[高等教育]4_生命活动的维持

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1、4、能量获得与释放代谢简介光合作用细胞呼吸新陈代谢是生物的基本特征之一包括生物在生命活动中所进行的一切分解代谢与合成代谢4.1代谢简介生物体内新陈代谢各方面的相互关系：一、生物的能量代谢能量代谢的热力学原理能量传递媒介1、能量代谢的热力学原理自由能(G)：指一个反应体系中能够做功的那部分能量。自由能的变化(ΔG)：产物的自由能与反应物的自由能之差，与反应转变过程无关。标准自由能的变化(ΔGθ)标准条件：298K，101.3KPa，反应物浓度为1mol/L生化反应中标准自由能的变化(ΔGθ’)：标准条件：298K，101.3KPa，反应物浓

2、度为1mol/L，pH=7如A+BC+DΔG=(GC+GD)-(GA+GB)ΔG=ΔG0+RTln[C][D]/[A][B]ΔG<0ΔG=0ΔG>0反应自发进行反应达到平衡反应不能自发进行反应体系的总自由能差等于体系中各单独反应自由能的代数和即一个热力学上不能进行的反应（ΔG>0）可以被另一个热力学上可以进行的反应（ΔG<0）所驱动，只要它们自由能差的代数和小于零。在生化反应中，许多反应是被ATP的水解所驱动的。葡萄糖+PiΔG=+13.8kJ/molATP+H2OADP+PiΔG=-31.5kJ/mol6－磷酸葡萄糖+H2O葡萄糖+AT

3、P6－磷酸葡萄糖+ADPΔG=-17.7kJ/mol例如葡萄糖的磷酸化是被ATP水解反应所驱动。2、能量传递媒介通常情况下，分解代谢释放的能量并不直接被吸能代谢所利用，而是通过一些能量传递物质来传递能量，起能量转运站的作用。既可传递能量，又可暂时储藏能量。ATP烟酰胺辅酶黄素辅酶①ATP（腺三磷）－生物能量的主要传递者②、烟酰胺辅酶（NAD、NADP）NAD－－烟酰胺腺嘌呤二核苷酸NADP－－烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸VB5（烟酰胺）重要的氢载体NAD+：R为H；NADP+：R为PO32-NADH2+1/2O2=NAD+H2O+3ATP重

4、要的氢载体③、黄素辅酶FMN－－黄素单核苷酸FAD－－黄素腺嘌呤二核苷酸氢载体生物体内VB2以FMN和FAD形式存在VB2缺乏时，人类主要症状为唇炎、口角炎等。FADH2+1/2O2=FAD+H2O+2ATP二、ATP生成的具体方式：底物水平磷酸化氧化磷酸化光合磷酸化1、底物水平磷酸化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，通过酶的作用可将高能磷酸键直接转给ADP生成ATP。X～P+ADPATP+X底物水平磷酸化形成高能键其能量来源于伴随着：与氧的存在与否无关底物脱氢分子内部能量重新分布和

5、集中2、氧化磷酸化通过电子传递体系产生ATP的过程电子传递链的顺序:电子传递链中生成ATP的部位电子传递体系部位：原核细胞：电子传递体系和细胞膜连在一起真核细胞：电子传递体系在线粒体内膜上3、光合磷酸化光引起光合色素逐出电子，通过电子传递产生ATP的过程三、生物氧化的特点和过程A、生物氧化特点在活体细胞中进行，需酶参加温和条件复杂的氧化还原过程能量逐步释放，以ATP形式储存和转运代谢简介B、生物氧化过程代谢分子H+e-O2-H2O能量呼吸链脱氢即是被氧化，H可拆分为H++e4.2能量的获得-光合作用自然界中存在不同种类的光合生物产氧光合作

6、用：蓝细菌、藻类、绿色植物不产氧光合作用紫硫细菌氢细菌光合细菌(简称PSB)是地球上出现最早、自然界中普遍存在、具有原始光能合成体系的原核生物是在厌氧条件下进行不放氧光合作用的细菌的总称因具有细菌叶绿素和类胡萝卜素等光合色素，而呈现一定颜色一、光合器官基粒类囊体内膜外膜二、光合色素高等植物叶绿体中含有：叶绿素类和类胡萝卜素类藻类中含藻胆类色素光合细菌含菌绿素或菌紫素叶绿素类中心叶绿素：捕光天线叶绿素：P680、P700（高度特化的叶绿素a）直接引起光化学反应吸收光能光合作用整个反应过程分为光反应暗反应光反应在叶绿素的参与下，把太阳能转变为

7、化学能（ATP、NADPH）暗反应毋需叶绿素参与，在叶绿体基质中进行，利用光反应中产生的ATP和NADPH，推动CO2的还原和固定，变成糖类化合物三、光反应光合色素吸收、传递光能，并将光能转化成化学能，形成ATP的过程类囊体上进行反应1、两个光反应系统光系统Ⅰ（PSⅠ）作用中心为P700的叶绿素a分子光系统Ⅱ（PSⅡ）作用中心为P680的叶绿素a分子（二）原初反应发生于最起始阶段的反应，是光合作用中直接与光能利用联系的反应光能的吸收光能的传递光化学反应天线色素吸收的光能以诱导共振方式传递到作用中心，作用中心叶绿素被激发成激发态(chl*)

8、，产生一个高能电子，电子传递给一个电子受体A，A被还原，chl失去电子被氧化光引起了氧化还原反应，产生了电荷分离2、光合电子传递链质体醌质体蓝素ATPO2NADPH生成铁氧还蛋白产生ATP环式