普通生物学细胞代谢

一磷酸腺苷ATP的结构简式：AP腺苷磷酸基PP高能磷酸键二磷酸腺苷三磷酸腺苷当前1页，总共33页。1酶能量A-P~P~P+H2OA-P~P＋Pi能量酶细胞分裂肌肉收缩矿质离子吸收……细胞呼吸光合作用ATP是新陈代谢所需能量的直接来源。ATP与ADP的相互转化：当前2页，总共33页。2二、酶酶(enzyme)是活细胞产生的具有催化作用的有机物。其中绝大多数酶是蛋白质少数是RNA。酶的来源酶的作用酶的化学成分降低活化能1、酶的定义当前3页，总共33页。3酶是一种生物催化剂（biocatalyst）当前4页，总共33页。4酶的应用当前5页，总共33页。5◆生物体需要的能量主要是通过代谢物在体内氧化而获得的。物质在生物体内经过氧化最后生成水和CO2并释放能量的过程，称为生物氧化(biologicaloxidation)；由于这一过程是在组织细胞内进行的，表现为细胞摄取O2而释放CO2，因此生物氧化又称为细胞呼吸(cellularrespiration)。三、细胞呼吸1、概述当前6页，总共33页。6◆生物氧化的一般过程：e-H+当前7页，总共33页。7当前8页，总共33页。8光合作用(photosynthesis)：可概括为含光合色素的植物和细菌，在日光下利用无机物物质(CO2、H2O、H2S等)合成有机物(如C6H12O6)，并释放氧气或其它物质(如S等)的过程。四、光合作用（一）概述蓝细菌绿色植物当前9页，总共33页。9

◆光合作用是地球上最大的有机合成反应。每天把大量光能转化为分子形式的化学能，并通过食物链为生物圈的其他成员所利用，是生态系统中的生产者。因此，光能是地球上几乎所有生物所需能量的最终来源。当前10页，总共33页。10光合作用的场所：叶绿体外膜类囊体基质内膜类囊体腔基粒当前11页，总共33页。11光合色素主要有三种类型：叶绿素(chlorophyll)(叶绿素a、叶绿素b为主)、类胡萝卜素(carotenoid)(包括胡萝卜素和叶黄素)和藻胆素(phycobilin)(主要有藻红蛋白、藻蓝蛋白、别藻蓝蛋白)。高等植物中含有前两类，藻胆素仅存在于藻类中。类囊体膜上分布有光合色素、电子传递体、ATP酶等。光合色素种类当前12页，总共33页。12C3C5光反应：必须有光才能进行，由光合色素将光能转变成化学能并形成ATP和NADPH，放出O2的过程。该反应在叶绿体基粒类囊体膜上进行。碳反应：有光无光都可进行，是利用ATP和NADPH的化学能使CO2还原成糖类等有机物的过程。该反应在叶绿体基质中进行。（二）光合作用过程当前13页，总共33页。13C3C5当前14页，总共33页。14

光反应为碳反应提供了NADPH、ATP；碳反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+。碳反应光反应项目联系能量转换物质变化条件部位ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能多种酶、CO2、ATP、NADPH叶绿体基质CO2+C52C3（CO2的固定）酶2C3（CH2O）

酶[H]ATP光能→ATP中活跃的化学能光、色素、酶、水叶绿体类囊体膜光合作用光反应与碳反应的区别ADP+Pi→ATP

H2O→2H++1/2O2+eNADP+还原为NADPH（C3的还原）当前15页，总共33页。15原初反应电子传递光合磷酸化H2O光e-、H+O2ADPATPNADP+NADPHCO2同化有机物CO2光反应阶段碳反应阶段H2O（三）光合作用的机理当前16页，总共33页。161、原初反应原初反应（primaryreaction）

