齐鲁医学细胞呼吸.pptx

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1、第四节第四节细胞呼吸细胞呼吸2021/7/27 星期二1 Antoine Lavoisie 动物体内有一个动物体内有一个“燃燃烧烧”过程，这完全类过程，这完全类似于一盏油灯或蜡烛似于一盏油灯或蜡烛中发生的故事。中发生的故事。2021/7/27 星期二2补充实验补充实验2021/7/27 星期二3葡萄糖在体外葡萄糖在体外燃烧燃烧 葡萄糖在细胞内葡萄糖在细胞内“燃烧燃烧”相同之处相同之处 化学本质完全相同，均为氧化放能过程化学本质完全相同，均为氧化放能过程 不不同同之之外外 是否是否可控可控 不可控，能量不可控，能量瞬间释放瞬间释放 由酶调控，能量分步释放由酶调控，能量分步释放 能量能量转化转化

2、葡萄糖中的能葡萄糖中的能量转化为光能量转化为光能和热量和热量 葡萄糖中的能量大部分转化葡萄糖中的能量大部分转化为热能，小部分转化为为热能，小部分转化为ATP这种可以做功的自由能这种可以做功的自由能 产物产物种类种类 产物为二氧化产物为二氧化碳和水碳和水 有氧呼吸的产物为二氧化碳有氧呼吸的产物为二氧化碳和水；无氧呼吸的产物依不和水；无氧呼吸的产物依不同的生物种类而不同，如有同的生物种类而不同，如有的生物无氧呼吸产生乳酸，的生物无氧呼吸产生乳酸，有的生物无氧呼吸则产生二有的生物无氧呼吸则产生二氧化碳和酒精，或其它的有氧化碳和酒精，或其它的有机小分子。机小分子。2021/7/27 星期二4细胞内细胞

3、内COCO2 2呼吸作用（本质）呼吸作用（本质）O2O2呼吸（现象）呼吸（现象）呼吸器官呼吸器官血液循环血液循环血液循环血液循环呼吸器官呼吸器官COCO2 2气体气体运输运输2021/7/27 星期二52021/7/27 星期二6前言前言细胞呼吸（生物氧化）：细胞内进行的降糖细胞呼吸（生物氧化）：细胞内进行的降糖类等有机物分解成无机物或小分子有机物，类等有机物分解成无机物或小分子有机物，并释放出能量的过程。并释放出能量的过程。需氧呼吸需氧呼吸aerobic respiration细胞呼吸的细胞呼吸的主要方式主要方式厌氧呼吸厌氧呼吸anaerobic respiration2021/7/27 星

4、期二7细胞呼吸类型细胞呼吸类型探究酵母菌的探究酵母菌的呼吸方式呼吸方式2021/7/27 星期二8线粒体线粒体线粒体的结构线粒体的结构外膜外膜 内膜内膜基质基质有氧呼吸的主要场所有氧呼吸的主要场所 嵴嵴2021/7/27 星期二91。细胞呼吸与糖的氧化1mol的的ATP每次水解释放每次水解释放30.54KJ 1mol的葡萄糖每次水解释放的葡萄糖每次水解释放2870KJ100ATP1葡萄糖？葡萄糖？能量能量转化效率化效率 41%能量变化能量变化1mol葡萄糖转化葡萄糖转化30个个ATP 1161kJ热量热量 1709kJ2021/7/27 星期二10哈登哈登 1929年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖

5、 把把磷酸磷酸盐加入溶加入溶液中，反液中，反应活性活性会增加会增加2021/7/27 星期二11C6H12O6C3H4O32ATP2NADH第一阶段第一阶段糖酵解糖酵解glycolysisglycolysis 1 1、底物：、底物：1 1分子葡萄糖分子葡萄糖 产物：产物：2 2分子丙酮酸分子丙酮酸 2 2、耗能：、耗能：2 2分子分子ATPATP 产能：产能：4 4分子分子ATPATP，净生成，净生成2 2分子分子ATP ATP 3 3、细胞定位：细胞溶胶细胞定位：细胞溶胶 4 4、总反应：、总反应：C6H12O6+2NAD+2ADP+2Pi 2C3H4O3+2NADH+2H+2ATP+2H2

