細(xì)胞的能量轉(zhuǎn)換

關(guān)于細(xì)胞的能量轉(zhuǎn)換可見線粒體是細(xì)胞內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換器第2頁,共33頁，2024年2月25日，星期天一、細(xì)胞內(nèi)的供能物質(zhì)糖類：最主要的供能物質(zhì)脂肪：能量的濃縮貯存形式蛋白質(zhì)：能量的來源之一第3頁,共33頁，2024年2月25日，星期天地球上一切生命活動所需要的能量主要來自于太陽能。沒有太陽，就沒有生命。第4頁,共33頁，2024年2月25日，星期天太陽提供了生命生存的能源

太陽能（光能）

光合作用植物（化學(xué)能）

食物動物（化學(xué)能）

能量轉(zhuǎn)移并儲存于動植物的有機(jī)物（蛋白質(zhì)、脂肪、糖類等）中。第5頁,共33頁，2024年2月25日，星期天細(xì)胞內(nèi)供能物質(zhì)中能量的流動

食物（糖類、脂肪、蛋白質(zhì)）

人（消化、吸收、運輸）

細(xì)胞

線粒體

ADP+Pi

二氧化碳和水

ATP第6頁,共33頁，2024年2月25日，星期天二、細(xì)胞的能量利用形式——ATP高能磷酸鍵ATP表示為：A-P~P~P第7頁,共33頁，2024年2月25日，星期天ATP的作用：

細(xì)胞生命活動的直接供能者

細(xì)胞能量轉(zhuǎn)換的中間攜帶者，即“能量貨幣”。

細(xì)胞的能量獲得、轉(zhuǎn)換、儲存和利用的樞紐。ATPATP是一種高能磷酸化合物，能量儲存于其高能磷酸鍵中，可去磷酸化釋放能量供細(xì)胞利用，又可磷酸化儲存能量。

去磷酸化

A--P~P~P========A-P~P+Pi+1.72KJ

磷酸化第8頁,共33頁，2024年2月25日，星期天食物中的能量如何轉(zhuǎn)換為ATP?

食物——（線粒體）——ATP

細(xì)胞呼吸物質(zhì)分解

能量釋放

能量轉(zhuǎn)移

能量轉(zhuǎn)換

ATP形成第9頁,共33頁，2024年2月25日，星期天細(xì)胞呼吸（cellularrespiration）

在氧氣的參與下，線粒體內(nèi)分解各種大分子物質(zhì)，產(chǎn)生二氧化碳，同時，分解代謝所釋放的能量儲存于ATP中，這一過程稱為細(xì)胞呼吸，又稱細(xì)胞氧化或生物氧化。第10頁,共33頁，2024年2月25日，星期天細(xì)胞呼吸（細(xì)胞氧化）過程：三羧酸循環(huán)電子傳遞和氧化磷酸化乙酰輔酶A的形成糖酵解圖示細(xì)胞呼吸的四個主要步驟第11頁,共33頁，2024年2月25日，星期天細(xì)胞呼吸的過程

糖酵解

乙酰輔酶A的形成

三羧酸循環(huán)

電子傳遞和氧化磷酸化能量轉(zhuǎn)換

ATP生成物質(zhì)分解

能量釋放第12頁,共33頁，2024年2月25日，星期天細(xì)胞中能量的釋放和轉(zhuǎn)移分解過程：糖酵解

乙酰輔酶A的形成

三羧酸循環(huán)

物質(zhì)分解,能量逐步釋放出來第13頁,共33頁，2024年2月25日，星期天葡萄糖丙酮酸乙酰輔酶A

-酮戊二酸檸檬酸琥珀酸延胡索酸草酰乙酸異檸檬酸蘋果酸順烏頭酸NADNADH2CO2NADNADH2CO2CO2NADNADH2NADH2NADFADFADH2NADH2NAD以葡萄糖為例，介紹細(xì)胞呼吸（能量轉(zhuǎn)換）的過程：糖酵解乙酰輔酶A的形成三羧酸循環(huán)第14頁,共33頁，2024年2月25日，星期天一、糖酵解在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行經(jīng)過十幾步酶促化學(xué)反應(yīng)結(jié)果：一分子葡萄糖

2分子丙酮酸

2分子NADH+H+

（葡萄糖中能量轉(zhuǎn)移到丙酮酸和NADH中）第15頁,共33頁，2024年2月25日，星期天二、乙酰輔酶A（CH3COSCOA）的生成：

在線粒體中進(jìn)行。結(jié)果：2分子丙酮酸

2分子CH3CO~SCOA

2分子NADH+H+

2分子CO2（丙酮酸中能量轉(zhuǎn)移到CH3CO~SCOA和NADH中）第16頁,共33頁，2024年2月25日，星期天三、三羧酸循環(huán)第17頁,共33頁，2024年2月25日，星期天

