1、第四章第四章细胞代谢细胞代谢1 生物体的能量n 生命活动需要能量 n 代谢是化学物质和能量的转化过程 生命的存在要靠能量,生物本身不能创造新的能量。几乎所有地球生命所需要的能量都来自太阳 自养生物与异养生物 生态系统中能量的流动是由多样化的生命过程完成的热力学第一定律即能量守恒定律宇宙的能量是一个常数，能量可以不断被转化和转移，但不可能被创造，也不可能被消灭2 热力学定律n 热力学第一定律 热力学将不能做功的随机和无序状态的能定义为熵，以S表示宇宙或系统的各种过程总是向着熵增大的方向进行n 热力学第二定律 n 热力学第二定律 3 吸能反应和放能反应4 4 细胞的能量通货细胞的能量通货ATPAT
2、PATPATP水解时，一个高能磷酸键断裂同时释放出能量NH2放能反应和ATP的合成相偶联，吸能反应和ATP的分解相偶联 细胞利用能量（ATP）完成各种工作仲夏的夜晚萤火虫如何利用ATP来发光？二、酶二、酶n 酶是具有催化作用的蛋白质 n 酶的催化作用机理酶可以降低活化一个反应所需要的能量酶与底物结合降低反应的活化能酶的特异性（专一性）n 影响酶活性的因素温度的影响pH pH 的影响的影响辅助因子的作用 无机金属离子辅助因子 有机化合物辅酶递H+或递电子NADP+和FAD的递H+和递电子作用酶的抑制剂 可逆与不可逆抑制剂 竞争性与非竞争性抑制剂反馈抑制 酶促反应在细胞中往往不是独立发生的 在代谢
3、过程中局部反应对催化该反应的酶所起的抑制作用，称为反馈抑制 细胞自行调节其代谢的一种机制 维持细胞稳态的重要机制三、细胞呼吸2 2 细胞呼吸产生能量细胞呼吸产生能量人体细胞的呼吸过程人体细胞的呼吸过程n n ATPATP和和ADPADP分子的相互转换分子的相互转换体重70kg的男子不同活动时所需要的能量（kj/h)某些食物所含的热量（kj/100g)n 氧化还原反应n 氧化还原反应 还原态的NADH、NADPH和FADH2等还可将所接受的电子和氢传递给其他传递体如细胞色素、辅酶Q等3 3 细胞呼吸的化学过程细胞呼吸的化学过程n 概述 n 糖酵解 n Krebs循环 n 电子传递链和氧化磷酸化
4、n 电子传递链和氧化磷酸化 n 4 酵母菌的发酵作用发酵是典型的细胞呼吸过程5 5 n 消化作用 n 蛋白质和脂肪的氧化n 营养物质的分解可提供生物分子合成的原料四四 光合作用光合作用光合作用的早期研究 1642年 比利时科学家 Helmont1770年英国牧师 Priestley 大玻璃罩 老鼠 蜡烛显微镜 气孔光合作用是指绿色植物和光合细菌利用光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。能把二氧化碳和水合成有机物的过程。CO2H2O*CH2O H2O O2*绿色植物绿色植物光光l光合作用是绿色植物（主要在叶片中）光合作用是绿色植物（主要在叶片中）吸收日光能量，利
5、用二氧化碳和水，合吸收日光能量，利用二氧化碳和水，合成有机物质，并释放氧的过程。成有机物质，并释放氧的过程。l在这个过程中，无机物质（二氧化碳和在这个过程中，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（葡萄糖等），被转变的化学能贮藏在有机物质中。有机物质中。l光合作用所释放的氧是生物生存的必需条件。光合作用所释放的氧是生物生存的必需条件。所产生的糖是植物自身生长发育所必需的有机所产生的糖是植物自身生长发育所必需的有机物质，也是进一步合成淀粉、蛋白质
6、、脂肪、物质，也是进一步合成淀粉、蛋白质、脂肪、纤维素及其他有机物质的原料。纤维素及其他有机物质的原料。l粮、棉、油、木材和其他农、林产品，都是光粮、棉、油、木材和其他农、林产品，都是光合作用的产物。我们吃的粮食、烧的柴就是利合作用的产物。我们吃的粮食、烧的柴就是利用其中所贮藏的能量。用其中所贮藏的能量。l所以，光合作用是生物体内所有物质代谢和能所以，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。生存都具有极为重大的意义。
7、（二）光合器与光合色素（二）光合器与光合色素l 光合器：光合器：叶肉细胞的叶绿体是光合作用 的细胞器 l叶绿素类叶绿素类：叶绿素a、b、c、dl类胡萝卜素类胡萝卜素：胡萝卜素、叶黄素l藻胆素藻胆素：藻红素、藻蓝素问题:为什么植物都是绿色绿色的？叶绿素类：蓝紫光、红光叶绿素类：蓝紫光、红光叶绿素叶绿素a红光区吸收带偏长波方向，蓝紫光区偏红光区吸收带偏长波方向，蓝紫光区偏短波方向短波方向 叶绿素叶绿素a 和和b对绿光吸收很少，故呈绿色，叶绿对绿光吸收很少，故呈绿色，叶绿素素a 蓝绿色和叶绿素蓝绿色和叶绿素b呈黄绿色呈黄绿色类胡萝卜素：只吸收蓝紫光类胡萝卜素：只吸收蓝紫光不吸收红橙及黄光，故呈橙黄色
8、和黄色不吸收红橙及黄光，故呈橙黄色和黄色藻胆素：主要吸收绿、橙光藻胆素：主要吸收绿、橙光藻红素吸收绿光，藻蓝素吸收橙红光藻红素吸收绿光，藻蓝素吸收橙红光1 原初反应原初反应l指叶绿素分子被光指叶绿素分子被光 激发，到引起原初激发，到引起原初 光化学反应的过程光化学反应的过程l包括了光物理过程包括了光物理过程 和光化学过程和光化学过程l光能光能 电能电能光反应发生在类囊体膜上碳反应发生在叶绿体的基质中非环路的光合磷酸化途径和电子传递链C4植物玉米花环状维管束细胞的解剖结构图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。在这类作紧密的维管束鞘四周被大的维管束鞘细
9、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。肉细胞包围。C C4 4植物植物高梁甘蔗田 粟(millet)的穗形,“谷子”，去皮后称“小米”苋菜玉米l景天科等植物有一个很景天科等植物有一个很特殊的特殊的CO2同化方式：同化方式：夜间固定夜间固定CO2产生有机产生有机酸，白天有机酸脱羧释酸，白天有机酸脱羧释放放CO2，用于光合作用，用于光合作用，这样的与有机酸合成日这样的与有机酸合成日变化有关的光合碳代谢变化有关的光合碳代谢途径称为途径称为(Crassulacean acid metabolism)CAM植物-瓦松属瓦松属1剑麻芦荟落地生根龙舌兰绯牡丹昙花多肉质植物多肉质植物鸡冠掌红司锦晃星静夜1、光 光饱和点 光补偿点2、二氧化碳、二氧化碳 二氧化碳饱和点二氧化碳饱和点 二氧化碳补偿点二氧化碳补偿点3、温度、温度4、水分、水分5、矿质营养、矿质营养 有人幻想和设想：有朝一日，科学家将光合作用机理搞清楚，并将植物光合作用的全套基因转移到人的头发中，在头发中模拟光合作用的过程，那么，只要在人的头上撒点水、再晒晒太阳，在头发中便完成了二氧化碳加水合成葡萄糖的过程，葡萄糖从头发中输送到人体的各部分，吃饭的历史使命便可宣告结束了。
