高中生物竞赛辅导—细胞代谢.pptx

细胞内氧化还原反应氧化反应：失去电子或氢的反应；还原反应：得到电子的反应细胞代谢过程中包含许多氧化还原过程，细胞色素是这些反应中重要的电子传递体，该类蛋白含有有一个铁原子的血红素辅基，和血红蛋白含铁辅基相似。细胞色素有a、a3、b、c、f等。第1页/共57页细胞内氧化还原反应细胞中常见的氧化-还原反应除包含电子的传递转移外，还包含氢的传递和转移，它与电子的转移是伴随发生的。细胞中能直接从底物取得电子和氢的传递体称为初级电子受体。如NAD+、NADP+、FMN和FAD等还原态的初级电子受体，即NADH、NADPH、FMNH2和FADH2，可再将所接受的电子和氢传递给其它传递体，如细胞色素和辅酶Q等。第2页/共57页细胞呼吸 机体内进行的脱氢，加氧等氧化反应总称为生物氧化，按照生理意义不同可分为两大类：一类主要是将代谢物或药物和毒物等通过氧化反应进行生物转化，这类反应不伴有ATP的生成另一类是糖、脂肪和蛋白质等营养物质通过氧化反应进行分解，生成H2O和CO2，同时伴有ATP生物能的生成，这类反应进行过程中细胞要摄取O2，释放CO2，故又形象地称之为细胞呼吸。第3页/共57页细胞呼吸细胞呼吸：细胞氧化葡萄糖、脂肪酸或其它有机物以获取能并产生CO2的过程。在所有生物中存在，是生物获取能的方式。是一个复杂的、有多种酶参与的多步骤过程。以葡萄糖为例：C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能呼吸商（R.）：细胞呼吸产生的CO2和消耗的O2分子比。不同的呼吸底物有不同的值。葡萄糖为1，一般脂肪酸为0.71，蛋白质为0.80。R.值越小，参与细胞呼吸时需氧多，放能也多。第4页/共57页细胞呼吸细胞呼吸的全过程可以分为四个部分：糖酵解 丙酮酸氧化脱羧柠檬酸循环电子传递链第5页/共57页糖酵解（EMP途径）己糖分解成丙酮酸的过程 反应进行部位：细胞质 特点：不需O2的参与 由特定的酶催化第6页/共57页糖酵解（EMP途径）第7页/共57页糖酵解（EMP途径）第8页/共57页糖酵解（EMP途径）第9页/共57页糖酵解（EMP途径）糖酵解过程有三步不可逆反应，分别由三个调节酶（别构酶）催化，调节主要就发生在三个部位。已糖激酶调节别构抑制剂（负效应调节物）：G6P和ADP别构激活剂（正效应调节物）：ATP第10页/共57页糖酵解（EMP途径）磷酸果糖激酶调节（关键限速步骤）抑制剂：ATP、柠檬酸、脂肪酸和H+激活剂：AMP、F2.62PATP：细胞内含有丰富的ATP时，此酶几乎无活性。柠檬酸：高含量的柠檬酸是碳骨架过剩的信号。H+：可防止肌肉中形成过量乳酸而使血液酸中毒。丙酮酸激酶调节抑制剂：乙酰CoA、长链脂肪酸、Ala、ATP激活剂：F-1.6-P、第11页/共57页细胞呼吸总反应为：葡萄糖+2ATP+2ADP+2Pi+2NAD+2丙酮酸+4ATP+2NADH+2H+2H2O糖酵解（EMP途径）第12页/共57页细胞呼吸丙酮酸氧化脱羧乙酰CoA的生成第13页/共57页细胞呼吸柠檬酸循环（三羧酸循环，TCA）主要事件顺序为：（1）乙酰CoA与草酰乙酸结合，生成六碳的柠檬酸，放出CoA（2）柠檬酸先失去一个H2O而成顺乌头酸，再结合一个H2O转化为异柠檬酸（3）异柠檬酸发生脱氢、脱羧反应，生成五碳的-酮戊二酸，放出一个CO2，生成一个NADH+H+（4）-酮戊二酸发生脱氢、脱羧反应，并和CoA结合，生成含高能硫键的四碳琥珀酰CoA，放出一个CO2，生成一个NADH+H+第14页/共57页细胞呼吸主要事件顺序为：（5）碳琥珀酰CoA脱去CoA和高能硫键，放出的能通过GTP转入ATP（6）琥珀酸脱氢生成延胡索酸，生成1分子FADH2（7）延胡索酸和水化合而成苹果酸（8）苹果酸氧化脱氢，生成草酸乙酸，生成1分子NADH+H+柠檬酸循环（三羧酸循环，TCA）第15页/共57页细胞呼吸第16页/共57页细胞呼吸柠檬酸循环（三羧酸循环，TCA）第17页/共57页细胞呼吸柠檬酸循环（三羧酸循环，TCA）第18页/共57页细胞呼吸柠檬酸循环（三羧酸循环，TCA）第19页/共57页第20页/共57页细胞呼吸 小结：一次循环，消耗一个2碳的乙酰CoA，共发生一次底物水平的磷酸化（生成一分子ATP），两次脱羧反应（释放2分子CO2），三个调节位点，四次脱氢反应（脱去8个H，生成3个NADH+H+，1个FADH2，其中四个H来自乙酰CoA，另四个H来自H2O）。柠檬酸循环（三羧酸循环，TCA）第21页/共57页细胞呼吸柠檬酸合酶（限速酶）受ATP、NADH、琥珀酰CoA及脂酰CoA抑制。受乙酰CoA、草酰乙酸激活异柠檬酸脱氢酶NADH、ATP可抑制此酶ADP可活化此酶，当缺乏ADP时就失去活性。-酮戊二酸脱氢酶受NADH和琥珀酰CoA抑制。