三羧酸循環(huán)是物質(zhì)氧化分解的中心。在線粒體基質(zhì)中進(jìn)行，二十幾步酶促化學(xué)反應(yīng)。

結(jié)果：

2×CH2CO~SCOA

2×2CO2

2×3NADH+H+

2×1FADH2

2×1ATP

CH3CO~SCOA中能量轉(zhuǎn)移到NADH、FADH2

中第18頁,共33頁，2024年2月25日，星期天

至此，一分子葡萄糖已完全分解成６分子CO2，能量已轉(zhuǎn)移到NADH、FADH2、ATP中即G

10NADH+H+

2FADH2

4ATP

6CO2

下面的問題是NADH、FADH2中的能量如何轉(zhuǎn)移至ATP中。第19頁,共33頁，2024年2月25日，星期天能量的轉(zhuǎn)換—電子傳遞和氧化磷酸化

因為：C6H12O6+6O2

6CO2+6H2O

前面產(chǎn)生的12對H必須進(jìn)一步氧化為水，整個有氧氧化才告結(jié)束，但H不能與O2直接結(jié)合，實際上H離解為H+和e-（高能電子），電子經(jīng)過呼吸鏈傳遞，最終使1/2O2還原為O2-與基質(zhì)中的2H+化合生成水。這一過程在線粒體內(nèi)膜上進(jìn)行,

電子傳遞鏈(呼吸鏈)相當(dāng)于“放能裝置”;

ATP酶復(fù)合體相當(dāng)于“換能裝置”。第20頁,共33頁，2024年2月25日，星期天呼吸鏈(電子傳遞鏈)呼吸鏈的本質(zhì)是線粒體內(nèi)膜上的些氧化還原酶系，可進(jìn)行一系列氧化還原反應(yīng)，完成電子的傳遞和能量的釋放。第21頁,共33頁，2024年2月25日，星期天FADH2

2e-2e-

2e-

2e-

2e-2e-2e-2e-簡示為：NADH

FMN

COQ

B

C1

C

aa3

1/2O2

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

ADP+PiATPADP+PiATPADP+PiATP呼吸鏈（respiratorychain)：線粒體內(nèi)膜上一系列氫載體和電子載體蛋白，它們在內(nèi)膜上有序地排列成相互關(guān)聯(lián)的鏈狀，稱為呼吸鏈。第22頁,共33頁，2024年2月25日，星期天

呼吸鏈在傳遞電子時，是連續(xù)的進(jìn)行一系列的氧化還原反應(yīng)，在這個過程中能量逐步釋放出來，有三個部位釋放的能量較高。即部位ⅠNADH

COQ12.2千卡部位Ⅱb

C19.9千卡部位Ⅲaa3

O223.8千卡

第23頁,共33頁，2024年2月25日，星期天已知：7.3千卡

ADP+Pi——

ATP

所以，上述三個部位的能量足夠形成一個ATP，

電子傳遞和氧化磷酸化1分子NADH——————————3ATP

電子傳遞和氧化磷酸化

1分子FADH2——————————

2ATP第24頁,共33頁，2024年2月25日，星期天基粒與氧化磷酸化基粒（ATP酶復(fù)合體）是氧化磷酸化部位。

ADP+Pi

ATP稱為磷酸化

磷酸化：底物水平磷酸化氧化磷酸化動畫第25頁,共33頁，2024年2月25日，星期天基粒的結(jié)構(gòu)：頭部（ATP酶復(fù)合體）柄部基片ADP+PiATP

頭部（ATP酶復(fù)合體）基粒柄部基片（插入膜中）動畫第26頁,共33頁，2024年2月25日，星期天

12H

12H++12e-（經(jīng)呼吸鏈傳遞）同時：12H++

6O2-

6H2O所以終反應(yīng)式：C6H12O6+6O2

6CO2+6H2O+能量在體內(nèi)細(xì)胞中的含義為：

C6H12O6+6O2+36ADP+36Pi

6CO2+6H2O+36ATP+熱能底物水平磷酸化：由高能底物水解放能，直接將高能磷酸鏈從底物轉(zhuǎn)移到ADP上，使ADP磷酸化生成ATP的作用，稱為底物水平磷酸化。氧化磷酸化：高能電子在電子傳遞過程中釋放出的能量被F0F1ATP酶復(fù)合體用來催化ADP磷酸化而合成ATP，稱為氧化磷酸化。動畫第27頁,共33頁，2024年2月25日，星期天

電子傳遞和氧化磷酸化

1分子NADH—————

3ATP

電子傳遞和氧化磷酸化

1分子FADH2————

2ATP

氧化磷酸化所以10NADH+2FADH2————

34ATP

在糖酵解時，由底物水平磷酸化，產(chǎn)生2ATP（細(xì)胞質(zhì)中產(chǎn)生）；在TAC時，由底物水平磷酸化，也產(chǎn)生2ATP。

細(xì)胞氧化

1分子葡萄糖——————

38分子

其中2分子ATP在細(xì)胞質(zhì)中產(chǎn)生，線粒體中產(chǎn)生36分子ATP，其它能量以熱能的形式散發(fā)掉。

動畫第28頁,共33頁