1、General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。生命的化学基础生命的化学基础2细胞结构与细胞通讯细胞结构与细胞通讯3细胞的分裂和分化细胞的分裂和分化5第第1篇细篇细 胞胞1General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。4.1能与细胞能与细胞4.2 生物催化剂生物催化剂酶酶4.3细胞呼吸细胞呼吸4.4光合作用光合作用2General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。4.1能与细胞能与细胞 3G
2、eneral BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。物质代谢物质代谢能量代谢能量代谢同化作用同化作用异化作用异化作用合成物质合成物质贮存能量贮存能量分解物质分解物质释放能量释放能量新陈代谢新陈代谢新陈代谢新陈代谢是生物体内进行的化学变化的总称是生物体内进行的化学变化的总称是物质和能量变化的生命活动过程是物质和能量变化的生命活动过程4General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。化学能是活的生物体内最重要的能量形式。化学能是活的生物体内最重要的能量形式。细胞中能量转
3、化的效率不可能是细胞中能量转化的效率不可能是100%，总有，总有一部分转化为热的形式逃逸。一部分转化为热的形式逃逸。细胞代谢细胞代谢 吸能反应吸能反应 合成合成 放能反应放能反应 分解分解 5General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。能的利用能的利用6General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。ATP是细胞中常用的是细胞中常用的能量载体能量载体能量通货能量通货7General BiologyTianjin Normal University资料仅供参
4、考,不当之处，请联系改正。8General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。4.2 生物催化剂生物催化剂 酶酶9General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。用量少而催化效率高用量少而催化效率高 不改变化学反应的平衡点不改变化学反应的平衡点 可降低反应的活化能可降低反应的活化能 与一般催化剂相比有以下共性：与一般催化剂相比有以下共性：10General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。高效性
5、高效性 特异性特异性 反应条件温和反应条件温和 易变性失活易变性失活 酶活性是受调控的酶活性是受调控的 酶作为生物催化剂的特性酶作为生物催化剂的特性绝对一专一性绝对一专一性相对专一性相对专一性立体构型专一性立体构型专一性11General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。酶是生物大分子，酶作为蛋白质，其分子酶是生物大分子，酶作为蛋白质，其分子体积比底物分子体积要大得多。在反应过程中酶体积比底物分子体积要大得多。在反应过程中酶与底物接触结合时，只限于酶分子的少数基团或与底物接触结合时，只限于酶分子的少数基团或较小的部位。酶分子中
6、直接与底物结合，并催化较小的部位。酶分子中直接与底物结合，并催化底物发生化学反应的部位，称为底物发生化学反应的部位，称为（active siteactive site）。）。12General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。酶的活性中心包括两个功能部位：一个是酶的活性中心包括两个功能部位：一个是结合部位结合部位，是酶与底物结合的基团，决定酶的，是酶与底物结合的基团，决定酶的专一性；另一个是专一性；另一个是催化部位催化部位，催化底物敏感键，催化底物敏感键发生化学变化的基团，决定酶的催化能力。发生化学变化的基团，决定酶的催化能力
7、。酶活性中心的基团均属于必须基团，但必酶活性中心的基团均属于必须基团，但必须基团还包括除活性中心之外的、对酶表现活须基团还包括除活性中心之外的、对酶表现活力所必须的基团，如力所必须的基团，如SerSer的羟基、的羟基、CysCys的巯基、的巯基、HisHis的咪唑基等，它们不与底物结合、或直接参的咪唑基等，它们不与底物结合、或直接参予引起中间产物分解的反应，而仅仅是维持酶予引起中间产物分解的反应，而仅仅是维持酶分子的空间构象所必须。分子的空间构象所必须。13General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。影响酶促反应的因素常有
