09第八章 细胞的能量转换
初中生物知识点解析细胞的能量转换
初中生物知识点解析细胞的能量转换细胞是组成生物体的基本单位，它们通过各种生物化学反应来转换和利用能量。
细胞内的能量转换主要涉及到细胞呼吸和光合作用两个过程。
一、细胞呼吸细胞呼吸是细胞内产生能量的过程，它通过将有机物质（如葡萄糖）分解为二氧化碳和水释放出能量。
细胞呼吸可被分为三个阶段：糖解、解压和氧化磷酸化。
1. 糖解阶段：糖类物质在胞质中经过一系列酶催化的反应分解成糖酵解产物。
其中最常见的糖酵解产物是丙酮酸和磷酸甘油酸。
2. 解压阶段：丙酮酸进入线粒体，并在线粒体内发生一系列的反应，最终生成丙酮酸脱羧酶能够利用的物质——辅酶A。
磷酸甘油酸也进入线粒体，分解为乙醛和二磷酸甘油。
3. 氧化磷酸化阶段：辅酶A进入Krebs循环（或称三羧酸循环），在此过程中进一步氧化，生成能够供细胞利用的能量（ATP）、二氧化碳和水。
ATP是细胞内的能量分子，它可以提供给细胞进行各种生物活动。
二、光合作用光合作用是植物细胞中的过程，通过光能转化为化学能。
光合作用主要发生在叶绿体内，包括光能捕获、光化学反应和暗反应三个阶段。
1. 光能捕获：叶绿体内的叶绿素能够吸收太阳光中的能量，光能激发叶绿素中电子的跃迁。
激发后的电子通过电子传递链传递至反应中心。
2. 光化学反应：在反应中心中，激发后的电子与光化学反应中心上的另一个电子结合，形成高能态的电子对。
接着，这对电子进一步传递至光化学反应链中。
3. 暗反应：光合作用的最后一个阶段是暗反应，也被称为Calvin循环。
在暗反应中，二氧化碳利用ATP和NADPH还原，产生出葡萄糖。
综上所述，细胞的能量转换主要涉及到细胞呼吸和光合作用两个过程。
细胞呼吸将有机物质分解为二氧化碳和水，释放出能量，而光合作用则将光能转化为化学能，通过暗反应生成葡萄糖。
这些过程为细胞提供了所需的能量，使细胞能够进行各种生物活动。
细胞的能量转换
细胞的能量转换细胞是所有生物体的基本单位，它们是生命的构建模块。
为了维持生命活动所需的能量，细胞必须进行能量转换。
这种能量转换包括能量的获取、转化和利用，涉及到生物化学过程、酶催化和细胞呼吸等复杂的机制。
能量的获取细胞的能量获取主要依赖于光合作用和化学反应。
在光合作用中，光能被植物细胞中的叶绿素吸收并转化为化学能，主要是以葡萄糖的形式储存起来。
这个过程涉及到光反应和暗反应两个阶段。
光反应发生在叶绿体的内膜上，通过光合色素分子的存在，太阳能被捕获并转化为电子能。
暗反应则发生在叶绿体液体基质中，将光能转化为有机分子，这些分子可以在细胞中进一步合成和分解。
除了光合作用外，细胞还通过化学反应获取能量。
例如，葡萄糖可以通过糖酵解反应转化为乳酸或乙酸等产物，同时释放能量。
此外，氧化磷酸化反应是细胞内能量转换的主要来源。
在这个过程中，葡萄糖和其他有机物被氧化，生成二氧化碳、水和大量的能量。
这些过程为细胞提供了能量，使其能够进行其他生命活动。
能量的转化细胞内能量转换的关键是酶催化和化学反应。
酶是一类具有生物催化活性的蛋白质，它们可以加速化学反应的速率，降低活化能。
细胞内的大部分酶催化反应都是可逆的，可以根据需求来转换能量。
酶催化反应通过底物与酶的结合形成复合物，然后在活化能最低的路径上发生化学反应。
这些反应可以将底物转化为产物，也可以将产物反向转化为底物。
通过调节酶的活性和底物浓度，细胞可以控制能量的转化速率，满足其生理需要。
