁21

2）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)。第21頁/共111頁22

3）競爭性抑制

有的酶在遇到一些化學結(jié)構(gòu)與底物相似的分子時，這些分子與底物競爭結(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。第22頁/共111頁234）其他溫度PH和鹽的濃度輔助因子第23頁/共111頁24第三節(jié)、物質(zhì)的跨膜運輸

——細胞維持正常生命活動的基礎(chǔ)之一第24頁/共111頁25簡單擴散協(xié)助擴散(需載體蛋白)1、被動運輸--物質(zhì)順濃度梯度運輸?shù)?5頁/共111頁26第26頁/共111頁27第27頁/共111頁281．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，所以不消耗能量。第28頁/共111頁29第29頁/共111頁30（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，也有些水是通過水通道蛋白進行擴散的。

第30頁/共111頁312、主動運輸Na+-K+泵—

由ATP提供能量物質(zhì)逆濃度梯度運輸，需載體蛋白，消耗能量第31頁/共111頁32第32頁/共111頁33第33頁/共111頁34第34頁/共111頁35第35頁/共111頁363、大分子和顆粒進入和排出細胞

胞吞和胞吐作用

——生物大分子或顆粒物質(zhì)的運輸?shù)?6頁/共111頁37（一）胞吐

胞吐作用：包含大分子物質(zhì)的小囊泡從細胞內(nèi)部移至細胞表面，與質(zhì)膜融，將物質(zhì)排出細胞之外。第37頁/共111頁38第38頁/共111頁39第39頁/共111頁40第40頁/共111頁41物質(zhì)的跨膜運輸（總結(jié)）

被動運輸——簡單擴散

——易化擴散主動運輸——直接消耗ATP

（動物細胞）——鈉鉀泵（植物細胞）——質(zhì)子泵

——間接消耗ATP——協(xié)同運輸胞吞和胞吐作用

——生物大分子或顆粒物質(zhì)的運輸?shù)?1頁/共111頁42第四節(jié)、細胞呼吸

生物體主要靠有機分子的氧化取得能量(生物的呼吸作用)

一、呼吸作用的概念：細胞呼吸------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。也就是生物體通過生物氧化獲取化學能的過程。有機化合物+O2→CO2+能量生物氧化--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。

第42頁/共111頁43

不同于呼吸運動，但通常意義的呼吸運動(即氣體交換)與細胞呼吸是相互關(guān)聯(lián)的。第43頁/共111頁44

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

纖維素氧光和熱溫度

（可燃物）

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）

生物氧化與化學氧化的區(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。第44頁/共111頁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、由酶催化、產(chǎn)生能量貯存在ATP中，能量利用率高。第45頁/共111頁46生物體內(nèi)氧化分步驟進行淀粉葡萄糖丙酮酸CO2+H2OATP第46頁/共111頁47二、呼吸作用類型無氧呼吸

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。

C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量有氧呼吸：

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CO2和H2O,同時釋放能量的過程。

C6H12O6+6O26CO2+6H2O＋能量酶酶第47頁/共111頁48（一）、無氧呼吸1、糖酵解----由葡萄糖分解形成丙酮酸的一系列反應。葡萄糖氧化的第一階段。乳酸或乙醇等進入線粒體進一步氧化為CO2和H2O，釋放更多能量第48頁/共111頁492.發(fā)酵途徑1）酒精發(fā)酵糖酵解產(chǎn)生的丙酮酸最終生成酒精和二氧化碳酵母、植物細胞（例：釀酒、勞糟）2）乳酸發(fā)酵糖酵解產(chǎn)生的丙酮酸最終生成乳酸乳酸菌、高等動物細胞(例：泡菜、人劇烈運動)第49頁/共111頁50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第50頁/共111頁51

丙酮酸乙酰輔酶A+CO2+NADH+H+。氧化脫羧1.檸檬酸循環(huán)[三羧酸循環(huán)(TCA循環(huán))、Krebs循環(huán)]