8、酶的浓度、底物浓影响酶促反应的因素常有酶的浓度、底物浓度、产物浓度、辅因子、度、产物浓度、辅因子、pHpH值、温度、抑制剂、值、温度、抑制剂、激活剂等。激活剂等。14General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。酶浓度的影响酶浓度的影响15General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。2134567800 2 4 6 8Substrate(mmole)Product806040200Juang RH(2004)BCbasics底物浓度的影响底物浓度的影响1
9、6General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。温度的影响温度的影响17General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。与酶蛋白结合紧密不易分开者称与酶蛋白结合紧密不易分开者称。与酶蛋白结合疏松，易与酶蛋白分开的称与酶蛋白结合疏松，易与酶蛋白分开的称。游离金属离子游离金属离子(如如Mg2+、Mn2+等等)，称，称。全酶全酶=酶蛋白酶蛋白+辅基辅基(辅酶辅酶)辅因子的影响辅因子的影响18General BiologyTianjin Normal Univers
10、ity资料仅供参考,不当之处，请联系改正。pH的影响的影响19General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。抑制剂的影响抑制剂的影响20General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。非竞争性抑制剂非竞争性抑制剂竞争性抑制剂竞争性抑制剂21General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。产物浓度的影响产物浓度的影响22General BiologyTianjin Normal Univers
11、ity资料仅供参考,不当之处，请联系改正。23General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。生物的一切活动都需要能量。能量来源于糖、生物的一切活动都需要能量。能量来源于糖、脂类和蛋白质在体内的氧化。糖、脂类和蛋白质等脂类和蛋白质在体内的氧化。糖、脂类和蛋白质等有机物质在活细胞内氧化分解有机物质在活细胞内氧化分解，产生，产生CO2和和H2O并释放能量的过程称并释放能量的过程称，亦称，亦称(cell respiration）。）。4.3细胞呼吸细胞呼吸24General BiologyTianjin Normal Univers
12、ity资料仅供参考,不当之处，请联系改正。生物的呼吸作用包括生物的呼吸作用包括和和。是在有氧气的条件下，细胞内的是在有氧气的条件下，细胞内的有机物被彻底氧化分解，最后生成有机物被彻底氧化分解，最后生成CO2和和H2O，并释放出大量能量的过程。有氧呼吸的反应式并释放出大量能量的过程。有氧呼吸的反应式是是:25General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。是指在缺氧条件下，细胞内的有是指在缺氧条件下，细胞内的有机物不能被彻底氧化分解，能量释放相对较少机物不能被彻底氧化分解，能量释放相对较少的过程。这个过程在微生物中亦称为发酵，如
13、的过程。这个过程在微生物中亦称为发酵，如酒精发酵、乳酸发酵。酒精发酵、乳酸发酵。26General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。糖酵解糖酵解 糖酵解途径糖酵解途径(glycolytic pathway)是指细胞在是指细胞在胞浆中胞浆中分解葡萄糖生成丙酮酸的过程，此过程中分解葡萄糖生成丙酮酸的过程，此过程中伴有少量伴有少量ATP的生成。的生成。糖酵解分为两个阶段共糖酵解分为两个阶段共9个反应，每个分子葡个反应，每个分子葡萄糖经第一阶段共萄糖经第一阶段共4个反应，消耗个反应，消耗2个分子个分子ATP为耗为耗能过程，第二阶段能过
14、程，第二阶段5个反应生成个反应生成4个分子个分子ATP为释能为释能过程。过程。糖的氧化糖的氧化27General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。己糖激酶己糖激酶 磷酸己糖异构酶磷酸己糖异构酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶 醛缩酶醛缩酶 磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶 3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶 磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶 磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶 烯醇化酶烯醇化酶 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 28General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。糖酵解过
