4 细胞代谢 细胞呼吸 光合作用

细胞和生物不是孤立的系统，而是和外界紧密相连的开放系统 4.1 能与细胞 熵：是系统的状态函数，是无序性的量度。 一个系统中的各种自发过程总是朝着熵增大的方向进行的－热力学第二定律 一个系统随着自发过程的进行，总是朝着无序性增大，有序性减少的方向发展的。但生物的发展却是有序性愈来愈高。 ？ 细胞和生物不是孤立的系统，而是和外界紧密相连的开放系统

一切大小事件，从星球的诞生到生物个体的死亡都遵循能量规律。

细胞中能的转换 化学能转换为渗透能 肾 化学能转换为机械能 肌肉、 化学能转换为辐射能 生物发光 化学能转换为电能 神经、化学感受器 光能转换为化学能 叶绿体 声能转换为电能 耳 光能转换为电能 眼 ATP是细胞中的能量货币

生物氧化 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

4.2 生命过程的催化剂 ——酶 酶是生物活体细胞产生，以蛋白质为主要成分，具催化功能的一类生物催化剂。

酶的作用特点 只催化热力学允许的反应 只加快反应速度，不改变反应平衡点 对正逆反应催化作用相同 降低反应活化能

酶的催化特点 反应条件温和 高效 专一 多样 受多因素影响

酶的作用机制 A+B+E C+D+E S+E SE P+E 邻近与定向 酸碱催化 共价催化 底物形变 微环境的影响

酶的作用机制 酶 底物 酶-底物复合物 酶+产物

酶的生理意义 生物体内绝大多数反应都在酶的作用下进行 各种反应的综合就是生命

许多因素影响酶的活性 温度 Ph 盐浓度 核酶 RNA 酶

4 . 3 细胞的穿膜运动 1、扩散 2、渗透 3、主动运输 4、内吞作用 5、外排

4.4 生物氧化过程 O2- H2O + 能量 H+ e- 代 谢 分 子 中间载体 O2

EMP（糖酵解）途径 EMP途径的概念 酵母等微生物生醇发酵，丙酮酸由丙酮酸脱羧酶催化，生成乙醛，在乙醇脱氢酶催化下，生成乙醇。 动物和人体不含丙酮酸脱羧酶，丙酮酸由乳酸脱氢酶催化，生成乳酸。

三羧酸循环 CoA 乙酰CoA 丙酮酸 加入2C 柠檬 乙酸 异柠檬酸 3ATP 苹果 3ATP 草酰 琥珀酸 α-酮 戊二酸 琥珀 酸 延胡 索酸 苹果 乙酸 柠檬 琥珀酰 CoA 异柠檬酸 3ATP 3ATP 定义：在有氧条件下，酵解产物丙酮酸被氧化分解成CO2和H2O,并以ATP形式贮备大量能量的代谢系统。 CO2 3ATP 1ATP 2ATP CO2

三羧酸循环（意义） 糖酵解 线粒体中进行 提供能量，一分子葡萄糖经EMP和TCAc彻底氧化成H2O、CO2，可生成38个ATP 。 电 子 传 递 2NADH 为其他物质的合成 提供C骨架 沟通脂质、蛋白质等有机物代谢

电子传递和氧化磷酸化 线粒体基质 NADH NAD+ 2H++1/2O2 H2O ADP +Pi ATP 电子传递链： 由烟酰胺脱氢酶类、黄素蛋白类、铁硫蛋白、辅酶Q和细胞色素等五大载体组成。 NADH NAD+ 2H++1/2O2 H2O ADP +Pi 线粒体基质 ATP

氧化磷酸化 电子传递链 1ATP 复合物Ⅱ 复合物Ⅰ 复合物Ⅲ 复合物Ⅳ NADH经电子传递链产生3个ATP，FADH2产生2个ATP

细胞中的电子传递链 外膜 外周空间 内膜 基质 膜 辅酶Q 完成 电子 氢 氧 H2O 开始 TCAC

ATP的特殊作用 有机分子+O2+ADP+Pi ATP+CO2 ATP+H2O ADP+Pi+能量

ATP的特殊作用 ATP是生物系统能量交换的中心 机械能--运动 化学能--合成 渗透能--分泌吸收 电能--生物电 热能--体温 光能--生物发光 荧火虫 ATP是生物系统能量交换的中心

应用举例 ——运动与食物

代谢调控 生物大分子代谢联系

分解 食 物 消化系统 多糖 脂肪 蛋白质 糖 甘油 脂肪酸 氨基酸 排泄系统 氨基 电子传递 氧化磷酸化 电子传递 氧化磷酸化 电子传递 食 物 消化系统 多糖 脂肪 蛋白质 糖 甘油 脂肪酸 氨基酸 排泄系统 氨基 电子传递 氧化磷酸化 电子传递 氧化磷酸化 电子传递 氧化磷酸化 电子传递 氧化磷酸化 乙酰辅酶A 三羧酸循环 葡萄糖—三碳糖—丙酮酸 分解 ATP 提供给各系统能量

A T P 合成 三羧酸循环 产生的酸 葡萄糖合成 丙酮酸—G3P—葡萄糖 乙酰辅酶A 氨基 氨基酸 脂肪酸 甘油 糖 多糖 蛋白质 脂肪 细胞 组织 器官 生物体

(CH2O)+O2 (CH2O)+O2 C02+H2O C02+H2O 4.5 光合作用 十七世纪中叶，比利时医生的发现植物生长不是从土壤中来！ 英国牧师植物净化空气 荷兰医生发现光的作用 (CH2O)+O2 (CH2O)+O2 C02+H2O C02+H2O

光反应－光解、氧气释放、ATP和NADPH的生成 碳反应－利用ATP和NADPH，将二氧化碳还原为糖 光合作用 碳反应－利用ATP和NADPH，将二氧化碳还原为糖 光 ATP NADPH 碳反应 碳反应 碳反应 光反应 光反应 光反应 CO2 (CH2O) H2O O2

光系统 叶绿体基质 光系统2 光系统1 电子载体 类囊体内部 光子 NADPH 光系统1 光系统2

匡廷云，研究员，中国科学院院士，中国植物学会理事长。 光伏电池产业 匡廷云，研究员，中国科学院院士，中国植物学会理事长。

思考题 人体细胞不会用核酸作为能源，为什么？

结 束