能量的利用细胞利用能量进行多种生物过程，如维持细胞结构、合成生物大分子、运输物质和细胞分裂等。
这些生物过程依赖于细胞内的能量转化和能量释放。
细胞内能量的利用主要是通过细胞呼吸来实现的。
细胞呼吸分为三个阶段：糖酵解、三羧酸循环和氧化磷酸化。
糖酵解将葡萄糖分解为乳酸或乙酸，并产生少量的ATP。
三羧酸循环将乙酸等有机酸转化为二氧化碳，同时生成较多的ATP和还原剂。
氧化磷酸化则是细胞内能量转化的最终步骤，在线粒体的内膜上进行。
细胞的能量转换与代谢
细胞的能量转换与代谢细胞是构成生物体的基本单位，它们通过能量转换和代谢过程维持着生命的各种活动。
细胞内能量的转换主要通过三种方式实现：细胞呼吸作用、光合作用和发酵作用。
这些过程相互关联，为细胞提供所需的能量和物质。
【引言】细胞是生物体的基本单位，维持着生命的各种活动。
细胞通过能量转换和代谢过程，将化学能转化为其它形式的能量，从而驱动生物体的生命活动。
本文将就细胞的能量转换和代谢过程进行详细阐述。
【主体部分】一、细胞呼吸作用细胞呼吸作用是细胞内最重要的能量转换过程之一，它将有机物（如葡萄糖）分解为二氧化碳和水，释放出大量的能量。
细胞呼吸作用包括三个阶段：糖解、Krebs循环和氧化磷酸化。
在糖解过程中，葡萄糖分解为两分子丙酮酸，生成ATP和还原剂。
接下来，丙酮酸通过Krebs循环进一步氧化，产生ATP和电子载体NADH和FADH2。
最后，通过氧化磷酸化，NADH和FADH2的电子通过呼吸链传递，与氧气结合生成水，释放出大量的能量。
二、光合作用光合作用是细胞内的能量转换过程，它将阳光能转化为化学能，并将二氧化碳和水转化为有机物。
光合作用主要发生在绿色植物的叶绿体中。
光合作用可以分为两个阶段：光反应和暗反应。
在光反应中，光能被光合色素吸收，产生ATP和还原剂NADPH。
在暗反应中，ATP和NADPH被利用，将CO2固定为有机物，并最终生成葡萄糖。
光合作用是地球上大部分生物的能量来源，同时还能产生氧气。
三、发酵作用细胞在无氧条件下（无氧呼吸或缺氧情况下）通过发酵作用进行能量转换。
发酵作用通过部分氧化有机物产生能量，无需氧气。
常见的发酵作用有乳酸发酵和酒精发酵。
乳酸发酵是一种无氧呼吸，葡萄糖通过糖酵解生成乳酸，产生少量的ATP。
酒精发酵是葡萄糖分解为乙醇和二氧化碳，同样也产生少量的ATP。
四、能量转换与代谢的关系细胞的能量转换与代谢密切相关。
能量转换提供细胞进行代谢所需的能量，而代谢过程则为能量转换提供所需的物质基础。
细胞的能量转换与物质运输知识点总结
细胞的能量转换与物质运输知识点总结细胞是生物体的基本单位，具备自我复制、自我维持和自我控制的能力。
为了能够正常进行代谢和生物功能的发挥，细胞内需要进行能量转换和物质运输。
本文将对细胞的能量转换和物质运输的知识点进行总结。
一、细胞的能量转换能量是生命活动的物质基础，能量的转换与生物体的生命活动密切相关。
细胞内能量的转换主要通过细胞呼吸和光合作用来完成。
1. 细胞呼吸细胞呼吸是一种有氧代谢过程，通过将有机物质（如葡萄糖）与氧气反应产生能量。
细胞呼吸包括三个阶段：糖解、异酸化和氧化磷酸化。
在糖解过程中，葡萄糖分子被分解成两个分子的丙酮酸，并产生少量的ATP（三磷酸腺苷）。
异酸化过程中，丙酮酸被进一步氧化，生成辅酶NAD＋的还原形式NADH，并再次产生一些ATP。
最后，在氧化磷酸化过程中，NADH参与氧化反应，形成丰富的ATP。