15、程详细图解糖酵解过程详细图解 29General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。丙酮酸的去路丙酮酸的去路酒精发酵酒精发酵乳酸发酵乳酸发酵三羧酸循环三羧酸循环30General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。丙酮酸氧化脱羧丙酮酸氧化脱羧 转变为乙酰转变为乙酰CoA,是连接糖酵解和三羧酸循环的是连接糖酵解和三羧酸循环的是一个十分大的多酶复合体，包括丙酮是一个十分大的多酶复合体，包括丙酮酸脱氢酶酸脱氢酶E1E1、二氢硫辛酸乙酰转移酶、二氢硫辛酸乙酰转移酶E2E2
16、、二氢硫辛酸脱氢酶、二氢硫辛酸脱氢酶E3E3三种不同的酶及焦磷酸硫胺素三种不同的酶及焦磷酸硫胺素(TPP)(TPP)、硫辛酸，、硫辛酸，FAD,FAD,NAD+,CoA NAD+,CoA 及及Mg2+Mg2+六种辅助因子组装而成。六种辅助因子组装而成。31General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。在有氧的情况下，葡萄糖酵解产生的丙酮酸氧在有氧的情况下，葡萄糖酵解产生的丙酮酸氧化脱羧形成乙酰化脱羧形成乙酰CoA。乙酰。乙酰CoA经一系列氧化、脱经一系列氧化、脱羧，最终生成羧，最终生成C2O和和H2O并产生能量的过程，称为并
17、产生能量的过程，称为柠檬酸循环，亦称为三羧酸循环（柠檬酸循环，亦称为三羧酸循环（tricarboxylic acid cycle，TCA）。由于它是由）。由于它是由H.A.Krebs（德国）（德国）正式提出的，所以又称正式提出的，所以又称Krebs循环。循环。柠檬酸循环柠檬酸循环 三羧酸循环在三羧酸循环在线粒体基质线粒体基质中进行。中进行。32General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。33General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。34General
18、 BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。35General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。36General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。电子传递链（呼吸链）电子传递链（呼吸链）(respiratory chain)是由一系列的递氢体和递电是由一系列的递氢体和递电子体按一定的顺序排列所组成的连续反应体系，它将代谢物子体按一定的顺序排列所组成的连续反应体系，它将代谢物脱下的成对氢原子交给氧生成水
19、，同时有脱下的成对氢原子交给氧生成水，同时有ATP生成。实际上生成。实际上呼吸链的作用代表着线粒体最基本的功能，呼吸链中的递氢呼吸链的作用代表着线粒体最基本的功能，呼吸链中的递氢体和递电子体就是能传递氢原子或电子的载体，由于氢原子体和递电子体就是能传递氢原子或电子的载体，由于氢原子可以看作是由可以看作是由H+和和e组成的，所以递氢体也是递电子体，递组成的，所以递氢体也是递电子体，递氢体和递电子体的本质是酶、辅酶、辅基或辅因子。氢体和递电子体的本质是酶、辅酶、辅基或辅因子。37General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。递氢
20、体和递电子体按一定的顺序排列递氢体和递电子体按一定的顺序排列 38General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。由呼吸底物脱下的氢，通过呼吸由呼吸底物脱下的氢，通过呼吸链电子传递到达氧，所发生的链电子传递到达氧，所发生的ADPADP磷酸化形成磷酸化形成ATPATP的作用称氧化磷酸化作用。的作用称氧化磷酸化作用。：ADPADP或某些其它的核苷二磷或某些其它的核苷二磷酸的磷酸化是通过来自一个代谢底物磷酸基的转移酸的磷酸化是通过来自一个代谢底物磷酸基的转移实现的。这种磷酸化与电子的转递链无关。实现的。这种磷酸化与电子的转递链无关。
21、磷酸化作用磷酸化作用:光合作用中，磷酸化和电子传递是光合作用中，磷酸化和电子传递是偶联的，在光下把无机磷和偶联的，在光下把无机磷和ADPADP转化成转化成ATPATP。39General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。40General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。其他营养物质的氧化分解其他营养物质的氧化分解蛋白质的氧化分解蛋白质的氧化分解蛋白质也可被用作能量来源，他们首先被分解蛋白质也可被用作能量来源，他们首先被分解为氨基酸。氨基酸在氧化之前，先要经过
