2024年-細(xì)胞代謝課件

4細(xì)胞代謝

4.1能與細(xì)胞4.2酶4.3物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)4.3細(xì)胞呼吸4.4光合作用14.1能與細(xì)胞4.1.1能是做功的本領(lǐng)定義：能是產(chǎn)生變化的本能或可以做功的本領(lǐng)。存在形式：動(dòng)能由于運(yùn)動(dòng)而具有的能。熱、電、光

勢(shì)能

物體由于所在位置或本身的排列

而具有的能。2

4.1.2熱力學(xué)定律熱力學(xué)是研究所有物體能量轉(zhuǎn)化規(guī)律的科學(xué)第一定律（能量守恒定律）：宇宙中總能量是固定不變的，能量既不能創(chuàng)造，又不能消滅，只能從一種形式轉(zhuǎn)化成另一種形式。如：發(fā)電廠(chǎng)、光合作用。第二定律：能量的轉(zhuǎn)變導(dǎo)致宇宙有序性的降低、無(wú)序性的增加。如：汽油的燃燒（75%）34.1.3吸能反應(yīng)和放能反應(yīng)

吸能反應(yīng)：指反應(yīng)產(chǎn)物分子中勢(shì)能比反應(yīng)物分子中的勢(shì)能多。放能反應(yīng)：指產(chǎn)物分子中的化學(xué)能少于反應(yīng)物分子中的化學(xué)能。如：燃燒、光合作用、細(xì)胞呼吸

細(xì)胞代謝：每一個(gè)活細(xì)胞吸能和放能反應(yīng)的總稱(chēng)。

44.1.4ATP是細(xì)胞中的能量通貨

一個(gè)代謝反應(yīng)釋出的能量貯入ATP，ATP所貯能量供另一個(gè)代謝反應(yīng)消耗能量時(shí)使用。5下圖6ATP結(jié)構(gòu)腺嘌呤核糖磷酸腺嘌呤核苷高能磷酸鍵7

是能量流通的貨幣ATP水解ATP循環(huán)通過(guò)ATP合成和分解而使放能反應(yīng)釋放的能量用于吸能反應(yīng)的過(guò)程稱(chēng)為ATP循環(huán)8生物體把能量用在生命活動(dòng)的各個(gè)方面

94.2酶酶：細(xì)胞中有促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)速度的催化劑4.2.1

酶(enzyme)的催化特點(diǎn)

催化劑可以加快化學(xué)反應(yīng)的速度，它的突出優(yōu)點(diǎn)是：

催化效率高

專(zhuān)一性

可調(diào)節(jié)

102H2O22

H2O+O2轉(zhuǎn)換數(shù)(turnovernumber）

每分鐘每個(gè)酶分子能催化多少反應(yīng)物分子發(fā)生變化表示，大部分酶為1,000。例如：從牛肝提取出來(lái)的過(guò)氧化氫酶在0°C時(shí)，其轉(zhuǎn)換數(shù)高達(dá)5,000,000，而一分子Fe與5,000,000分子H2O2作用則需用300年的時(shí)間。催化效率高11專(zhuān)一性

一種酶往往只對(duì)一類(lèi)化合物或一種化學(xué)鍵起催化作用。

可調(diào)節(jié)有機(jī)體內(nèi)進(jìn)行著上千萬(wàn)種反應(yīng)，這些反應(yīng)之間所以能協(xié)調(diào)進(jìn)行，是因?yàn)槊副旧淼幕钚钥梢允艿秸{(diào)控。pH值、溫度、底物及酶的濃度都是影響酶活性的因素，一些化學(xué)物質(zhì)也可選擇性地抑制某個(gè)酶的活性。124.2.2酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)簡(jiǎn)單酶：完全由蛋白質(zhì)組成。如：核糖核酸酶

胃蛋白酶

結(jié)合酶：亦稱(chēng)全酶，全酶=蛋白質(zhì)+輔助因子。(cofactor)。（輔酶或輔基）

輔酶(coenzyme)：輔助因子是有機(jī)化合物。如B族維生素就是一種羧化酶的輔酶。在酶促反應(yīng)中攜帶或傳遞底物的電子、原子或作用基團(tuán)。

輔基(prostheticgroup)：輔助因子是離子稱(chēng)為輔基。Cu2+是細(xì)胞色素氧化酶的輔助因子。13牛胰核糖核酸酶（RNase）返回14

如：羧基肽酶以二價(jià)鋅離子（Zn2+）為輔助因子又如：過(guò)氧化氫酶以鐵卟啉環(huán)為輔助因子15返回（黃色圓球是Zn2+）羧基肽酶16鐵卟啉輔基返回1718194.2.3酶降低反應(yīng)的活化能

