第4章细胞代谢.ppt

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1、第第 四四 章章细细 胞胞 代代 谢谢复习：复习：什么是新陈代谢？什么是新陈代谢？什么是新陈代谢？什么是新陈代谢？代：替代，替换代：替代，替换谢：凋谢，衰亡谢：凋谢，衰亡新陈代谢是指生物体不断用新物质代替旧物质的过程新陈代谢是指生物体不断用新物质代替旧物质的过程.具体地具体地说就是生物体与外界环境之间的物质和能量交换以及生物体内说就是生物体与外界环境之间的物质和能量交换以及生物体内物质和能量的转变过程叫做新陈代谢。新陈代谢是生物体内全物质和能量的转变过程叫做新陈代谢。新陈代谢是生物体内全部有序化学变化的总称。部有序化学变化的总称。新陈代谢包括新陈代谢包括物质代谢物质代谢和和能量代谢能量代谢两个

2、方面。物质代谢是指两个方面。物质代谢是指生物体与外界生物体与外界环境环境之间物质的交换和生物体内物质的转变过程。之间物质的交换和生物体内物质的转变过程。能量代谢是指生物体与外界环境之间能量的交换和生物体内能能量代谢是指生物体与外界环境之间能量的交换和生物体内能量的转变过程。量的转变过程。什么是新陈代谢？什么是新陈代谢？代：替代，替换代：替代，替换谢：凋谢，衰亡谢：凋谢，衰亡在新陈代谢过程中，既有在新陈代谢过程中，既有同化作用同化作用，又有，又有异化异化作用作用。同化作用同化作用(又叫做合成代谢又叫做合成代谢)是指生物体把从外界环境中获取是指生物体把从外界环境中获取的营养物质转变成自身的组成物质

3、，并且储存能量的变化过程的营养物质转变成自身的组成物质，并且储存能量的变化过程（如（如光合作用光合作用）。）。异化作用异化作用(又叫做分解代谢又叫做分解代谢)是指生物体能够把自身的一部分是指生物体能够把自身的一部分组成物质加以分解，释放出其中的能量，并且把分解的终产物组成物质加以分解，释放出其中的能量，并且把分解的终产物排出体外的变化过程（如排出体外的变化过程（如细胞呼吸（有氧）和发酵作用（无细胞呼吸（有氧）和发酵作用（无氧）氧）。）。细胞代谢细胞代谢 指的是细胞在酶的作用下，为了能量的获取与物质合指的是细胞在酶的作用下，为了能量的获取与物质合成（成（如光合作用如光合作用）以及能量的利用与物质

4、分解（）以及能量的利用与物质分解（如如细胞呼细胞呼吸和发酵作用吸和发酵作用）所进行的各种化学反应，以保持细胞正）所进行的各种化学反应，以保持细胞正常的生命活动。常的生命活动。一、细胞呼吸（有氧呼吸）一、细胞呼吸（有氧呼吸）细胞呼吸：细胞呼吸：细胞在有氧条件下从食物分子（主要是葡萄糖）细胞在有氧条件下从食物分子（主要是葡萄糖）中取得能量的过程。中取得能量的过程。常温进行，能量贮存常温进行，能量贮存ATP中，可被细胞直接利用中，可被细胞直接利用;有控制的氧化还原作用，温和（反应步骤多，都有不同有控制的氧化还原作用，温和（反应步骤多，都有不同酶参加）酶参加）细胞呼吸是一个氧化还原反应细胞呼吸是一个氧

5、化还原反应被氧化被还原ATP（三磷酸腺苷）（三磷酸腺苷）细胞的能量通货细胞的能量通货ATP戊糖戊糖含氮碱基含氮碱基腺嘌呤腺嘌呤3个磷酸根个磷酸根结构组成：结构组成：高能磷酸键ATPATP的结构的结构ATPATP是各种活细胞内的一种是各种活细胞内的一种高能磷酸化合物高能磷酸化合物 A P P P腺腺苷苷磷酸磷酸基团基团 高能高能磷酸键磷酸键第二个高能磷酸键相当第二个高能磷酸键相当脆弱，水解时容易断裂，脆弱，水解时容易断裂，释放出大量的能量释放出大量的能量 ATP的结构简式：的结构简式：ADPATP合成酶合成酶ADP+Pi ATP能量能量+ATP ADP+P i+能量能量ATP（水解）酶（水解）酶

6、各项需能的各项需能的生命活动生命活动ATP循环：循环：通过通过ATP的合成和水解使放能反应所释放的能量用的合成和水解使放能反应所释放的能量用于吸能反应的过程。于吸能反应的过程。可见可见ATP是细胞中的能量载体，所以常称之为细胞中的能量通是细胞中的能量载体，所以常称之为细胞中的能量通货（货（energy currency）细胞呼吸分为细胞呼吸分为3个阶段：个阶段：1）糖酵解胞质；糖酵解胞质；2）柠檬酸循环柠檬酸循环（Krebs循环或三羧酸循环或三羧酸循环）线粒体；循环）线粒体；3）电子传递链电子传递链一、细胞呼吸一、细胞呼吸是一个复杂的、有多是一个复杂的、有多种酶参与的多步骤的种酶参与的多步骤的