是乙酰CoA脫羧、脫氫最終生成CO2的過程

1分子丙酮酸經(jīng)有氧呼吸可生成15個ATP，整個有氧代謝1分子葡萄糖可產(chǎn)生38個ATP。進入（二）、有氧呼吸(線粒體內(nèi))檸檬酸循環(huán)是三大物質(zhì)代謝的中心第51頁/共111頁52

1)、電子傳遞鏈:

線粒體內(nèi)膜上的一系列電子傳遞體組成，也稱為呼吸鏈。目前公認的氧化呼吸鏈傳遞電子的順序是：

2)、氧化磷酸化

由物質(zhì)氧化釋放能量，供給ADP磷酸化合成ATP的偶聯(lián)反應稱為氧化磷酸化。底物（S）→NAD+→FMN→CoQ→Fe-S→Cytb→Cytc1→Cytc→Cyta→Cyta3→1/2O22.電子傳遞和氧化磷酸化第52頁/共111頁53糖酵解：底物水平的磷酸化4個ATP，己糖活化消耗2個ATP，脫氫反應產(chǎn)生2個NADH，可得6或8個ATPKrebs循環(huán)：底物水平的磷酸化2個ATP，脫氫反應產(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第53頁/共111頁54三、呼吸作用的過程：

(與葡萄糖氧化分解產(chǎn)生能量有關(guān)的三條代謝途徑)一般可分為三個主要階段：以葡萄糖為例糖酵解三羧酸循環(huán)電子傳遞鏈(chainofelectrontransport)第54頁/共111頁55

A、

糖酵解途徑（EMP途徑）

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。糖酵解途徑可以在無氧情況下進行，但是要解決NADH變回到NAD＋問題。第55頁/共111頁56

反應進行部位：細胞質(zhì)

特點：不需O2的參與由特定的酶催化（氧化作用的O2來自水分子和被氧化的糖分子）第56頁/共111頁57總反應式：

葡萄糖+2ADP+2Pi+2NAD+

2丙酮酸+2ATP+2NADH+2H++2H2O糖酵解過程中：

一個分子的葡萄糖分解為2分子的丙酮酸利用2個ATP，產(chǎn)生4個ATP，凈得2個ATP；

2個分子的NAD+被還原，產(chǎn)生了2個NADH+H+第57頁/共111頁58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(chǎn)物丙酮酸可通過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)反應均可逆轉(zhuǎn)，為糖異生作用提供了基本途徑第58頁/共111頁59B、

三羧酸循環(huán)（TCA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：線粒體基質(zhì)內(nèi)特點：需要氧參與和多種酶的催化過程：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.第59頁/共111頁60TCA循環(huán)過程（9步反應）

丙酮酸在有氧條件下進入線粒體，氧化脫羧與輔酶A結(jié)合成為活化的乙酰CoA；釋放出1分子CO2，同時發(fā)生NAD的還原.

丙酮酸乙酰輔酶A氧化脫羧第60頁/共111頁61返回丙酮酸三個二氧化碳三羧酸循環(huán)第61頁/共111頁62C、

呼吸鏈

脫下的氫可以看作是電子加上質(zhì)子

2H2e＋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。第62頁/共111頁63返回糖酵解三羧酸循環(huán)呼吸鏈第63頁/共111頁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36ATPCO2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。第64頁/共111頁654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(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)在植物體內(nèi)的碳、氮、脂肪代謝活動中起樞紐作用增強生物的免疫力第65頁/共111頁66第五節(jié)、光合作用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?yōu)榛瘜W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。食物鏈

第66頁/共111頁67光合作用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。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)+H2O第67頁/共111頁681.光合作用早期實驗荷蘭醫(yī)生VanHelmon(范海爾蒙）在1648年做了第一個探索光合作用的實質(zhì)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(zhì)，小樹長成重169磅植株，而土壤重量基本上不變。干土第68頁/共111頁69實驗的結(jié)論和存在的缺點結(jié)論：所有植物的物質(zhì)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。第69頁/共111頁702.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：光反應基質(zhì)：暗反應第70頁/共111頁71葉綠體結(jié)構(gòu)第71頁/共111頁72