22、为氨基酸。氨基酸在氧化之前，先要经过脱氨脱氨转变转变成某种有机酸，才能进人呼吸代谢途径。例如，丙成某种有机酸，才能进人呼吸代谢途径。例如，丙氨酸脱氨生成丙酮酸，谷氨酸脱氨生成氨酸脱氨生成丙酮酸，谷氨酸脱氨生成a-a-酮戊二酸，酮戊二酸，天冬氨酸脱氨生成草酰乙酸，这些有机酸就可进入天冬氨酸脱氨生成草酰乙酸，这些有机酸就可进入柠檬酸循环了。其他一些氨基酸，除脱氨以外，可柠檬酸循环了。其他一些氨基酸，除脱氨以外，可能还要经过几步反应，然后才能转变为柠檬酸循环能还要经过几步反应，然后才能转变为柠檬酸循环中的有机酸。中的有机酸。41General BiologyTianjin Normal Univer
23、sity资料仅供参考,不当之处，请联系改正。脂肪的氧化分解脂肪的氧化分解 脂肪脂肪 分解分解脂肪酸脂肪酸 甘甘 油油 磷酸甘油醛磷酸甘油醛糖酵解糖酵解 乙酰辅酶乙酰辅酶ATAC 脂肪（甘油三酯）在体内主要功能是氧化分解脂肪（甘油三酯）在体内主要功能是氧化分解,为机体提供生命活动所需要的能量。为机体提供生命活动所需要的能量。1g1g脂肪所产生的脂肪所产生的ATPATP是是1g1g淀粉的淀粉的2 2倍。倍。42General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。各种物质代谢的相互关系各种物质代谢的相互关系合成代谢和分解代谢的两个合成代
24、谢和分解代谢的两个“往返往返”过程基本一样，但不完全一过程基本一样，但不完全一致。致。各种分子的代谢途径都是连通的。各种分子的代谢途径都是连通的。43General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。脂脂 肪肪 葡萄糖、葡萄糖、其它单糖其它单糖三羧酸三羧酸循环循环电子传递电子传递（氧化）（氧化）蛋白质蛋白质脂肪酸、甘油脂肪酸、甘油多多 糖糖氨基酸氨基酸乙酰乙酰CoAe-磷酸化磷酸化+Pi大分子降解成大分子降解成基本结构单位基本结构单位生物氧化的三个阶段生物氧化的三个阶段NADPH共同中间物进入共同中间物进入三羧酸循环三羧酸循环,
25、氧氧化脱下的氢由电化脱下的氢由电子传递链传递生子传递链传递生成成H2O，释放出，释放出大量能量，其中大量能量，其中一部分通过磷酸一部分通过磷酸化储存在化储存在ATP中中小分子化合物小分子化合物分解成共同的分解成共同的中间产物（如中间产物（如丙酮酸、乙酰丙酮酸、乙酰CoA等）等）44General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。PEP丙酮酸丙酮酸生酮氨基酸生酮氨基酸-酮戊二酸酮戊二酸核糖核糖-5-磷酸磷酸 甘氨酸甘氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酰氨谷氨酰氨丙氨酸丙氨酸 甘氨酸甘氨酸丝氨酰丝氨酰苏氨酸苏氨酸半胱氨酸半胱氨酸 氨基酸氨基
26、酸6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮乙酰乙酰CoA甘油甘油脂肪酸脂肪酸胆固醇胆固醇亮氨酸亮氨酸赖氨酸赖氨酸酪酰氨酪酰氨色氨酸色氨酸笨丙氨酸笨丙氨酸异亮氨酸异亮氨酸亮氨酸亮氨酸色氨酸色氨酸乙酰乙酰乙酰乙酰CoA脂肪脂肪核苷酸核苷酸天冬氨酸天冬氨酸天冬酰氨天冬酰氨天冬氨酸天冬氨酸苯丙酰氨苯丙酰氨酪氨酸酪氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫酰氨甲硫酰氨苏氨酸苏氨酸缬氨酸缬氨酸琥珀酰琥珀酰CoA苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸柠檬酸柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸乙醛酸乙醛酸蛋白质蛋白质淀粉、糖原淀粉、糖原核酸核酸生糖氨基酸生糖氨基酸谷氨酰氨谷氨酰氨组氨酸组氨酸脯氨酸脯氨酸精氨酸精氨酸谷氨酸谷氨酸延胡索酸延胡索酸
27、琥珀酸琥珀酸丙二单酰丙二单酰CoA1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖45General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。4.4光合作用光合作用46General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。类囊体膜类囊体膜光合膜光合膜47General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。(Photosynthesis)(Photosynthesis)是植物、藻类和某是植物、藻类和某些细菌利用叶绿素，在可见光的照射下，
28、将二氧化碳些细菌利用叶绿素，在可见光的照射下，将二氧化碳和水转化为有机物，并释放出氧气的生化过程。和水转化为有机物，并释放出氧气的生化过程。光合作用所释放的光合作用所释放的O2究竟来自究竟来自H2O还是还是CO2？实验：只有供给实验：只有供给H218O 时，生成的氧才是时，生成的氧才是18O2 CO2+H2O（光）（光）（CH2O）+O2 吸能反应吸能反应 合成反应合成反应 光合作用引论光合作用引论48General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。Experiment#1H218OCO2CO2CO2CO2CO2CO2CO2H