7、过程过程n 糖酵解糖酵解 葡萄糖降解为丙酮酸的过葡萄糖降解为丙酮酸的过程程 发生部位：细胞质，不需发生部位：细胞质，不需要氧要氧 总反应式：总反应式：C6H12O6+2NAD+2ADP+2Pi 2丙酮丙酮酸酸+2NADH+2H+2ATP+2H2O 作用：作用：1分子葡萄糖分解分子葡萄糖分解为为2分子丙酮酸；产生分子丙酮酸；产生2分子分子ATP、2分子分子NADH。n 糖酵解糖酵解NAD和和NADH？NAD 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，尼克酰胺腺嘌烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸或呤二核苷酸或辅酶辅酶。是脱氢酶的辅酶，与。是脱氢酶的辅酶，与电子（电子（e-）传递有关，出现在细胞很多新陈）传

8、递有关，出现在细胞很多新陈代谢反应中。代谢反应中。NADH是是NAD的还原形式的还原形式，即还原型辅，即还原型辅酶酶，是，是H的载体，的载体，中间产物会将脱下的氢中间产物会将脱下的氢递给递给NAD，使之成为，使之成为NADH。NAD+H+2e-=NADH（带带2个电个电子的子的NADH成为高能分子，成为高能分子，还原型的高能化还原型的高能化合物）合物）。n 糖酵解糖酵解底物水平磷酸化：底物水平磷酸化：是指在相关酶的作用下，是指在相关酶的作用下，将底物分子上的高能磷酸将底物分子上的高能磷酸键基团直接转移到键基团直接转移到ADP分分子上，生成子上，生成ATP的过程。的过程。能量能量ADP+P AT

9、P糖酵解过程糖酵解过程ATP形成底物水平形成底物水平磷酸化磷酸化 三羧酸循环三羧酸循环 发生部位：发生部位：线粒体线粒体 关键的中间产物：关键的中间产物：柠檬柠檬酸酸（柠檬酸有三个羧基，（柠檬酸有三个羧基，所以又称三羧酸）所以又称三羧酸）1个丙酮酸产生1个乙酰CoA丙酮酸不能直接丙酮酸不能直接进入三羧酸循环，进入三羧酸循环，必需通过扩散，必需通过扩散，进入线粒体，在进入线粒体，在丙酮酸脱氢酶的丙酮酸脱氢酶的作用下，经氧化作用下，经氧化脱羧，与辅酶脱羧，与辅酶A结结合成活化的合成活化的乙酰乙酰辅酶辅酶A(乙酰乙酰CoA)后后，进入三羧酸，进入三羧酸循环。循环。三羧酸循环三羧酸循环FAD:黄素腺嘌

10、呤二核苷酸，又称黄素腺嘌呤二核苷酸，又称活性型维生素活性型维生素B2，也是一，也是一种脱氢酶的种脱氢酶的辅酶辅酶，与电子，与电子（e-）传递有关。）传递有关。FAD是一是一种比种比NAD和和NADP更强的氧更强的氧化剂，能被化剂，能被1个个电子电子或或2个电个电子还原子还原.FAD+2H+2e-FADH2三羧酸循环三羧酸循环FADH2:是是FAD的还原形式的还原形式 也与递氢有关，中间产也与递氢有关，中间产物会将脱下的氢递给物会将脱下的氢递给FAD，使之成为，使之成为FADH2。FAD+H+2e-FADH（带（带2个电子的个电子的NADH成为高能分子，还原型成为高能分子，还原型的高能化合物）的

11、高能化合物）。！三羧酸循环三羧酸循环 每一循环产生每一循环产生CO2、1ATP、3NADH、1FADH2 NADH和和FADH2再经过一系再经过一系列呼吸链的传递释放能量。列呼吸链的传递释放能量。总反应式：总反应式：CH3COCoA+3NAD+FAD+ADP+Pi CoASH+2CO2+3NADH+3H+FADH2+ATP！电子传递链和氧化磷酸化电子传递链和氧化磷酸化糖酵解、柠檬酸循环产糖酵解、柠檬酸循环产生的生的NADH和和FADH2中的高能电子，沿线中的高能电子，沿线粒体内膜上一系列有粒体内膜上一系列有顺序的电子传递体顺序的电子传递体（主要指细胞色素体（主要指细胞色素体系和系和Fe-S蛋白