6、O2021/7/27 星期二12C6H12O6丙酮酸丙酮酸第一阶段第一阶段糖酵解糖酵解glycolysisglycolysis2021/7/27 星期二13糖酵解的化学历程糖酵解的化学历程 糖原（或淀粉）糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸果糖磷酸果糖1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮2 1，3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸2 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2 磷酸烯醇丙酮酸磷酸烯醇丙酮酸2 丙酮酸丙酮酸第第一一阶阶段段第第二二阶阶段段第第三三阶阶段段葡萄糖葡萄糖己糖磷酸酯的生成己糖磷酸酯的生成丙糖磷

7、酸的生成丙糖磷酸的生成丙酮酸与丙酮酸与ATP的合成的合成2021/7/27 星期二14在鸽子肌肉细胞中加入在鸽子肌肉细胞中加入柠檬酸柠檬酸可以加快丙酮酸可以加快丙酮酸的氧化过程的氧化过程 2021/7/27 星期二15第二阶段：柠檬酸循环第二阶段：柠檬酸循环citric acid cyclecitric acid cycle2021/7/27 星期二16丙酮酸丙酮酸 CO2 二碳化合物二碳化合物 丙酮酸+NAD+C2(乙酰辅酶A)+CO2+2NADH+2H+2021/7/27 星期二17在鸽子肌肉细胞中在鸽子肌肉细胞中加入加入草酰乙酸后，草酰乙酸后，也可以加快丙酮酸也可以加快丙酮酸的氧化过程的

8、氧化过程 2021/7/27 星期二182CO2 柠檬酸柠檬酸丙酮酸丙酮酸 CO2 二碳化合物二碳化合物 草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸2021/7/27 星期二19CO2 CO2 丙酮酸丙酮酸 CO2 二碳化合物二碳化合物 草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸柠檬酸柠檬酸2021/7/27 星期二20NADH FADH2 CO2 CO2 丙酮酸丙酮酸 CO2 二碳化合物二碳化合物 2021/7/27 星期二21柠檬酸循环柠檬酸循环2021/7/27 星期二22C6H12O6C3H4O322ATPNADH2021/7/27 星期二23C6H12O6C3H4O322ATPNADHC2C2化化化化合

9、物合物合物合物2ATPNADHNADHFADH2FADH2 2CO2 2CO2CO2CO22021/7/27 星期二241.1.需氧需氧2.2.两两次次脱脱羧羧、四四次次脱脱氢氢（三三次次受受体体是是NADNAD，一一次是次是FADFAD）3.3.产生产生1 1分子分子GTPGTP场所：线粒体基质场所：线粒体基质丙酮酸丙酮酸+NAD+乙酰辅酶乙酰辅酶A+CO2+NADH+H+丙酮酸丙酮酸+NAD+FAD+H2O+GDP+Pi3CO2+4NADH+4H+GTP+FADH22021/7/27 星期二25Mitchell 解释解释生物系统中生物系统中的能量转移过程。的能量转移过程。第三阶段：电子传递

10、第三阶段：电子传递2021/7/27 星期二261.代代谢谢物物脱脱下下的的成成对对氢氢原原子子（2H）通通过过多多种种酶酶和和辅辅酶酶所所催催化化的的连连锁锁反反应应逐逐步步传传递递，最最终终与与氧氧结结合合生生成成水水，这这一一系系列列酶酶和和辅辅酶酶称称为为电子传递链电子传递链又称又称呼吸链。呼吸链。2.人体细胞线粒体内最重要的有两条。人体细胞线粒体内最重要的有两条。电子传递链的概念和类型电子传递链的概念和类型 2021/7/27 星期二27基质基质外膜外膜内膜内膜膜间腔膜间腔442021/7/27 星期二28C6H12O6C3H4O322ATPNADHC2C2化合物化合物化合物化合物2

11、ATPNADHNADHFADH2FADH2CO2CO2 2CO2 2CO2H2O26ATP2021/7/27 星期二29线粒体基质线粒体基质 线粒体膜线粒体膜+-H+O2 H2O H+e-ADP+Pi ATP 化学渗透假说简单示意图化学渗透假说简单示意图2021/7/27 星期二30(1)烟酰胺核苷酸烟酰胺核苷酸NAD+：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(Nicotinamide Adenine Dinucleotide)，又叫辅酶，又叫辅酶，主要作为，主要作为电子传递链的一个组分，起递氢体作用；电子传递链的一个组分，起递氢体作用；NADP+：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸：烟酰胺腺嘌呤二