29、2OC18O2C18O2C18O2C18O2C18O2C18O2C18O2Experiment#2 18O2 O2 49General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。光合作用过程：光合作用过程：光反应（光反应（light reaction）碳反应（碳反应（carbon reaction）光合作用的步骤：光合作用的步骤：（1）光能的吸收，传递和转化。（原初反应）光能的吸收，传递和转化。（原初反应）（2）电能转变成活跃的化学能。（电子传递和光合磷酸化）电能转变成活跃的化学能。（电子传递和光合磷酸化）（3）活跃的化学能转变为稳定的
30、化学能。（碳同化）活跃的化学能转变为稳定的化学能。（碳同化）50General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。光光 反反 应应电子传递和光合磷酸化电子传递和光合磷酸化 光能的吸收光能的吸收 光能的传递和转化光能的传递和转化 电能转变成活跃的化学能电能转变成活跃的化学能 叶绿素叶绿素光系统光系统51General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。叶绿体的色素叶绿体的色素叶绿素叶绿素 chlorophyll类胡萝卜素类胡萝卜素 carotenoid藻胆素藻胆素
31、phycobilin 叶叶 绿绿 素素 a叶叶 绿绿 素素 b胡萝卜素胡萝卜素胡萝卜素胡萝卜素 叶叶 黄黄 素素藻藻 红红 素素藻藻 蓝蓝 素素52General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。叶绿素：叶绿素：chlorophyll（1）种类：种类：a,b（2）性质：不溶于水，易溶于酒精，丙酮等有机溶剂）性质：不溶于水，易溶于酒精，丙酮等有机溶剂（3）颜色：）颜色：a（蓝绿色）（蓝绿色）b（黄绿色）（黄绿色）（4）化学结构：叶绿酸酯）化学结构：叶绿酸酯 卟啉环头部：具有极性，可结合水或卟啉环头部：具有极性，可结合水或Pr 叶
32、绿醇尾部：是叶绿素亲脂的主要原因叶绿醇尾部：是叶绿素亲脂的主要原因（5）功能：功能：a：吸收红光和蓝光，部分分子可以：吸收红光和蓝光，部分分子可以将光能转化为电能将光能转化为电能 b：吸收蓝光和橙色光，只具有：吸收蓝光和橙色光，只具有收集和传递收集和传递光能功能。辅助色素。光能功能。辅助色素。53General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。类胡萝卜素：类胡萝卜素：carotenoid （1）种类：）种类：胡萝卜素胡萝卜素（carotene 橙色）、橙色）、叶黄素叶黄素（xanthophyll Lutein黄色）黄色）（2）
33、性质：不溶于水，易溶于有机溶剂）性质：不溶于水，易溶于有机溶剂 （3）功能：）功能：辅助色素辅助色素，防止强光伤害叶绿素防止强光伤害叶绿素 Lutein54General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。藻胆素：藻胆素：phycobilin （1）种类：藻红素）种类：藻红素phycoerythrobilin（红色）、（红色）、藻蓝素藻蓝素 phycocyanobilin （蓝色）（蓝色）（2）性质：易溶于水，不溶于有机溶剂，）性质：易溶于水，不溶于有机溶剂，与蛋白质结合形成藻胆蛋白与蛋白质结合形成藻胆蛋白 （3）功能：）功能：
34、收集光能收集光能55General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。光合色素的吸收光谱光合色素的吸收光谱（absorption spectrum）56General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。（PS，Photosystem）长波光反应，作用中心色素为长波光反应，作用中心色素为P700，可将电子传，可将电子传给给NADP使其还原成使其还原成NADPH。（PS，Photosystem）短波光反应，作用中心色素为短波光反应，作用中心色素为P680，使水光解放，
35、使水光解放氧，将水中的电子夺取交给氧，将水中的电子夺取交给PS。光光 系系 统统57General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。光反应是由两个光系统即光反应是由两个光系统即PSIPSI和和PSIIPSII启动的。启动的。连接两个光反应之间的电子传递，是由一系连接两个光反应之间的电子传递，是由一系列互相衔接的电子传递物质列互相衔接的电子传递物质(光合电子传递链光合电子传递链)完完成的。成的。在光反应的电子传递过程中能产生在光反应的电子传递过程中能产生ATPATP，称为，称为光合磷酸化。光合磷酸化。光合磷酸化分为光合磷酸化分为
