4-生命活动的维持—.pptVIP

4 、 能量获得与释放 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 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，反应物浓度为1mol/L，pH=7 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。 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 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 4.2 能量的获得 - 光合作用 自然界中存在不同种类的光合生物 产氧光合作用：蓝细菌、藻类、绿色植物 不产氧光合作用 紫硫细菌 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 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： 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 1、两个光反应系统 光系统Ⅰ（PS Ⅰ ）作用中心为P700的叶绿素a分子 光系统Ⅱ （PS Ⅱ ）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*)，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 2、光合电子传递链 （四）类囊体膜中存在五种复合体 四、暗反应 光合作用的暗反应 在C3植物中，卡尔文循环是直接使用了来自空气的CO2，它所产生的第1个有机物是3C化合物3-PGA 反应部位：叶肉细胞 RuBP羧化酶要求较高的CO2浓度 在CO2浓度偏低，O2浓度提高的情况下： RuBP酶还能在光照条件下结合O2，促使O2分解二磷酸核酮糖，释放出CO2，称为光呼吸 即植物细胞依赖光照，吸收O2放出CO2的过程，称为光呼吸 许多C3植物光呼吸要消耗掉卡尔文循环所固定碳的50%，并且不生成ATP，因此光呼吸是一种浪费。 C4植物 生活在热带的植物,如玉米、甘蔗等，为了减少光呼吸的负作用，进化出C4途径 C4植物具有特殊的保水适应能力 C4植物CO2固定在叶肉细胞中 卡尔文循环在含有叶绿体的维管束鞘细胞中 PEP羧化酶对CO2亲和力大，不与O2结合，所以C4植物叶肉细胞中CO2浓度大大低于O2浓度时， PEP羧化酶还能照样固定CO2 即使在维管束鞘细胞中发生光呼吸放出CO2，也能被叶肉细胞再次利用 C4植物比C3植物有更高的光合作用效率 在炎热的干旱时，植物气孔大部分时间处于关闭状态， 既保存了水分，又能继续进行光合作用 景天科植物代谢（CAM） 菠萝、仙人掌等肉质植物 仅在夜晚才打开气孔准许CO2进入的办法保水 能适应非常干旱的气候 比较C4途径和CAM途径异同 4.3 能量的释放—细胞呼吸 葡萄糖是细胞呼吸的重要能源物质 糖代谢