活化能：在一定溫度下1mol底物全部進(jìn)入活化態(tài)所需要的自由能。

底物：酶所催化的反應(yīng)中的反應(yīng)物

一個(gè)化學(xué)反應(yīng)體系中，只有具較高能量的活化分子才能在碰撞中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

20返回酶的催化機(jī)理是降低活化能2122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。

酶的活性部位是酶分子表面起催化作用的區(qū)域，這個(gè)區(qū)域是由酶分子三維結(jié)構(gòu)上比較靠近的少數(shù)幾個(gè)氨基酸殘基或這些殘基上的某些基團(tuán)所組成，它們?cè)谝患?jí)結(jié)構(gòu)上可能相距很遠(yuǎn)，甚至位于不同的肽鏈上。通過(guò)肽鏈的纏繞折疊而在空間構(gòu)象上互相接近，并往往位于酶分子表面的裂隙或凹陷內(nèi)。

23酶與底物的專(zhuān)一結(jié)合，又是酶促反應(yīng)專(zhuān)一性的體現(xiàn)。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(lái)。24中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō)

在酶促反應(yīng)中，底物(反應(yīng)物)先與酶結(jié)合成不穩(wěn)定的中間產(chǎn)物(酶─底物復(fù)合物)，然后再迅速地分解為產(chǎn)物和酶

Ｅ＋Ｓ───→ＥＳ───→Ｅ＋Ｐ

酶

底物

中間產(chǎn)物

酶

產(chǎn)物

25從電子理論的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，酶與底物結(jié)合成中間產(chǎn)物之所以能降低反應(yīng)物的活化能，可能是由于酶與底物多點(diǎn)結(jié)合后，原底物分子因受酶分子的電荷的影響或誘導(dǎo)(或弱鍵形成)引起了底物各原子的電子分布情況發(fā)生改變，使底物趨于不穩(wěn)定狀態(tài)，增加其反應(yīng)性，結(jié)果活化能降低。2627誘導(dǎo)契合假說(shuō)(inducedfithypthesis)

當(dāng)酶分子與底物分子接近時(shí)，酶蛋白受底物分子的誘導(dǎo)，其構(gòu)象發(fā)生有利于與底物結(jié)合的變化，酶與底物在此基礎(chǔ)上互補(bǔ)楔合，結(jié)合得更加緊密，利于反應(yīng)進(jìn)行。28返回底物分子結(jié)合在酶的底物結(jié)合中心29使底物靠攏使底物分子產(chǎn)生應(yīng)力使底物分子電荷變化降低底物分子之間的碰撞能。

對(duì)底物分子產(chǎn)生一定的應(yīng)力底物分子的敏感鍵在應(yīng)力與扭力作用下易于斷開(kāi)

使底物分子中的敏感鍵變?nèi)醵换罨?易斷開(kāi))，從而使催化部位更易反應(yīng)。30溫度：人體35-40攝氏度PH和鹽的濃度6-8酶的抑制劑

4.2.4

多種因素影響酶的調(diào)控

競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑31

競(jìng)爭(zhēng)性抑制(Competitiveinhibition)

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）。這種情況稱(chēng)為酶的競(jìng)爭(zhēng)性抑制。

鵲巢鳩占32競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑在結(jié)構(gòu)上與底物相似

競(jìng)爭(zhēng)勝負(fù)取決于它們的相對(duì)能量33上圖返回對(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(lèi)藥物競(jìng)爭(zhēng)性抑制細(xì)菌體內(nèi)的酶34非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑(Noncompetitiveinhibition)

酶同時(shí)具有底物結(jié)合部位及抑制物結(jié)合部位，抑制物結(jié)合后，使酶活性部位的立體結(jié)構(gòu)改變，使底物無(wú)法與酶結(jié)合。3536抑制劑的作用是可逆的（氫鍵），也可能是不可逆的（共價(jià)鍵）。負(fù)反饋：代謝反應(yīng)為其產(chǎn)物所抑制的現(xiàn)象。37幾個(gè)酶或十幾個(gè)酶前后配合，完成一系列代謝反應(yīng)，形成一條代謝途徑。在一條代謝途徑中，常常是前一個(gè)酶促反應(yīng)的產(chǎn)物，便是下一個(gè)酶促反應(yīng)的底物。38

