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生命活动的维持—— 能量、物质的获得与转换 第三章 能量、物质的获得与转换 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化学反应的总称，包括分解代谢与合成代谢 能量代谢、物质代谢 代谢和生命发展 核酸合成、DNA复制、蛋白合成中的能量、物质代谢 生物进化过程中的代谢 生物体内新陈代谢各方面的相互关系： 生物的能量代谢 ATP生成的具体方式 生物氧化的特点和过程 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)：指在某一个热力学过程中，反应体系中减少的内能中可转化为对外作功的部分。 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(ΔG0) 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(ΔG0’)： 标准条件： 298K，101.3KPa，反应物浓度为1mol/L，pH=7 高能磷酸化合物 水解时反应释放 5.0kcal（20.92KJ/mol）以上自由能的化合物 如：ATP 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 底物水平磷酸化形成高能键 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 A、生物氧化概念 有机分子在机体内氧化成二氧化碳和水并释放出能量的过程 B、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 生物氧化的速度由细胞自动调控。 C、生物氧化部位 在真核生物细胞内，生物氧化都是在线粒体内进行 原核生物则在细胞膜上进行 电子传递过程 电子传递过程 氧化型辅酶 还原型辅酶 重要的电子传递载体：NAD+、NADP+、FMN+、FAD+ （氧化型） NADH、NADH2、NADPH、FADH （还原型） 电子传递链位置：质膜(原核)，线粒体内膜(真核)。 NAD++还原型底物 NADH+H++氧化型底物 NADP++还原型底物 NADPH+H++氧化型底物 FAD+还原型底物 FADH+氧化型底物 NADH+H++1/2O2 NAD++H2O ?Gθ=-220kJ/mol 3ATP NADPH+H++1/2O2 NADP++H2O ?Gθ=-202kJ/mol 3ATP FADH2+1/2O2 FAD++H2O ?Gθ=-181kJ/mol 2ATP 电子传递抑制剂 鱼藤酮、安密妥 NADH CoQ 抗霉素A Cytb Cytc1 氰化物、硫化氢、叠氮化合物、一氧化碳 Cyta/a3 O2 氧化磷酸化 电子传递，伴随ADP ATP 生物氧化，伴随磷酸化作用 需氧细胞生命活动的基础，主要的能量来源。 高能磷酸化合物：ATP +O2 H2O 能量物质 ADP+Pi ATP CO2+H2O 第二节 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 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