生命活动的能量来源？

1. 生命活动的能量来源？ 能量 物质 ATP 伴随能量转化的物质循环？ ？？？

2. 生命活动中的能量与代谢 1、生物体与环境的物质、能量交换 能量的来源 物质的来源 2、细胞内物质和能量的转化 物质/能量的载体 　　合成代谢与分解代谢 细胞“燃烧”能源物质的基本过程： 你知道这些名词的含义吗？ 光合作用、光反应、暗反应、固氮作用、呼吸作用 糖酵解、发酵、三羧酸循化、氧化磷酸化 代谢：　英文metabolism 物质的转化：无机物与有机物间，有机物之间，小分子与大分子间

3. 从能量与代谢的观点来看生命活动 环境 （能量：化学能／光能 　物质：碳源／氮源．．．） 代谢：化学反应的总称 催化 酶 生物体 自身物质 化学能（高能磷酸键、高能电子） 代谢废物 运动、能量耗散

4. 化学能：放能反应 热力学第一定律： 总能量守恒 第二定律：自发过程朝总自由能降低的方向进行

5. 氧化还原反应与能量 电子受体 氧化还原电位 电子从低氧化还原电位的物质传递到高电位的物质时，放出能量 反之，将电子从高氧化还原电位的物质传递到低电位的物质时，需要吸收能量。

6. 生物体与环境的物质与能量交换 依赖光能 （被还原） （如CO2，NAD+） ATP 电子受体 光照 e 光照 ADP+Pi 电子供体 （被氧化） （如H2O） 依赖化学能 电子供体 e 电子受体 +能量

7. 同时考虑物质、能量的来源 异养生物（以有机物为碳源） 自养生物（以二氧化碳为碳源）

8. 生物体可以利用不同的电子供体

9. 化学能异养生物：Lithotrophic Bacteria吃岩石的细菌　 Nitrifying Bacteria： NH3 + 1 1/2 O2               HNO2 + H2O

10. 不需要太阳能的深海生态系统 深海火山口 Black smoker Symbiotic bacteria Giant tube worm

11. 部分微生物所利用的能源物质

12. 细胞内物质和能量的转化 物质 能量 ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ Ｏ２ ＡＴＰ ＮＡＤＨ 小分子 分解代谢 合成代谢 生物大分子

13. 需氧生物与厌氧生物 产能反应是否以氧为最终电子受体 需氧生物 强迫性需氧Obligate aerobes 条件性需氧Facultative anaerobes 厌氧生物 强迫性厌氧

14. 有的微生物在其细胞呼吸中不以氧为最终电子受体有的微生物在其细胞呼吸中不以氧为最终电子受体

15. 氧循环、碳循环与能量转化 • 光能自养生物：太阳能转化为化学能（通过还原碳） • 化学能异养生物：通过氧化含碳化合物获得能量

16. NADH作为通用的电子/能量载体

17. 以高能磷酸键形势储存能量

18. 分解代谢

19. 合成代谢

20. 合成／分解代谢：共同的中间分子，作为物质／能量的载体合成／分解代谢：共同的中间分子，作为物质／能量的载体 乙酰辅酶A 丙酮酸 （CH3COCOOH） 辅酶A

21. 分解代谢的总体框架

22. 分解代谢： 第一步：大分子水解为单体 蛋白质 20种氨基酸 多糖 单糖 脂类 甘油和脂肪酸

23. 第二步：单体化解为更简单的代谢中间物 Alpha-酮酸，进入三羧酸循环或生成丙酮酸或乙酰辅酶A 氨基酸 脱氨 葡萄糖 丙酮酸 甘油 丙酮酸 乙酰辅酶A 脂肪酸 丙酮酸转化为乙酰辅酶A

24. 第三步：乙酰辅酶A的燃烧

25. 葡萄糖的利用:糖酵解途径 发生在细胞质中的9步反应。 参与化合物：①葡萄糖，②ADP和磷酸，③NAD+。起始阶段还需要消耗2分子ATP 来启动。 糖酵解将六碳的葡萄糖分解成2个三碳的丙酮酸，2 H2O 净产生2个ATP，生成2分子NADH，糖酵解不需要氧参与。

26. 能量物质的燃烧：有氧呼吸与无氧呼吸（发酵）能量物质的燃烧：有氧呼吸与无氧呼吸（发酵） 有氧途径：NADH以氧作为电子的受体被氧化 发酵途径：NADH以有机代谢中间物作为电子受体被氧化

27. 发酵途径的通式

28. 乙醇发酵

29. 能量物质的燃烧：有氧呼吸与无氧呼吸（发酵）能量物质的燃烧：有氧呼吸与无氧呼吸（发酵） 有氧途径：NADH以氧作为电子的受体被氧化 发酵途径：NADH以有机代谢中间物作为电子受体被氧化