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)。這種情況稱(chēng)為“反饋抑制”。值得注意的是，發(fā)生反饋抑制時(shí)，代謝終產(chǎn)物與酶結(jié)合時(shí)，是非共價(jià)結(jié)合，是可逆的。39返回第一個(gè)酶（有活性）第一個(gè)酶（無(wú)活性）終產(chǎn)物終產(chǎn)物（調(diào)節(jié)物）結(jié)合在調(diào)節(jié)中心代謝途徑40負(fù)反饋調(diào)節(jié)方式為整個(gè)生命過(guò)程(不同層次的生命過(guò)程)的主要調(diào)控方式，正是如此，生命過(guò)程的上千萬(wàn)種化學(xué)反應(yīng)才能有條不紊地進(jìn)行。414.2.5核酶核酶：RNA催化劑兩類(lèi)：催化分子內(nèi)的反應(yīng)，即分子的一部分與另一部分反應(yīng)，例如RNA的一段在該分子內(nèi)改換位置催化分子間的反應(yīng)，催化別的分子的反應(yīng)。424.3物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)4.3.1膜的選擇性源于其分子組成1.脂雙層烴類(lèi)C02氧2.轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（膜內(nèi)在蛋白質(zhì)）葡萄糖氨基酸什么決定物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)方向呢434.3.2被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)是穿過(guò)膜的擴(kuò)散擴(kuò)散：分子因其所帶動(dòng)能自由運(yùn)動(dòng)而造成的。被動(dòng)運(yùn)輸：物質(zhì)順濃度梯度而穿過(guò)膜擴(kuò)散的作用如進(jìn)行細(xì)胞呼吸的細(xì)胞。44問(wèn)題一種溶液中有多種溶質(zhì)存在，某種物質(zhì)穿過(guò)膜的擴(kuò)散與什么有關(guān)？是任何順濃度梯度存在的物質(zhì)都能順利的穿過(guò)膜嗎？水是如何出入細(xì)胞的？454.3.3滲透是水的被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)高滲溶液：兩種溶質(zhì)相同而濃度不同的溶液。濃度較高的溶液叫高滲溶液。如：將細(xì)胞（或生物體）浸入某種溶液中時(shí)，水從細(xì)胞向外部滲出，這種溶液顯示高滲性，稱(chēng)為高滲溶液。

等滲溶液

滲透現(xiàn)象osmosis

（參見(jiàn)P58圖4.7）水分從水勢(shì)高的系統(tǒng)通過(guò)半透膜向水勢(shì)低的系統(tǒng)移動(dòng)的現(xiàn)象。461無(wú)壁細(xì)胞的水分平衡

47湖泊中鹽分的增加會(huì)殺死其中的動(dòng)物。大多數(shù)陸生動(dòng)物的細(xì)胞周?chē)囊后w與細(xì)胞中的液體是等滲的。其他的則有特殊的調(diào)節(jié)。如草履蟲(chóng)生活在低滲的池水中，它的質(zhì)膜對(duì)水的透性小，具有伸縮泡（可排水）48海水為什么不能喝海水中各種物質(zhì)濃度太高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，如果大量飲用，會(huì)導(dǎo)致某些元素過(guò)量進(jìn)入人體，影響人體正常的生理功能，嚴(yán)重的還會(huì)引起中毒。原來(lái)，人體為了要排出100克海水中含有的鹽類(lèi)，就要排出150克左右的水分。所以，飲用了海水的人不僅補(bǔ)充不到人體需要的水分，反而脫水加快，最后造成死亡。海水經(jīng)過(guò)淡化處理后是可以飲用的。492有壁細(xì)胞的水分平衡植物細(xì)菌藻類(lèi)真菌50滲透現(xiàn)象是集流和擴(kuò)散的綜合結(jié)果。集流（bulkflow)：濃度差和壓力差造成的一群離子或分子的集體流動(dòng)?；瘜W(xué)勢(shì)（chemicalpotential）

：每摩爾物質(zhì)中自由能的多少。自由能（freeenergy）：在溫度不變的情況下可用于做功的能量。水勢(shì)（waterpotential）

：一個(gè)體系中水的化學(xué)勢(shì)。純水的水勢(shì)在1大氣壓和0℃下規(guī)定為0.細(xì)胞的水勢(shì)是由滲透勢(shì)和壓力勢(shì)組成的。ψw=ψπ+ψp滲透勢(shì)（ψπ）：由于溶質(zhì)顆粒的存在而使水的自由能降低導(dǎo)致水勢(shì)降低的部分。負(fù)值壓力勢(shì)（ψp）：由于細(xì)胞壁壓力的存在而增加的水勢(shì)。正值0負(fù)值514.3.4專(zhuān)一的蛋白質(zhì)使被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)易化易化擴(kuò)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(xì)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,不消耗ATP進(jìn)入膜內(nèi)的一種運(yùn)輸方式。52轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白