12、）组成蛋白）组成的电子传递途径传递的电子传递途径传递到分子氧，并释放能到分子氧，并释放能量转移到量转移到ATP中。中。呼吸链呼吸链氧化磷酸化：氧化磷酸化：电子传递过程中高能电子释放的能，通过磷酸化被储存电子传递过程中高能电子释放的能，通过磷酸化被储存到到ATP中。这种电子传递过程中合成中。这种电子传递过程中合成ATP的反应称氧化磷酸的反应称氧化磷酸化。化。底物水平磷酸化底物水平磷酸化 高能化合物水解，释放能量直接形成高能化合物水解，释放能量直接形成ATP的过程，其实的过程，其实质是底物上的磷酸基团在酶的作用下转移给质是底物上的磷酸基团在酶的作用下转移给ADP.呼吸作用产生的呼吸作用产生的ATP

13、统计统计1分子葡萄糖经过呼吸作用产生的分子葡萄糖经过呼吸作用产生的ATP统计：统计：糖酵解糖酵解底物水平磷酸化底物水平磷酸化己糖分子活化己糖分子活化产生产生2 NADH（电子链）（电子链）4ATP （细胞质）（细胞质）-2ATP （细胞质）（细胞质）5 或或 3ATP（线粒体）（线粒体）丙酮酸脱羧丙酮酸脱羧 2 NADH（电子链）（电子链）5 ATP （线粒体）（线粒体）三羧酸循环三羧酸循环底物水平磷酸化底物水平磷酸化产生产生6 NADH（电子链）（电子链）2 FADH2（电子链）（电子链）2 ATP （线粒体）（线粒体）15ATP（线粒体）（线粒体）3 ATP （线粒体）（线粒体）总计总计3

14、2 或或 30 ATP1NADH=2.5ATP1FADH2=2ATP注：糖酵解产生的注：糖酵解产生的1分子分子NADH进入线粒体需要消耗进入线粒体需要消耗1个个ATP有的细胞不需要。有的细胞不需要。n 细胞呼吸产生的细胞呼吸产生的ATP 发酵：发酵：厌氧细菌和酵母菌在无氧条件下获取能量的过程。厌氧细菌和酵母菌在无氧条件下获取能量的过程。（1）酒精发酵：）酒精发酵：葡萄糖葡萄糖经糖酵解成经糖酵解成丙酮酸丙酮酸，丙酮酸脱羧，放出，丙酮酸脱羧，放出CO2而成而成乙醛乙醛，乙醛接受，乙醛接受H还原成还原成酒精酒精。二、发酵作用（无氧呼吸）二、发酵作用（无氧呼吸）（2）乳酸发酵：）乳酸发酵：某些微生物（

15、乳酸菌）、高等动物（人）某些微生物（乳酸菌）、高等动物（人）葡萄糖葡萄糖酵解产生的酵解产生的丙酮酸丙酮酸不经过脱羧，直接接受不经过脱羧，直接接受H还原成还原成乳酸乳酸。无氧呼吸的效率远比有氧呼吸低无氧呼吸的效率远比有氧呼吸低(1/20)，但可作为，但可作为O2供应不供应不及时的应急措施及时的应急措施。生物大分子分解以及生物大分子分解以及ATP产生过程产生过程多糖：转化为葡萄糖，进入细胞后进行糖酵解和柠檬酸循环。多糖：转化为葡萄糖，进入细胞后进行糖酵解和柠檬酸循环。蛋白质：先被分解为氨基酸，经脱氨后转变为丙酮酸、乙酰蛋白质：先被分解为氨基酸，经脱氨后转变为丙酮酸、乙酰CoA或或柠檬酸循环中的一种

16、酸，最终进入呼吸代谢途径。柠檬酸循环中的一种酸，最终进入呼吸代谢途径。脂肪：先将脂肪水解为甘油和脂肪酸。脂肪：先将脂肪水解为甘油和脂肪酸。脂肪酸氧化：转化为乙酰脂肪酸氧化：转化为乙酰CoA，再进入柠檬酸循环。，再进入柠檬酸循环。甘油：转变为糖酵解的中间产物甘油：转变为糖酵解的中间产物3-磷酸甘油醛，进入糖酵解过磷酸甘油醛，进入糖酵解过程。程。能的利用能的利用细胞呼吸作用释放的能用于细胞的各种生命细胞呼吸作用释放的能用于细胞的各种生命活动：活动：(1)细胞生长、分裂时合成物质；细胞生长、分裂时合成物质；(2)恒温动物维持体温；恒温动物维持体温；(3)细胞主动运输；细胞主动运输；(4)动物机械活动；动物机械活动；(5)萤火虫发光、电鳗放电等萤火虫发光、电鳗放电等*能都由能都由ATP的化学键能转变而来。的化学键能转变而来。细胞呼吸是生物体获得能量的主要代谢途径，主要在线细胞呼吸是生物体获得能量的主要代谢途径，主要在线粒体中进行，在温和条件和酶的参与调控下，通过一系粒体中进行，在温和条件和酶的参与调控下，通过一系列氧化还原反应，将储藏在葡萄糖等中的化学能释放，列氧化还原反应，将储藏在葡萄糖等中