30. 有氧呼吸的总体框架

31. 有氧途径 • Krebs循环 三羧酸循环（TCA) 柠檬酸循环 • 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ATP。 • Krebs循环也是放能反应过程

32. 三羧酸循环特点 1) 乙酰辅酶A参于 2）丙酮酸脱羧产生1分子NADH 3) 2次脱羧, 产生2个C02 4）3次NAD+, 1次FAD+还原，产生3 • 分子NADH，1分子FADH 5）伴有一次底物磷酸化，产生1 分子ATP 6) 反应在线粒体基质中进行

33. 丙酮酸脱氢酶复合物

34. NADH载有的能量如何被转化为ATP？ 电子传递链与氧化磷酸化 • 化学渗透学说 1961年，英国科学家Mitchell提出化学渗透学说由此荣获1978年的诺贝尔奖。 • 当线粒体内膜上的呼吸链进行电子传递时，电子能量逐步降低，脱下的H+质子便穿过膜从线粒体的基质进入到内膜外的腔中，造成跨膜的质子梯度（浓度差），导致化学渗透发生，即质子顺梯度从外腔经内膜通道（ATP合成酶）而返回到线粒体的基质中，所释放的能使ADP与磷酸结合生成ATP。

35. 电子传递链：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，每分子NADH产生3分子ATP

36. 质子梯度驱动ATP的合成。ATP合成酶由暴露在线粒体基质中的F1单元、与膜结合的Fo单元组成质子梯度驱动ATP的合成。ATP合成酶由暴露在线粒体基质中的F1单元、与膜结合的Fo单元组成

37. F1的三维空间结构。它由三个alpha、三个beta、一个gamma亚基构成F1的三维空间结构。它由三个alpha、三个beta、一个gamma亚基构成 F1催化ATP合成的模型

38. 由F1单元组成的分子马达：实验观察到ATP水解与gamma亚基旋转的耦合由F1单元组成的分子马达：实验观察到ATP水解与gamma亚基旋转的耦合

39. ATP水解与gamma亚基旋转的耦合

40. F1单向旋转的模型

41. Fo与F1间的耦合（模型）

42. 质子跨膜运动推动Fo的a亚基绕C12的转动

43. 细胞“燃烧”一分子葡萄糖产生多少ATP？ • 葡萄糖中大约40-50%的能量被转化储存在ATP中，而汽车发动机只有15-25%转化为动能，细胞呼吸的产能效率高。

44. 呼吸作用受到的调控：反馈调控

45. 外部信号的调控作用 双功能酶 激素 --〉CAMP--〉

46. 代谢失调与疾病 例： 糖元 Cause of Pompe disease.....Pompe disease is caused by a complete or partial deficiency of the lysosomal enzyme, alpha-glucosidase. This enzyme is necessary to break down glycogen and to convert it into glucose. Without this enzyme, glycogen, a thick sticky substance, accumulates in the lysosomes (sacs within the muscle cells) and leads to severe muscle degradation. It predominately affects the heart, skeletal, and respiratory muscles of the patient. 葡萄糖

47. Galatosemia 半乳糖 Galactosemia is an inherited disorder。It occurs at a rate of approximately 1 out of 60,000 births. There are 3 forms of the disease -- galactose-1 phosphate uridyl transferase deficiency (classic galactosemia) and deficiency of galactose kinase or galactose-6-phosphate epimerase. Of these, the galactose-1-phosphate transferase deficiency is the most severe (and more common). People with galactosemia are unable to fully metabolize the simple sugar galactose. Galactose makes up half of the sugar, called lactose, that is found in milk. Lactose is called a disaccharide (di meaning 2 and saccharide meaning sugar) since lactose is made up of two sugars, galactose and glucose, bound together.

48. MSUD is a metabolic disorder which affects the metabolism of the branched chain amino acids (BCAAs) leucine, isoleucine, and valine. The BCAAs are essential amino acids and must be obtained from dietary protein.When more protein is consumed than is needed for growth, the branched chain amino acids are degraded to generate energy. Breakdown of these amino acids involves a series of chemical reactions mediated by an enzyme system consisting of 6 components, each manufactured under the direction of a different gene. In MSUD, one or several of these genes is mutated, resulting in an inefficient enzyme complex and affecting the conversion of BCAAs to energy. The affected enzyme (branched chain keto-acid dehydrogenase complex) normally catalyzes the second step of the degradation, a step which is shared by all three BCAAs. Because the degradation cannot proceed in MSUD, metabolites accumulate to toxic levels and cause illness. The urine of affected children has a sweet odor resembling maple syrup (thus the name, maple syrup urine disease). In other parts of the world the sweet odor may be described as burnt sugar or Indian spice-like. The odor is from a derivative of isoleucine. 支链氨基酸 支链酮酸

49. ATP的产生 1、底物水平磷酸化

50. ATP的产生 2.氧化磷酸化 经过电子传递系统，NADH 被氧化，ATP被合成