1特點(diǎn)：專(zhuān)一性，飽和性，抑制2類(lèi)型：通道蛋白和門(mén)控通道（1）通道蛋白：是一類(lèi)橫跨細(xì)胞膜,能使適宜大小的分子及帶電荷的分子通過(guò)簡(jiǎn)單的自由擴(kuò)散運(yùn)動(dòng),從質(zhì)膜的一側(cè)轉(zhuǎn)運(yùn)到另一側(cè)的蛋白質(zhì)。

包括兩種：水通道蛋白和離子通道蛋白

（2）門(mén)控通道：帶有”閘門(mén)”的通道5354554.3.5主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)是逆濃度梯度的轉(zhuǎn)運(yùn)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)維持細(xì)胞內(nèi)部某種小分子或離子的濃度高于某環(huán)境中的濃度。物質(zhì)逆濃度梯度運(yùn)輸，需載體蛋白，消耗能量5657鈉鉀泵58跨

膜

運(yùn)

輸

59生電泵：使膜兩側(cè)產(chǎn)生電壓的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白質(zhì)子泵：能逆濃度梯度轉(zhuǎn)運(yùn)氫離子通過(guò)膜的膜整合糖蛋白，質(zhì)子泵在泵出氫離子時(shí)造成膜兩側(cè)的pH梯度和電位梯度。協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)：兩種化學(xué)物質(zhì)的協(xié)同穿膜運(yùn)動(dòng)，該兩溶質(zhì)分子的同時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)是由單個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白完成的。分為反向轉(zhuǎn)運(yùn)和同向轉(zhuǎn)運(yùn)兩類(lèi)。60質(zhì)子泵

ATP驅(qū)動(dòng)質(zhì)膜上的H+-ATP將細(xì)胞內(nèi)側(cè)的H+向細(xì)胞外泵出。ATP酶稱(chēng)為一種致電泵(electrogenicpump)6162溶質(zhì)是經(jīng)通道蛋白還是經(jīng)載體蛋白轉(zhuǎn)運(yùn),二者區(qū)別通道蛋白載體蛋白沒(méi)有飽和現(xiàn)象有飽和現(xiàn)象（結(jié)合部位有限）順電化學(xué)勢(shì)梯度轉(zhuǎn)運(yùn)順電化學(xué)勢(shì)梯度也可逆電化學(xué)梯度轉(zhuǎn)運(yùn)被動(dòng)吸收被動(dòng)吸收或主動(dòng)吸收轉(zhuǎn)運(yùn)載體結(jié)合位點(diǎn)的飽和，使呈現(xiàn)速率達(dá)飽和狀態(tài)（Vmax）在理論上，通過(guò)通道的擴(kuò)散速率是與運(yùn)轉(zhuǎn)溶質(zhì)或離子的濃度成正比的，跨膜的電化學(xué)勢(shì)梯度差成正比。634.3.6胞吞和胞吐轉(zhuǎn)運(yùn)大分子大分子和顆粒進(jìn)入和排出細(xì)胞

胞吞和胞吐作用

——生物大分子或顆粒物質(zhì)的運(yùn)輸胞吞（圖4.12）吞噬偽足如巨噬細(xì)胞胞飲液體小滴變形蟲(chóng)受體介導(dǎo)的胞吞有被小窩64654.4光合作用指光合生物吸收太陽(yáng)能，并將其轉(zhuǎn)變成有機(jī)化合物中化學(xué)能的過(guò)程。

光合生物：綠色植物、藻類(lèi)：

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

紫硫細(xì)菌：

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

氫細(xì)菌：

CO2+2H2(CH2O)+H2O664.4.1.光合作用引論

1光合作用的發(fā)現(xiàn)干土五年后澆水五年后柳樹(shù)長(zhǎng)大，重量增加了約75千克，而土壤的重量?jī)H減少了60克17世紀(jì)中葉Helmont水？67實(shí)驗(yàn)的結(jié)論和存在的缺點(diǎn)

結(jié)論：所有植物的物質(zhì)都來(lái)自水，而不是土壤。

或者說(shuō)：小樹(shù)重量的增加僅僅由水所引起的。

缺點(diǎn)：沒(méi)有考慮到空氣中氣體的可能影響。68普列斯特萊實(shí)驗(yàn)