指光能的吸收、传递和转换的过程，是光合色素吸收光能后所引起的光物理和光化学过程。光物理－光能的吸收、传递光化学－电子得失当前17页，总共33页。17①光能的吸收和色素分子激发态的形成光合单位(photosyntheticunit)：是指结合在类囊体膜上能进行光反应的最小结构单位。光合单位=聚光色素系统+作用中心，每个光合单位约含250--300个叶绿体色素分子。聚光色素(light-harvestingpigment)：又叫天线色素，只起吸收和传递光能的色素分子。作用中心色素(reactioncentrepigment)：少数的特殊状态的叶绿素a分子，有捕获和聚集光能，并将光能转换为电能的功能。当前18页，总共33页。18当前19页，总共33页。19②激发能的传递和作用中心对激发能的捕获当前20页，总共33页。20③光化学反应指作用中心色素分子吸收光能后所引起的氧化还原反应，也就是电荷分离，将光能转换为电能的过程。光D.P*.AD.P+.A-D+.P.A-光合作用的最终电子供体是水，最终电子受体为NADP+。P-作用中心色素、A-原初电子受体、D-原初电子供体当前21页，总共33页。21（1）两个光系统光系统I（photosystemI，简称PSI）：在类囊体膜的外侧，PSI的作用中心色素分子是P700。是长波光反应，其主要特征是NADP+的还原。光系统II（photosystemII，简称PSII）：在类囊体膜内侧。PSII的作用中心色素分子是P680。是短波光反应，其主要特征是H2O的光解和放氧。2、电子传递和光合磷酸化当前22页，总共33页。22（2）光合电子传递链

连接两个光系统以及H2O和NADP+之间的传递电子的物质，叫光合电子传递链，简称光合链。当前23页，总共33页。23光合膜上的电子与质子传递概况红线表示电子传递，黑线表示质子传递，蓝线质子越膜运输当前24页，总共33页。24光合磷酸化（photophosphorylation）：在光照条件下，叶绿体将ADP和无机磷(Pi)结合形成ATP的生物学过程。是光合细胞吸收光能后转换成化学能的一种贮存形式。在光合作用的光反应中，除了将一部分光能转移到NADPH中暂时储存外，还要利用另外一部分光能合成ATP，将光合作用与ADP的磷酸化偶联起来，这一过程称为光合磷酸化。（3）光合磷酸化当前25页，总共33页。25◆叶绿体进行光合磷酸化必须同时具备:(1)电子传递;(2)类囊体膜内外有质子梯度;(3)有活性的ATP酶。当前26页，总共33页。26◆卡尔文循环的产物不是葡萄糖，而是3-P-甘油醛(glyceraldehyd-3-phosphate,G3P)。一部分进一步合成葡萄糖，一部分再生出核酮糖二磷酸（ribulosebisphosphate,RuBP)。◆C3循环分为三个阶段:CO2的固定、氧化还原反应和RuBP(核酮糖二磷酸)的再生。◆C3植物：水稻、小麦、大豆以及许多种果树和蔬菜。

◆在卡尔文循环中,固定CO2产生的中间体是三碳的3-磷酸-甘油酸(3-phosphoglycericacid,3-PGA)，所以将CO2的这种固定途径称为C3途径，并将通过这种途径固定CO2的植物称为C3植物。3、二氧化碳同化（1）C3途径（C3pathway）当前27页，总共33页。273–-甘油醛

3--甘油酸

PP卡尔文循环

羧化还原RuBP再生rubisco◆C3循环：CO2的固定、氧化还原反应和RuBP的再生。当前28页，总共33页。28◆光呼吸（photorespiration）：卡尔文循环中的第一个酶rubisco有一个特点，就是能够固定O2，在CO2很少而O2很多的情况下，其固定氧气的作用非常显著，其结果是产生一种二碳化合物，然后植物又将这种二碳化合物分解为CO2和水。当前29页，总共33页。29◆C4途径：有一些植物对CO2的固定反应是在叶肉细胞的胞质溶胶中进行的，在磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的催化下将CO2连接到磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvate,PEP)上。形成四碳酸：草酰乙酸(oxaloacetate)，这种固定CO2的方式称为C4途径。◆C4途径也可分为三个阶段:CO2的固定、C4-二羧酸的转化和转移、PEP的再生◆C4植物：玉米，高粱，甘蔗。（2）C4途径(C4pathway)当前30页，总共33页。30

C3和C4

植物叶片结构特点C3植物C4植物当前31页，总共33页。31（3）景天科酸代谢途径（CAM）

C4和CAM途径都是C3途径的辅助形式，只能起固