12、核苷酸磷酸(Nicotin-amide Adenine Dinucleotide Phosphate)，又，又叫辅酶叫辅酶，主要在还原性生物合成中作为供氢体。，主要在还原性生物合成中作为供氢体。二者的递氢部位是二者的递氢部位是烟酰胺烟酰胺部分，为部分，为Vit PP。2021/7/27 星期二31R=H:NAD+;R=H2PO3:NADP+NAD+和和NADP+的结构的结构2021/7/27 星期二32NAD+（NADP+）的递氢机制）的递氢机制（氧化型）（氧化型）（还原型）（还原型）2021/7/27 星期二33(2)黄素辅基黄素辅基FMN：黄素单核苷酸：黄素单核苷酸(Flavin Mono

13、nucleotide)FAD：黄素腺嘌呤二核苷酸：黄素腺嘌呤二核苷酸(Flavin Adenine Dinucleotide)FMN和和FAD中中异咯嗪环异咯嗪环起起递氢体递氢体作用。作用。异咯嗪及核醇部分为异咯嗪及核醇部分为Vit B2（核黄素）。（核黄素）。2021/7/27 星期二34 FAD结构结构2021/7/27 星期二35FMN和和FAD递氢机制递氢机制 （氧化型）（氧化型）（还原型）（还原型）2021/7/27 星期二36The Nobel Prize in Chemistry 1997for their elucidation of the enzymatic mechani

14、sm underlying the synthesis of adenosine triphosphate(ATP)for the first discovery of an ion-transporting enzyme,Na+,K+-ATPasePaul D.Boyer John E.Walker Jens C.Skou 1/4 1/4 1/2 of the prize USA United Kingdom Denmark b.1918 b.1941 b.19182021/7/27 星期二37葡萄糖完全氧化产生的葡萄糖完全氧化产生的ATP酵解阶段：酵解阶段：2 ATP 2 1 NADH2

15、ATP2 (3ATP或或2 ATP)三羧酸循环：三羧酸循环：2 1 GTP 2 3 NADH 2 1 FADH22 1 ATP2 9 ATP2 2ATP丙酮酸氧化：丙酮酸氧化：2 1NADH2 3 ATP总计：总计：36 ATP 或或 38 ATP2021/7/27 星期二38 NADH氧化呼吸链每传递氧化呼吸链每传递2H仅生成仅生成 2.5分子分子ATP到线粒体外被利用。到线粒体外被利用。FADH2氧化呼吸链每传递氧化呼吸链每传递2H仅生成仅生成 1.5分子分子ATP到线粒体外被利用。到线粒体外被利用。总计：总计：30 ATP 或或 32 ATP2021/7/27 星期二392021/7/2

16、7 星期二40生物为什么要进行细胞呼吸？能量能量ATPATP生命活动的直生命活动的直接能量来源接能量来源热量热量2021/7/27 星期二41丙酮酸的去路丙酮酸的去路2021/7/27 星期二42氧氧 丙酮酸丙酮酸线粒体线粒体丙酮酸丙酮酸乙酰辅酶乙酰辅酶A柠檬酸循环柠檬酸循环CO2 H2OCH3C OCOOHCH3CHOHCOOH乳酸脱氢酶（乳酸脱氢酶（乳酸脱氢酶（乳酸脱氢酶（LDHLDHLDHLDH）乳酸乳酸乳酸乳酸 NADH+H+NAD+丙酮酸丙酮酸脱羧酶脱羧酶醇脱氢酶醇脱氢酶2021/7/27 星期二432。厌氧呼吸C6H12O6+2ADP+2Pi2CH3CHOHCOOH+2ATP人和动物、玉米的胚、马铃薯的块茎等、乳酸菌C6H12O6+2ADP+2Pi2C2H5OH+2CO2+2ATP葡萄、苹果等的果实、酵母菌2021/7/27 星期二443。细胞呼吸是细胞代谢的中心C6C6糖酵解糖酵解丙酮酸丙酮酸2C2C柠檬酸循环柠檬酸循环电子传递链电子传递链O2O2H2OH2OATPATPATPATPATPATP脂肪脂肪脂肪酸脂肪酸甘油甘油蛋白质蛋白质氨基酸氨基酸2021/7/27 星期二452021/7/27 星期二46