4 细胞代谢

4 细胞代谢 细胞呼吸光合作用

4.1 能与细胞 熵：是系统的状态函数，是无序性的量度。一个系统中的各种自发过程总是朝着熵增大的方向进行的－热力学第二定律一个系统随着自发过程的进行，总是朝着无序性增大，有序性减少的方向发展的。但生物的发展却是有序性愈来愈高。细胞和生物不是孤立的系统，而是和外界紧密相连的开放系统？

一切大小事件，从星球的诞生到生物个体的死亡都遵循能量规律。一切大小事件，从星球的诞生到生物个体的死亡都遵循能量规律。

细胞中能的转换 ATP是细胞中的能量货币

生物氧化 A、生物氧化特点 • 在活体细胞中进行，需酶参加 • 温和条件 • 复杂的氧化还原过程 • 能量逐步释放，以ATP形式储存和转运

4.2 生命过程的催化剂 ——酶 • 酶是生物活体细胞产生，以蛋白质为主要成分，具催化功能的一类生物催化剂。

酶的作用特点 • 只催化热力学允许的反应 • 只加快反应速度，不改变反应平衡点 • 对正逆反应催化作用相同 • 降低反应活化能

酶的催化特点 • 反应条件温和 • 高效 • 专一 • 多样 • 受多因素影响

A+B+E C+D+E S+E SE P+E 邻近与定向酸碱催化共价催化底物形变微环境的影响酶的作用机制

酶的作用机制 酶底物酶-底物复合物酶+产物

酶的生理意义 • 生物体内绝大多数反应都在酶的作用下进行 • 各种反应的综合就是生命

许多因素影响酶的活性 温度 Ph 盐浓度 • 核酶 RNA 酶

4 . 3 细胞的穿膜运动 1、扩散 2、渗透 3、主动运输 4、内吞作用 5、外排

+ H2O 能量 H+ e- 4.4 生物氧化过程 O2- 代谢分子中间载体 O2

EMP（糖酵解）途径 EMP途径的概念 • 酵母等微生物生醇发酵，丙酮酸由丙酮酸脱羧酶催化，生成乙醛，在乙醇脱氢酶催化下，生成乙醇。 • 动物和人体不含丙酮酸脱羧酶，丙酮酸由乳酸脱氢酶催化，生成乳酸。

三羧酸循环 柠檬酸草酰乙酸异柠檬酸 3ATP 苹果酸 3ATP 草酰琥珀酸延胡索酸 CO2 α-酮戊二酸 1ATP 3ATP 2ATP 琥珀酰 CoA 琥珀酸 CO2 乙酰CoA 丙酮酸加入2C 定义：在有氧条件下，酵解产物丙酮酸被氧化分解成CO2和H2O,并以ATP形式贮备大量能量的代谢系统。

糖酵解 电子传递 2NADH 线粒体中进行 • 三羧酸循环（意义） • 提供能量，一分子葡萄糖经EMP和TCAc彻底氧化成H2O、CO2，可生成38个ATP 。 • 为其他物质的合成提供C骨架 • 沟通脂质、蛋白质等有机物代谢

ATP ADP +Pi NADH NAD+ 2H++1/2O2 H2O ATP 线粒体基质电子传递和氧化磷酸化电子传递链：由烟酰胺脱氢酶类、黄素蛋白类、铁硫蛋白、辅酶Q和细胞色素等五大载体组成。

电子传递链 FADH2 FAD 1ATP 1ATP 1ATP NADH NAD 氧化磷酸化复合物Ⅱ 复合物Ⅰ 复合物Ⅲ 复合物Ⅳ NADH经电子传递链产生3个ATP，FADH2产生2个ATP

外膜外膜外周空间内膜外周空间基质外周空间开始完成电子膜氢氧辅酶Q H2O TCAC 基质基质细胞中的电子传递链

ATP的特殊作用 • 有机分子+O2+ADP+Pi ATP+CO2 • ATP+H2O ADP+Pi+能量

ATP的特殊作用 机械能--运动化学能--合成渗透能--分泌吸收电能--生物电热能--体温光能--生物发光荧火虫 ATP是生物系统能量交换的中心

应用举例 ——运动与食物

代谢调控 生物大分子代谢联系

食物 消化系统多糖脂肪蛋白质糖甘油脂肪酸氨基酸氨基排泄系统电子传递氧化磷酸化电子传递氧化磷酸化电子传递氧化磷酸化电子传递氧化磷酸化乙酰辅酶A 三羧酸循环葡萄糖—三碳糖—丙酮酸分解 ATP 提供给各系统能量

A T P 三羧酸循环产生的酸葡萄糖合成丙酮酸—G3P—葡萄糖乙酰辅酶A 氨基氨基酸脂肪酸甘油糖多糖蛋白质脂肪合成细胞组织器官生物体

4.5 光合作用 十七世纪中叶，比利时医生的发现植物生长不是从土壤中来！英国牧师植物净化空气荷兰医生发现光的作用 (CH2O)+O2 (CH2O)+O2 C02+H2O C02+H2O

光反应－光解、氧气释放、ATP和NADPH的生成 光合作用碳反应－利用ATP和NADPH，将二氧化碳还原为糖光碳反应碳反应 ATP NADPH 碳反应光反应光反应光反应 CO2 (CH2O) H2O O2

光子光子光系统1 光系统2 NADPH 电子载体类囊体内部叶绿体基质光系统光系统1 光系统2

光伏电池产业 匡廷云，研究员，中国科学院院士，中国植物学会理事长。

思考题 人体细胞不会用核酸作为能源，为什么？

结束

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