细胞的新陈代谢PPT课件.ppt

第三章细胞的代谢 1 主要内容 一 细胞与能量二 呼吸作用三 光合作用 2 一 细胞与能量 生命活动需要能量生命存在要靠能量 生物本身不能创造新的能量生命世界能量的最初来源是光能能量的流动由多样化的生命过程完成代谢是化学物质和能量的转化过程物质和能量的转化在细胞内完成 3 一 生物有序性与自由能 自由能 一种能在恒温恒压下作功的能量 G H TSG 自由能 H 热含量 T 绝对温度 S 熵热力学第二定律 所有自发过程总是伴随自由能的降低 即熵的增加 系统的无序性增大 生物有序性生物 开放系统 与环境进行物质与能量的交换生命依靠能量的不断输入一直在与热力学第二定律作抗争 4 二 ATP的结构与功能 1 腺嘌呤核苷三磷酸 ATP ATP水解时 一个高能磷酸键断裂同时释放出能量ATP H20 ADP Pi G 33 44KJ mol 5 2 ATP的生成 6 7 8 9 10 二 细胞呼吸 1概念 呼吸作用是指生物从周围空气中吸入氧气 又向其中呼出二氧化碳的过程 是一种气体交换 细胞呼吸指细胞在有氧条件下从食物分子 主要是葡萄糖 中获得能量的过程 11 细胞呼吸是由一系列化学反应组成的一个连续完整的代谢过程每一步化学反应都需要特定的酶参与才能完成细胞呼吸的3个阶段 2细胞呼吸的化学过程 概述 12 发生在细胞质中的9步反应参与化合物 葡萄糖 ADP和磷酸 NAD 起始阶段还需要消耗2分子ATP来启动 但后期共产出4分子ATP 还形成高能化合物NADH 最终产物是丙酮酸糖酵解将六碳的葡萄糖分解成2个三碳的丙酮酸 净产生2个ATP 生成1分子NADH 糖酵解不需要氧参与 糖酵解 13 发生在线粒体中分解丙酮酸形成2分子CO2 8个H 3分子NADH和1分子FADH2 及1分子ATPKrebs循环也是放能反应过程 Krebs循环 14 电子传递链就是通过一系列的氧化还原反应 将高能电子从NADH和FADH2最终传递给分子氧 同时随着电子能量水平的逐步下降 高能电子所释放的化学能就通过磷酸化途径贮存到ATP分子中 电子传递链和氧化磷酸化 15 电子传递链又称呼吸链 主要成分是线粒体内膜上的蛋白复合物 这些复合物包含了一系列的电子传递体 电子传递链和氧化磷酸化 16 在有氧环境中 酵母细胞消耗氧气来分解葡萄糖并获得能量 同时产生二氧化碳在缺氧环境中 酵母菌将葡萄糖分解成酒精 乙醇 和二氧化碳在有氧环境中 食物分子被充分氧化 可产生比无氧环境更多的能量 4酵母菌的发酵作用 发酵是典型的细胞呼吸过程 17 生物大分子需要经过消化作用生成单体小分子的葡萄糖 氨基酸或脂肪酸等消化作用常常发生在细胞外 而不是在细胞质内 它是一种在酶作用下的水解过程 5其他营养物质的氧化 消化作用 18 氨基酸与脂肪酸的氧化是先转变为某种中间产物 然后进入糖酵解或三羧酸循环氨基酸脱氨变成三羧酸循环中的有机酸脂肪酸可以与辅酶A结合后氧化生成乙酰辅酶A而进入三羧酸循环甘油则可以转变为磷酸甘油醛进入糖酵解过程 蛋白质和脂肪的氧化 19 食物分子的氧化分解即细胞呼吸过程捕获能量食物分子的分解又为生物大分子的合成和细胞 组织和生物体的组成提供原料 营养物质的分解可提供生物分子合成的原料 20 三光合作用 21 光合作用的早期研究1642年比利时科学家Helmont 1770年英国牧师Priestley大玻璃罩老鼠蜡烛 显微镜气孔 22 23 一 光合作用的概念和意义 光合作用是指绿色植物和光合细菌利用光能把二氧化碳和水合成有机物的过程 CO2 H2O CH2O H2O O2 绿色植物 光 24 光合作用的意义 光合作用是绿色植物 主要在叶片中 吸收日光能量 利用二氧化碳和水 合成有机物质 并释放氧的过程 在这个过程中 无机物质 二氧化碳和水 被转化为有机物质 日光能转变为化学能 所产生的有机物质 主要是糖 葡萄糖等 被转变的化学能贮藏在有机物质中 25 光合作用的意义 光合作用所释放的氧是生物生存的必需条件 粮 棉 油 木材和其他农 林产品 都是光合作用的产物 光合作用是生物体内所有物质代谢和能量代谢的基础 在新陈代谢各个途径中它占有独特的地位 它对自然界的生态平衡和人类的生存都具有极为重大的意义 26 2020 1 8 27 二 光合器与光合色素光合器 叶肉细胞的叶绿体是光合作用的细胞器 28 叶绿体的结构 29 光合色素种类 叶绿素类 叶绿素a b c d类胡萝卜素 胡萝卜素 叶黄素藻胆素 藻红素 藻蓝素 30 叶绿素光合作用的色素 叶绿素a 叶绿素b 胡萝卜素 藻胆素叶绿素a启动光反应 31 问题 为什么植物都是绿色的 32 几种光合色素的吸收区域 叶绿素类 蓝紫光 红光叶绿素a和b对绿光吸收很少 故呈绿色 叶绿素a蓝绿色和叶绿素b呈黄绿色类胡萝卜素 只吸收蓝紫光不吸收红橙及黄光 故呈橙黄色和黄色藻胆素 主要吸收绿 橙光藻红素吸收绿光 藻蓝素吸收橙红光 33 三 光合作用过程 34 1原初反应 指叶绿素分子被光激发 到引起原初光化学反应的过程包括了光物理过程和光化学过程光能电能 35 光系统与光反应 光反应发生在类囊体膜上碳反应发生在叶绿体的基质中 36 2光合电子传递与光合磷酸化 37 38 非环路的光合磷酸化途径和电子传递链 39 3光合碳同化过程 40 卡尔文循环 C3途径 41 C3植物与C4植物叶结构的比较 42 C4植物玉米花环状维管束细胞的解剖结构图紧密的维管束鞘四周被大的维管束鞘细胞环绕包围 在这类作物中大的叶绿体分布在维管束鞘细胞的外围 维管束细胞被叶肉细胞包围 43 C4途径 44 C4植物 高梁 甘蔗田 粟 millet 的穗形 谷子 去皮后称 小米 苋菜 玉米 45 景天科植物酸代谢途径 CAM途径 景天科等植物有一个很特殊的CO2同化方式 夜间固定CO2产生有机酸 白天有机酸脱羧释放CO2 用于光合作用 这样的与有机酸合成日变化有关的光合碳代谢途径称为CAM途径 46 CAM植物 瓦松属 瓦松属1 47 剑麻 芦荟 落地生根 龙舌兰 绯牡丹 昙花 48 多肉质植物 鸡冠掌 红司 锦晃星 静夜 49 设想 50 有人幻想和设想 有朝一日 科学家将光