1772年，JosephPriestley首次報(bào)導(dǎo)了有關(guān)氣體參與光合作用的證據(jù)。

他的實(shí)驗(yàn)是讓一支蠟燭在蓋有薄荷枝條的玻璃罩內(nèi)燃燒熄滅。結(jié)論：“惡化”，“凈化”。缺點(diǎn)：植物并不總是使空氣凈化69普列斯特萊實(shí)驗(yàn)蠟燭任其燃燒直至熄滅沒(méi)有蠟燭沒(méi)有植物蠟燭能再次點(diǎn)燃老鼠活著植物死亡蠟燭不能燃燒老鼠死亡間隔幾天間隔幾天間隔幾天70

后來(lái)，JanIngenhousz,只有植物綠色部分受光照才能“凈化”被“惡化”空氣。

20世紀(jì)發(fā)現(xiàn)光合作用實(shí)質(zhì)。6CO2+12H2OC6H12O6+6O2+6H2O綠色植物光711941年同位素示蹤C(jī)O2+H218OCH2O+18O2

證明：H2O光解放出O2722光合作用概述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(xì)胞器類(lèi)囊體膜：光反應(yīng)基質(zhì)：碳反應(yīng)發(fā)生部位73葉綠體的基本結(jié)構(gòu)被膜基質(zhì)(間質(zhì))類(lèi)囊體(片層)74類(lèi)囊體

類(lèi)囊體分為二類(lèi)：基質(zhì)類(lèi)囊體

又稱(chēng)基質(zhì)片層，伸展在基質(zhì)中彼此不重疊；基粒類(lèi)囊體或稱(chēng)基粒片層，可自身或與基質(zhì)類(lèi)囊體重疊，組成基粒。堆疊區(qū)片層與片層互相接觸的部分，非堆疊區(qū)

片層與片層非互相接觸的部分。75一

光反應(yīng)

（Lightreaction）通過(guò)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)能并產(chǎn)生氧氣，形成ATP和NADPH的過(guò)程。在類(lèi)囊體膜上進(jìn)行包括原初反應(yīng)、電子傳遞和光合磷酸化4.4.2-4.4.3光合作用的過(guò)程：76一光反應(yīng)

原初反應(yīng)

指從光合色素分子被光激發(fā)到引起第一個(gè)光化學(xué)反應(yīng)為止的過(guò)程。

包括：光能的吸收和傳遞光化學(xué)反應(yīng)77

1光能吸收與傳遞（1）葉綠素對(duì)光的吸收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

類(lèi)胡蘿卜素：葉黃素、胡蘿卜素78吸收光譜：一種物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸收率。79光波動(dòng)性波長(zhǎng)不同的光可見(jiàn)光

葉綠素：640－660nm紅光、430－450nm藍(lán)紫光吸收最強(qiáng)

類(lèi)胡羅卜素：吸收帶在400－500nm藍(lán)紫光80光粒子性粒子光子

具有能量波長(zhǎng)越短能量越多81

下圖是四種色素的對(duì)光的吸收情況：82640～660nm的紅光430～450nm的藍(lán)紫光葉綠素a在紅光區(qū)的吸收峰比葉綠素b的高，藍(lán)紫光區(qū)的吸收峰則比葉綠素b的低。對(duì)橙光、黃光吸收較少，尤以對(duì)綠光的吸收最少。葉綠素吸收光譜有兩個(gè)強(qiáng)吸收峰區(qū)83植物體內(nèi)不同光合色素對(duì)光波的選擇吸收是植物在長(zhǎng)期進(jìn)化中形成的對(duì)生態(tài)環(huán)境的適應(yīng)，這使植物可利用各種不同波長(zhǎng)的光進(jìn)行光合作用。類(lèi)胡蘿卜素的吸收光譜類(lèi)胡蘿卜素吸收帶在400～500nm的藍(lán)紫光區(qū)基本不吸收黃光，從而呈現(xiàn)黃色。類(lèi)胡蘿卜素除吸收和傳遞光能以外,還可穩(wěn)定質(zhì)體中的葉綠素分子,防止其自身氧化或被陽(yáng)光破壞。

84葉綠素a葉綠酸的酯葉綠醇分子內(nèi)具有許多共軛雙鍵，能捕獲光能，捕獲光能能在分子間傳遞甲醇85色素吸收光的實(shí)質(zhì)色素分子中的電子得到了光子中的能量從基態(tài)到激發(fā)態(tài)，使光子能量轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能8687作用中心概念：將光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的膜蛋白復(fù)合體組成：一個(gè)葉綠素a、原初電子受體、蛋白質(zhì)等機(jī)制：88光系統(tǒng)組成作用中心天線(xiàn)色素電子載體蛋白質(zhì)89葉綠體中的兩類(lèi)光系統(tǒng)（PSⅠ和PSⅡ）