葉綠體中的葉綠素是進行光合作用必不可少的成份。在葉綠體中進行的光合作用，又可以分為兩個步驟：

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。第72頁/共111頁73Light-dependentreactions（光反應）通過葉綠素等光合色素吸收、傳遞光能，并將光能轉(zhuǎn)化為化學能，形成ATP和NADPH的過程。在類囊體膜上進行包括原初反應、電子傳遞和光合磷酸化Darkreactions（暗反應）利用光反應所形成的能量（ATP和NADPH）（同化力），將二氧化碳合成糖類的過程。反應不需光。在葉綠體基質(zhì)中進行3.光合作用的過程：光反應和暗反應第73頁/共111頁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（通過原初反應完成）（2）電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的化學能（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）活躍的化學能再轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的化學能（通過碳同化完成）暗反應（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

通過一系列復雜的化學反應，合成碳水化合物的過程）能量轉(zhuǎn)化：光能電能活躍的化學能穩(wěn)定的化學能過程第74頁/共111頁75第75頁/共111頁76光合作用過程中根據(jù)能量轉(zhuǎn)變的性質(zhì)：

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第76頁/共111頁773.1原初反應指從光合色素分子被光激發(fā)到引起第一個光化學反應為止的過程。包括：光能的吸收和傳遞光化學反應過程第77頁/共111頁78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）葉綠素：葉綠素a、葉綠素b（卟啉環(huán)）類胡蘿卜素：葉黃素、胡羅卜素（一系列共軛雙鍵）（一）光合色素1.分類第78頁/共111頁79返回吸收光能靠葉綠素第79頁/共111頁802.光學特征（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

第80頁/共111頁81（二）原初反應1.參加反應的色素根據(jù)功能來區(qū)分，葉綠體類囊體上的色素可區(qū)分為2種1．反應中心色素：功能是收集光能，并能把光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽ü饽茈娔埽┕视址Q為光能轉(zhuǎn)換色素，少數(shù)特殊狀態(tài)的chla分子屬于此類。用P表示，右下角的數(shù)子表示吸收高峰的波長數(shù)。eg:P700吸收高峰再700nm長光波

2．聚光色素:其功能是收集光能，傳遞到反應中心色素。聚光色素包括chla，全部chlb，胡蘿卜素，葉黃素等，又稱為天線色素。

第81頁/共111頁822.光合單位

PDAPDA光合單位作用中心色素（P），原初電子供體（D）和原初電子受體（A）光和單位=聚光色素系統(tǒng)＋光合反應中心

第82頁/共111頁833.光反應中心

DPA原初電子供體反應中心色素分子原初電子供體

將電子供給P接受反應中心色素分子傳來的電子

高等植物的最終電子供體是H2O最終電子受體是NADP第83頁/共111頁844.原初反應的過程

DPADP*ADP+A－

D+PA－光(1)吸收(2)傳遞

(3)轉(zhuǎn)換

第84頁/共111頁85葉綠素：640－660nm紅光、430－450nm藍紫光吸收最強

類胡羅卜素：吸收帶在400－500nm藍紫光紅、藍光最強第85頁/共111頁863.2電子傳遞與光合磷酸化原初反應使光系統(tǒng)的反應中心發(fā)生電荷分離，產(chǎn)生的高能電子推動光合膜上電子傳遞。電子傳遞的結(jié)果：引起水的裂解放氧和NADP+的還原。建立跨膜質(zhì)子動力勢，啟動光合磷酸化，成ATP。第86頁/共111頁87（一）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)組成的復合物。每一個光系統(tǒng)含有兩個主要成分∶捕光復合物(light-harvestingcomplex)和光反應中心復合物(reaction-centercomplex)。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a,由葉綠素a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。電子傳遞第87頁/共111頁88光系統(tǒng)Ⅱ（PSⅡ）吸收高峰為波長680nm處，又稱P680。至少包括12條多肽鏈。位于基粒于基質(zhì)非接觸區(qū)域的類囊體膜上。包括一個集光復合體（light-hawestingcomnplexⅡ，LHCⅡ）、一個反應中心和一個含錳原子的放氧的復合體（oxygenevolvingcomplex）。光系統(tǒng)Ⅰ（PSI）能被波長700nm的光激發(fā)，又稱P700。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。由集光復合體Ⅰ和作用中心構(gòu)成。結(jié)合100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。第88頁/共111頁89（二）電子傳遞