36、非循环式非循环式光合磷酸化和光合磷酸化和循环循环式式光合磷酸化。光合磷酸化。58General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。59General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。NADP+光光光光eDP AH2O 作用中心作用中心光光 合合 单单 位位原原初初反反应应过过程程天线天线色素色素 eeeH+60General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。61General BiologyTi
37、anjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。组成：质体醌组成：质体醌(PQ)(PQ)，细胞色素，质体蓝素，细胞色素，质体蓝素(PC)(PC)等。等。作用：在两个光系统间传送电子作用：在两个光系统间传送电子62General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。光系统光系统I I所产生的电子所产生的电子(水光解释出的电子水光解释出的电子)，经，经过一系列的传递，在细胞色索链上引起过一系列的传递，在细胞色索链上引起ATPATP的形成，的形成，并把电子传递到光系统并把电子传递到光系统I I上去，进一
38、步提高能位，使上去，进一步提高能位，使H+H+还原还原NADP+NADP+成成NADPH+NADPH+。在这个过程中，电子传递。在这个过程中，电子传递不回到原来的起点，是一个开放的不回到原来的起点，是一个开放的“道路道路”，故称，故称为非环式光合磷酸化。为非环式光合磷酸化。非循环式光合磷酸化非循环式光合磷酸化 noncyclic photophosphorylationnoncyclic photophosphorylation63General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。64General BiologyTianjin
39、 Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。循环式光合磷酸化循环式光合磷酸化(cyclic photophosphorylation)光系统光系统I I产生的电子经过产生的电子经过Fd(Fd(含铁氧化还原蛋白含铁氧化还原蛋白)和和Cytb 563Cytb 563等以后，只引起等以后，只引起ATPATP的形成，不伴随其的形成，不伴随其他反应。在这个过程中，电子经过一系列传递后降他反应。在这个过程中，电子经过一系列传递后降低了能位，最后经过低了能位，最后经过PCPC重新回到原来的起点，电子重新回到原来的起点，电子的传递是一个闭合回路，故称为环式光合磷酸化。的传递是一个闭
40、合回路，故称为环式光合磷酸化。65General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。66General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。RuBPCO2CH2OeH+ADP+Pi ATP NADP NADPH+H+光2光1O2H2O光能吸收光能吸收电子传递和电子传递和光合磷酸化光合磷酸化碳同化碳同化67General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。电子传递链和光合磷酸化电子传递链和光合磷酸化(引
41、自引自SolomonSolomon，et.alet.al.，2002)2002)电子传递电子传递68General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。经过光反应后，由光能转变来的电能暂时贮经过光反应后，由光能转变来的电能暂时贮存在存在ATPATP和和NADPHNADPH中，叶绿素有了中，叶绿素有了ATPATP和和NADPH,NADPH,就就为下一步暗反应中同化为下一步暗反应中同化CO2CO2、形成糖类创造了必、形成糖类创造了必要条件。要条件。69General BiologyTianjin Normal University资料
42、仅供参考,不当之处，请联系改正。光合作用的第三步是二氧化碳的固定和把它光合作用的第三步是二氧化碳的固定和把它还原为糖类，这个过程是在叶绿体的还原为糖类，这个过程是在叶绿体的中进行中进行的，并且不需要光照条件，所以叫做的，并且不需要光照条件，所以叫做。卡尔文循环（卡尔文循环（C3 C3 途径）途径）C4 C4 途径途径CAM CAM 途径途径70General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。大部分植物都是通过大部分植物都是通过C3C3途径来固定二氧化碳的。途径来固定二氧化碳的。这种植物称作这种植物称作C3C3植物植物。卡尔文循
43、环可分为卡尔文循环可分为3 3个阶段：个阶段：羧化、还原、羧化、还原、RuBPRuBP（核酮糖二磷脂）的再生。（核酮糖二磷脂）的再生。71General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。72General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。生活在干旱地区的植物，生活在干旱地区的植物，为了防止水分蒸发，为了防止水分蒸发，会会关闭气孔关闭气孔，CO2 CO2就不能进入叶中，没有稳定的就不能进入叶中，没有稳定的CO2CO2供给同化作用，供给同化作用，叶细胞中的叶细胞中