PSⅡ光吸收高峰在P680紅光

PSⅠ光吸收高峰在P700偏黃橙光90（2）電子傳遞與光合磷酸化

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)生的高能電子推動(dòng)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(dòng)力勢(shì)，啟動(dòng)光合磷酸化，形成ATP91I電子傳遞

在葉綠體類(lèi)囊體上的光合鏈進(jìn)行

光合鏈：定位在光合膜上，由多個(gè)電子傳遞體組成的電子傳遞軌道。

光合鏈：在類(lèi)囊體膜上的PSⅡ、PSI之間幾種排列緊密的電子傳遞體完成電子傳遞的總軌跡

929394在"Z"鏈的起點(diǎn),H2O是最終的電子供體;在"Z"鏈的終點(diǎn),NADP+是電子的最終受體。在整個(gè)鏈只有兩處(P680→P680*,P700→P700*)是逆氧化還原電位梯度,需光能推動(dòng)的需能反應(yīng)。

9596II光合磷酸化

在光合作用中由光驅(qū)動(dòng)并貯存在跨類(lèi)囊體膜的質(zhì)子梯度的能量把ADP與Pi合成ATP的過(guò)程

9798光合磷酸化機(jī)理

傳遞中的能量將氫離子從葉綠體基質(zhì)泵到類(lèi)囊體腔中，造成質(zhì)子梯度，質(zhì)子不能自由的通過(guò)類(lèi)囊體膜，只有通過(guò)膜中的ATP酶才能順濃度梯度到葉綠體基質(zhì)，氫離子流經(jīng)ATP酶便會(huì)引起ATP的合成991氧化劑1001光合碳還原循環(huán)（卡爾文循環(huán)）

植物利用光反應(yīng)中形成的ATP、NADPH將CO2轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的碳水化合物（丙糖磷酸）的過(guò)程。

發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中。

C3途徑：羧化階段；還原階段；再生階段C3植物：直接利用空氣中的二氧化碳進(jìn)行的光合作用的植物。如：水稻、小麥、大豆、果樹(shù)和蔬菜二碳反應(yīng)101卡爾文循環(huán)（Calvincycle）是所有植物光合作用碳同化的基本途徑6PGA6GAP輸出1分子GAP（細(xì)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102羧化階段：

指進(jìn)入葉綠體的CO2與受體RuBP結(jié)合，并水解產(chǎn)生PGA的過(guò)程.

3RuBP+3CO2+3H2O6PGA+6H+

RuBP：核酮糖－1,5－二磷酸PGA：3－磷酸甘油酸rubisco核酮糖二磷酸縮化酶103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)，需要能量最多6PGA+6ATP+6NADPH+6H+

再生階段：

指由甘油醛－3－磷酸重新形成RuBP過(guò)程。

6GAP+6ADP+6NADP+

+6Pi104

光合作用過(guò)程中根據(jù)能量轉(zhuǎn)變的性質(zhì)：

原初反應(yīng):光能電能

電子傳遞與光合磷酸化：電能

碳同化：活躍化學(xué)能穩(wěn)定化學(xué)能3CO2+3H2O+3RUBP+9ATP+6NADPHPGA+6NADP++9ADP+9Pi活躍化學(xué)能105光吸收光能天線(xiàn)色素傳遞光能O2

ADP+Pi

CO2中心色素奪取

e-分解

H2OH+

ATP

酶酶NADPHNADPC3

C5酶酶CO2

還原多種酶催化固定失e-光能轉(zhuǎn)換成電能電能轉(zhuǎn)換成活躍化學(xué)能活躍化學(xué)能轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定化學(xué)能1106光呼吸光呼吸：植物的綠色細(xì)胞在光照下有吸收氧氣,釋放CO2的反應(yīng)。Rubisco既可催化羧化反應(yīng)，又可以催化加氧反應(yīng)，即CO2和O2競(jìng)爭(zhēng)Rubisco同一個(gè)活性部位。Rubisco是進(jìn)行羧化還是加氧，取決于外界CO2濃度與O2濃度的比值。