柠檬酸循环（三羧酸循环，TCA）第22页/共57页第23页/共57页细胞呼吸电子传递系统和氧化磷酸化葡萄糖代谢中的大部分能量的释放靠包括分子氧在内的电子传递系统或电子传递链来完成。电子传递链：存在于线粒体内膜上的一系列电子传递体，如FMN、CoQ和各种细胞色素等，分子氧是电子传递链中最后的电子受体。在电子传递链中，各电子传递体的氧化还原反应从高能水平向低能水平顺序传递，在传递过程中释放的能通过磷酸化而被储存到ATP中，ATP的形成发生在线粒体内膜上。第24页/共57页细胞呼吸电子传递系统和氧化磷酸化第25页/共57页细胞呼吸电子传递系统和氧化磷酸化第26页/共57页细胞呼吸电子传递系统和氧化磷酸化底物水平磷酸化是在被氧化的底物上发生磷酸化作用。即底物被氧化的过程中，形成了某些高能磷酸化合物的中间产物，通过酶的作用可使ADP生成ATP。电子传递体系磷酸化是指当电子从NADH或FADH2经过电子传递体系(呼吸链)传递给氧形成水时，同时伴有ADP磷酸化为ATP的全过程。通常所说的氧化磷酸化是指电子传递体系磷酸化。第27页/共57页化学渗透学说 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。第28页/共57页化学渗透学说 ATP合成酶 第29页/共57页糖酵解：底物水平的磷酸化产生4个ATP，己糖活化消耗2个 ATP，脱 氢 反 应 产 生 2个NADH，经电子传递链生成4或6个ATPKrebs循环：底物水平的磷酸化产生2个ATP，脱氢反应产生 8个 NADH和 2个 FADH2，8个NADH经电子传递链生成24个ATP，2个FADH2经电子传递链生成4个ATP。1分子葡萄糖彻底氧化分解所形成的能量统计第30页/共57页细胞呼吸第31页/共57页细胞呼吸第32页/共57页细胞呼吸反反应应酶酶消耗消耗产生产生数量数量合计合计糖糖 酵酵 解解已糖激酶已糖激酶1 1-1-18 8磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶1 1-1-1磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶NADHNADH2323磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶底物水平底物水平2121丙酮酸激酶丙酮酸激酶底物水平底物水平2121TCATCA丙酮酸脱氢酶复合物丙酮酸脱氢酶复合物NADHNADH23233030异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶NADHNADH2323-酮戊二酸脱氢酶复合物酮戊二酸脱氢酶复合物NADHNADH2323琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶FADHFADH2 22222苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶NADHNADH2323琥珀酰琥珀酰CoACoA合成酶合成酶底物水平底物水平2121第33页/共57页第34页/共57页糖糖的的有有氧氧氧氧化化，如如果果缺缺乏乏氧氧气气或或线线粒粒体体，则则氧氧化化至至丙丙酮酮酸酸时时还还原原为为乳乳酸酸，称称糖糖的的无氧氧化（糖酵解）无氧氧化（糖酵解）磷磷酸酸戊戊糖糖途途径径，产产物物5-5-磷磷酸核糖是合成核苷的原料酸核糖是合成核苷的原料由由乙乙酰酰辅辅酶酶A A合合成成脂脂肪肪酸酸、脂肪和胆固醇脂肪和胆固醇肝脏中葡萄糖输出为血糖肝脏中葡萄糖输出为血糖肝脏中糖原的合成和分解肝脏中糖原的合成和分解第35页/共57页细胞呼吸甘油的转化第36页/共57页脂肪酸的氧化脂肪酸的活化第37页/共57页第38页/共57页脂肪酸的氧化第39页/共57页脂肪酸的氧化脂肪酸的活化第40页/共57页细胞呼吸第41页/共57页细胞呼吸第42页/共57页第43页/共57页光合作用一、光合作用的概念1.定义：光合作用是绿色植物利用光能，把CO2和H2O同化为有机物，并释放O2的过程。光CO2+2H2O (CH2O)+O2+H2O 光合细胞第44页/共57页光合作用光合作用的部位植物的绿色部分(叶茎果等)，主要是叶片细胞中的叶绿体光合作用的原料CO2 来自于空气H2O 来自于土壤光合作用的产物C6H12O6 O2第45页/共57页光合作用光合作用的能源可见光中380-720nm波长光光合作用的特点是一个氧化还原反应1.水被氧化为分子态氧2.二氧化碳被还原到糖水平3.同时发生日光能的吸收,转化和贮藏第46页/共57页光合作用第47页/共57页光合作用第48页/共57页光合作用第49页/共57页光合作用第50页/共57页光合作用第51页/共57页第52页/共57页第53页/共57页第54页/共57页第55页/共57页第56页/共57页感谢您的观看！第57页/共57页