44、的CO2CO2的浓度进一步下降。的浓度进一步下降。但是，叶绿体中但是，叶绿体中水的光解继续进行水的光解继续进行，由于释放的，由于释放的O2O2不不能扩散出叶，使得细胞内能扩散出叶，使得细胞内O2O2的浓度不断增加，容易发的浓度不断增加，容易发生生RuBPRuBP的氧化的氧化，进而严重影响光合作用。为了不受恶，进而严重影响光合作用。为了不受恶劣环境的影响，保证光合作用的效率，劣环境的影响，保证光合作用的效率，生长在这些生长在这些环境下的植物采用了不同的环境下的植物采用了不同的CO2CO2固定方式。固定方式。73General BiologyTianjin Normal University资料仅
45、供参考,不当之处，请联系改正。在在C4C4植物中，植物中，CO2CO2的固定的固定反应是在反应是在叶肉细胞叶肉细胞的胞质溶胶中进行的，在磷酸烯醇式丙酮酸羧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化酶的催化下将CO2CO2连接到连接到磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸(PEPPEP)上，形成四碳酸：草酰乙酸。草酰乙酸被上，形成四碳酸：草酰乙酸。草酰乙酸被转变成其他的四碳酸转变成其他的四碳酸(苹果酸和天冬氨酸苹果酸和天冬氨酸)后运后运输到维管束鞘细胞，在维管束鞘细胞中被降解输到维管束鞘细胞，在维管束鞘细胞中被降解成成CO2CO2和丙酮酸，和丙酮酸，CO2CO2在在维管束鞘细胞维管束鞘细
46、胞中进入卡中进入卡尔文循环。尔文循环。而而C3C3植物叶细胞的光合作用发生在叶肉细植物叶细胞的光合作用发生在叶肉细胞中。胞中。74General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。C4途径概要途径概要(引自引自Solomon，et.al.，2002)75General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。CAMCAM植物也是通过植物也是通过PEPPEP（磷酸烯醇式丙酮酸）羧化）羧化酶固定酶固定CO2CO2，固定反应发生在胞质溶胶中，产生，固定反应发生在胞质溶胶中，产
47、生大量的四碳酸：苹果酸。夜间形成的苹果酸暂时大量的四碳酸：苹果酸。夜间形成的苹果酸暂时储存在叶肉细胞的中央液泡中，到了白天，气孔储存在叶肉细胞的中央液泡中，到了白天，气孔关闭，关闭，PEPPEP羧化酶暂时失活，苹果酸从液泡扩散羧化酶暂时失活，苹果酸从液泡扩散到胞质溶胶中，然后被裂解释放到胞质溶胶中，然后被裂解释放CO2CO2，进入卡尔，进入卡尔文循环。到了夜间，气孔又打开，文循环。到了夜间，气孔又打开，PEPPEP羧化酶被羧化酶被激活，开始新的循环。激活，开始新的循环。CAMCAM植物与植物与C4C4植物相似之植物相似之处是处是CO2CO2需要固定两次，不同之处是需要固定两次，不同之处是CAM
48、CAM植物不需植物不需要两种类型的细胞协同工作。要两种类型的细胞协同工作。76General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。光光叶绿体叶绿体卡尔文卡尔文循环循环CH2OG6PF6PFBP2PEP草酰乙酸草酰乙酸苹果酸苹果酸丙酮酸丙酮酸线粒体线粒体CO2苹果酸苹果酸液泡液泡CO2晚间晚间白天白天景天酸代谢（景天酸代谢（CAMCAM）途径）途径77General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。CAM植物植物 仙人球仙人球凤梨凤梨78General Biolog
49、yTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。79General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。项项 目目光光 反反 应应暗暗 反反 应应反应场所反应场所叶绿体的类囊体膜上叶绿体的类囊体膜上叶绿体的基质中叶绿体的基质中反应条件反应条件必须有光、色素、酶必须有光、色素、酶有光无光均可，酶、有光无光均可，酶、ATP、H、CO2物质变化物质变化水分解成氧气和水分解成氧气和 H；形；形成成ATPCO2被固定；被固定；C3被被H还原，最还原，最终形成糖类和终形成糖类和C5；ATP转化为转化为A
50、DP和和Pi能量变化能量变化光能转变为光能转变为ATP中活跃的中活跃的化学能化学能ATP中活跃的化学能中活跃的化学能 转变为转变为有机物中稳定化学能有机物中稳定化学能联联 系系光反应为暗反应提供光反应为暗反应提供H和和ATP，暗反应产生的，暗反应产生的ADP和和Pi为光为光反应提供原料。二者是密切联系、缺一不可的整体。反应提供原料。二者是密切联系、缺一不可的整体。80General BiologyTianjin Normal University资料仅供参考,不当之处，请联系改正。影响光合作用的因素影响光合作用的因素81General BiologyTianjin Normal Univers