光呼吸的結(jié)果是產(chǎn)生一種二碳化合物乙醛酸，然后植物又將這種化合物分解為二氧化碳和水。2C4植物和光呼吸107C4植物玉米、高粱、甘蔗等近2000種植物C3植物光合細(xì)胞主要為葉肉細(xì)胞C4植物光合細(xì)胞有葉肉細(xì)胞和維管束鞘細(xì)胞強(qiáng)光、高溫、干燥條件光合速率C4植物大于C3植物108C4植物高梁甘蔗粟(millet)的穗形,“谷子”，去皮后稱(chēng)“小米”莧菜玉米109葉肉細(xì)胞鞘細(xì)胞110C3植物和C4植物葉片結(jié)構(gòu)特點(diǎn)C3植物C4植物維管束鞘細(xì)胞：圍繞維管束的一圈薄壁細(xì)胞。111維管束鞘細(xì)胞葉肉細(xì)胞細(xì)胞大小是否含葉綠體排列是否含葉綠體C3植物C4植物小柵欄組織海綿組織“花環(huán)狀”地圍繞在維管束鞘細(xì)胞的外面不含大含沒(méi)有基粒的葉綠體，葉綠體數(shù)多、個(gè)體大含有含有C3植物和C4植物葉片結(jié)構(gòu)特點(diǎn)112C3植物和C4植物項(xiàng)目

C3

植物

C4

植物定義光合作用CO2固定的碳僅轉(zhuǎn)移到C3中的植物光合作用CO2固定的碳首先轉(zhuǎn)移到C4中，然后轉(zhuǎn)移到C3中的植物葉片結(jié)構(gòu)區(qū)別維管束鞘細(xì)胞不含葉綠體細(xì)胞比較大，含沒(méi)有基粒的葉綠體，數(shù)多、個(gè)體大葉肉細(xì)胞排列疏松，都含葉綠體含葉綠體，部分葉肉細(xì)胞與維管束鞘細(xì)胞共同圍繞著維管束

舉例小麥、水稻玉米、甘蔗113葉肉細(xì)胞中的葉綠體維管束鞘細(xì)胞中的葉綠體C4植物光合作用特點(diǎn)示意圖C3途徑和C4途徑CO2NADPHNADP+ATPADP+Pi（CH2O）多種酶參加催化C52C3CO2C4C3(PEP)（丙酮酸）C4ADP+PiATPC3酶114C4途徑可分四個(gè)階段：

葉肉細(xì)胞中

PEP＋CO2

草酰乙酸

蘋(píng)果酸從葉肉細(xì)胞到鞘細(xì)胞中，蘋(píng)果酸脫羧，放出CO2，生成丙酮酸，CO2進(jìn)入C3途徑

丙酮酸回到葉肉細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)镻EP胞間連絲鞘細(xì)胞蘋(píng)果酸PEP羧化酶蘋(píng)果酸脫氫酶含四個(gè)碳原子的二羧酸115C4植物固定碳的模式葉肉細(xì)胞維管束鞘細(xì)胞

CO2CO2PEP草酰乙酸蘋(píng)果酸蘋(píng)果酸丙酮酸CO2卡爾文循環(huán)丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸1164、影響光合作用因素

光（光飽和點(diǎn)）P77

CO2

溫度（25度）117練習(xí)1）C4植物光合作用過(guò)程中的重要特點(diǎn)是（）

A、既有C4途徑又有C3途徑

B、只有C4途徑?jīng)]有C3途徑C、先進(jìn)行C3途徑后進(jìn)行C4途徑

D、只有C3途徑?jīng)]有C4途徑

A118練習(xí)2）C4植物具有較強(qiáng)光合作用的原因是有關(guān)的一種酶能催化（）A、PEP固定較低濃度CO2

B、C5化合物與CO2結(jié)合C、NADPH還原C3生成有機(jī)物

D、特殊狀態(tài)的葉綠素a將光能轉(zhuǎn)換成電能A119練習(xí)3）C4植物與C3植物相比，其發(fā)生光合作用的場(chǎng)所為（）

A、只發(fā)生在葉肉細(xì)胞葉綠體中

B、只發(fā)生在維管束鞘細(xì)胞葉綠體中C、葉肉細(xì)胞和維管束鞘細(xì)胞的葉綠體中

D、葉肉細(xì)胞和導(dǎo)管細(xì)胞的葉綠體中C120練習(xí)4）下列植物中屬于C4植物的是（）

A、水稻B、小麥C、高粱D、菜豆C1211、呼吸作用的概念：生活細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)物在酶的參與下逐步氧化并釋放能量的過(guò)程。4.5呼吸作用122