H2O1/2O2+2H++2e-

NADP++2e-+2H+NADPH+H+第89頁/共111頁90（三）光合磷酸化

在有關(guān)的條件下，當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。ADP＋Pi光

ATP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

ADP磷酸化形成的高能磷酸鍵的過程。類型：

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NADPH和水第90頁/共111頁91關(guān)于光合磷酸化，可由英國的米切而（P.Mitchell）提出的化學滲透學說來解釋1．水裂解釋放H＋留在膜內(nèi)側(cè)（類囊體腔）2．電子沿傳遞體傳遞，其中PQ在傳遞電子的同時可接受膜外側(cè)（基質(zhì)）H＋轉(zhuǎn)移到膜內(nèi)側(cè)，上述就會造成H＋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）。3．由于PSⅠ和PSⅡ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H＋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。所以，當H＋沿著濃度梯度返回到膜外側(cè)時，在ATP合酶的作用下，ADP和Pi脫水形成ATP。第91頁/共111頁92（四）ATP合成酶1．結(jié)構(gòu)一個是突出于膜表面的親水性的CF1復合體，另一個是埋置于膜內(nèi)的疏水性的CF0復合體。又因它可將ATP合成與電子傳遞和H＋跨膜轉(zhuǎn)運偶聯(lián)，故又稱為偶聯(lián)因子。酶的結(jié)合部位位于CF1

，CF1很容易被EDTA（乙烯二胺四乙酸）溶液除去，這時類囊體膜便失去合成ATP的能力。2．功能ADP＋PiATP

第92頁/共111頁933.3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(zhuǎn)化成穩(wěn)定的碳水化合物的過程。（葉綠體利用光反應產(chǎn)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(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(chǎn)物的能力。其余兩種是輔助形式，只能起固定、運轉(zhuǎn)、濃縮CO2的作用，單獨不能形成淀粉等碳水化合物。

第93頁/共111頁941、C3途徑：羧化階段；還原階段；再生階段6PGA6GAP輸出1分子GAP（細胞質(zhì)中）5GAP3RuBP固定還原再生3－磷酸甘油酸甘油醛－3－磷酸核酮糖－1,5－二磷酸卡爾文循環(huán)

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由于這個循環(huán)中CO2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CO2被固定形成的最初產(chǎn)物是一種三碳化合物，故稱為C3途徑。

卡爾文循環(huán)（Calvincycle）:是所有植物光合作用碳同化的基本途徑第95頁/共111頁96Rubisco2指進入葉綠體的CO2與受體RuBP結(jié)合，并水解產(chǎn)生PGA的過程.3RuBP+3CO2+3H2O6PGA+6H+

RuBP：核酮糖－1,5－二磷酸

PGA：3－磷酸甘油酸羧化階段：第96頁/共111頁97還原階段：指利用同化力將3－磷酸甘油酸還原為甘油醛－3－磷酸(GAP)6PGA+6ATP+6NADPH+6H+6GAP+6ADP+6NADP+

+6PiPGA＋羧化階段產(chǎn)生的PGA是一種有機酸，尚未達到糖的能級，為了把PGA轉(zhuǎn)化成糖，要消化光反應中產(chǎn)生的同化力。ATP是提供能量，NADPH提供還原力使PGA的羧基轉(zhuǎn)變成GAP的醛基，這也是光反應與暗反應繁榮聯(lián)接點。當CO2被還原為PGAld時光合作用的貯能過程即能完成。

第97頁/共111頁98再生階段：指由甘油醛－3－磷酸重新形成RuBP（核酮糖-1,-5-二磷酸）的過程。5GAP＋3ATP+2H2O3RuBP+3ADP+2Pi+3H+

第98頁/共111頁992.磷酸丙糖轉(zhuǎn)運第99頁/共111頁1003、C4途徑玉米、高粱、甘蔗等近2000種植物C3植物光合細胞主要為葉肉細胞C4植物光合細胞有葉肉細胞和維管