有機(jī)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

纖維素氧溫度光和熱（可燃物）

生物體也進(jìn)行類(lèi)似的反應(yīng)（C6H12O6）n+O2nCO2+nH2O+能量

淀粉氧酶ATP

（氧化底物）123

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(jī)物氧化釋放出能量。

有哪些不同？

A、生物體內(nèi)氧化比燃燒過(guò)程緩慢的多，不是猛然地發(fā)出光和熱。

B、生物體內(nèi)氧化在水環(huán)境中進(jìn)行。

C、生物體內(nèi)的氧化由酶催化。

D、生物體內(nèi)氧化分步驟進(jìn)行，產(chǎn)生能量貯存在A(yíng)TP中。124

生物體內(nèi)氧化分步驟進(jìn)行淀粉葡萄糖丙酮酸CO2+H2OATP1252、呼吸作用類(lèi)型

有氧呼吸：

指生活細(xì)胞利用分子氧，將某些有機(jī)物質(zhì)徹底氧化分解，形成CO2和H2O,同時(shí)釋放能量的過(guò)程。

C6H12O6+6O26CO2+6H2O＋能量

無(wú)氧呼吸

指生活細(xì)胞在無(wú)氧條件下，把某些有機(jī)物分解成為不徹底的氧化產(chǎn)物，同時(shí)釋放能量的過(guò)程。

C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量酶酶126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)生二氧化碳和水快跑:細(xì)胞將葡萄糖分解成乳酸和二氧化碳1273、呼吸作用的過(guò)程：一般可分為三個(gè)主要階段：以葡萄糖為例

糖酵解(EMP)

三羧酸循環(huán)(TCA)

電子傳遞鏈(electrontransportchain)1284、與葡萄糖氧化分解產(chǎn)生能量有關(guān)的三條代謝途徑

A、

糖酵解途徑

六個(gè)碳的葡萄糖分解為兩個(gè)三碳的丙酮酸，凈得兩個(gè)ATP，同時(shí)還產(chǎn)生NADH。

糖酵解途徑在無(wú)氧情況下進(jìn)行129(1)糖酵解（EMP途徑）己糖分解成丙酮酸的過(guò)程

反應(yīng)進(jìn)行部位：細(xì)胞質(zhì)

特點(diǎn)：不需O2的參與由特定的酶催化

130葡萄糖

C-C-C-C-C-C葡萄糖-6-磷酸C-C-C-C-C-C-PATPADP

果糖-6-磷酸C-C-C-C-C-C-P果糖1,-6-二磷酸C-C-C-C-C-C-PATPADP磷酸甘油醛(2分子)磷酸二羥丙酮2NAD+2Pi2NADH+2H+1,3-二磷酸甘油酸(2分子)

酰基磷脂具有高能磷酸集團(tuán)

1、消耗

ATP2分子細(xì)質(zhì)準(zhǔn)備階段氧化磷酸化1313-磷酸甘油酸（2分子）2ADP2ATP2磷酸甘油酸（2分子）磷酸烯醇式丙酮酸（2分子）丙酮酸（2分子）2ADP2ATP2、產(chǎn)生

ATP4分子放能階段132限速酶?不可逆，需要能量133134高能化合物底物水平磷酸化135高能磷酸化合物底物水平磷酸化136

總反應(yīng)式：

葡萄糖+2ADP+2Pi+2NAD+

2丙酮酸+2ATP+2NADH+2H++2H2O

糖酵解過(guò)程中：

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

2個(gè)分子的NAD+被還原，產(chǎn)生了2個(gè)NADH+H+137底物水平磷酸化在磷酸化過(guò)程中，相關(guān)的酶將底物分子上的磷酸基團(tuán)直接轉(zhuǎn)移到ADP分子上138糖酵解生理意義

是無(wú)氧呼吸（長(zhǎng)跑）和有氧呼吸的共同途徑

糖酵解最終產(chǎn)物丙酮酸可通過(guò)各種代謝途徑生成不同物質(zhì)

是厭氧生物糖分解和某些細(xì)胞獲取能量的主要方式（紅細(xì)胞）

多數(shù)反應(yīng)均可逆轉(zhuǎn)，為糖異生作用提供了基本途徑1、3、9139B、

檸檬酸循環(huán)

部位：線(xiàn)粒體基質(zhì)內(nèi)

特點(diǎn)：需要氧參與和多種酶的催化

過(guò)程：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(guò)程140糖酵解是在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行的，丙酮酸經(jīng)過(guò)擴(kuò)散作用進(jìn)入線(xiàn)粒體。丙酮酸首先變?yōu)橐阴］o酶A才能進(jìn)入檸檬酸循環(huán)。

141TCA循環(huán)過(guò)程（9步反應(yīng)）

丙酮酸在有氧條件下進(jìn)入線(xiàn)粒體，氧化脫羧形成2碳單位，2碳單位與輔酶A（CoASH）結(jié)合成為活化的乙酰CoA；釋放出1分子CO2，同時(shí)發(fā)生NAD的還原,形成NADH。C3H4O3+NAD++CoA.SHCH3CO.S.COA+CO2+NADH+H+

丙酮酸