2. 光合作用光合作用是一种无氧代谢过程，通过植物叶绿素和其他辅助色素吸收太阳能，将二氧化碳和水转化为有机物质（如葡萄糖）和氧气。
光合作用可以分为光能转换和固定二氧化碳两个阶段。
在光能转换阶段，叶绿素吸收太阳能，将光能转化为化学能，生成ATP和NADPH。
在固定二氧化碳阶段，ATP和NADPH参与到卡尔文循环中，最终产生有机物质。
二、细胞的物质运输细胞内外的物质运输对于细胞内环境的维持和功能发挥至关重要。
细胞的物质运输主要通过细胞膜的渗透、扩散和主动运输等方式进行。
1. 渗透渗透是指溶液通过半透膜扩散到溶液浓度低的一侧，以使两侧溶液浓度趋于均匀的过程。
渗透可以分为渗透和渗透压。
渗透过程中，水分子从纯水或低浓度溶液移动到高浓度溶液，以体现浓度差。
渗透压是溶液浓度对水分子渗透性的描述，高浓度溶液具有较高的渗透压，低浓度溶液则具有较低的渗透压。
2. 扩散扩散是指溶质从浓度高的区域沿着浓度梯度向浓度低的区域传播的过程。
扩散可以是无选择性的，即溶质沿浓度梯度自由传播；也可以是选择性的，即通过特定的载体蛋白进行传输。
细胞的能量转换
细胞的能量转换细胞是生物体内最基本的结构和功能单位，它们以精确的方式进行各种活动，以维持生物体的正常运作。
其中，能量在细胞内的转换起着至关重要的作用。
本文将探讨细胞内能量转换的过程，并介绍与之相关的重要分子和机制。
1. 能量转换的基本过程细胞内能量转换的基本过程是通过细胞呼吸进行的。
细胞呼吸是指细胞利用有机分子（如葡萄糖）和氧气产生能量的过程。
它包括三个主要阶段：糖解、Krebs循环和氧化磷酸化。
1.1 糖解糖解是指有机物分解为更小的分子，并产生能量。
在细胞内，葡萄糖通过糖酵解途径分解为两个分子的丙酮酸，同时产生一定量的ATP （三磷酸腺苷）。
糖解是细胞能量转换的起始阶段。
1.2 Krebs循环Krebs循环是细胞呼吸过程中的关键步骤。
在Krebs循环中，丙酮酸被进一步代谢，产生二氧化碳和电子供体NADH（烟酸腺嘌呤二核苷酸）。
这些释放的电子被转移到细胞色素系统。
1.3 氧化磷酸化氧化磷酸化是细胞呼吸的最后一个阶段。
在这个过程中，NADH和另一个电子供体FADH2（呋喃腺嘌呤二核苷酸）释放的电子通过线粒体内的电子传递链，最终被氧气接受。
这个过程产生的能量用于合成ATP。
2. 重要分子和机制与细胞的能量转换密切相关的分子和机制有许多。
2.1 ATPATP是细胞内主要的能量供应分子。
它是由三个磷酸基团和一个腺嘌呤核苷酸组成。
在细胞内，ATP通过释放磷酸基团的方式提供能量，这个过程称为ATP酶。
2.2 NADH和FADH2NADH和FADH2是电子供体，在细胞呼吸中起着至关重要的作用。
它们可以在糖解和Krebs循环中捕获释放的电子，并将其转移到线粒体内的电子传递链。
2.3 线粒体线粒体是细胞中的能量中心，它以其形状和结构功能特异性而闻名。
线粒体内的电子传递链是细胞中能量转换的关键部分。
通过电子传递链，线粒体将NADH和FADH2提供的电子转移到氧气上，同时释放能量。
3. 能量转换的重要性细胞内能量转换的过程对生物体的正常运作至关重要。
细胞的能量转换
细胞的能量转换细胞是生命的基本单位，它们通过一系列复杂的生物化学反应将外界能量转化为可利用的形式，以维持生物体的正常功能和生存。
这个过程被称为细胞的能量转换。
本文将重点介绍细胞的能量转换过程及其相关机制。
一、葡萄糖的降解细胞的能量转换主要通过葡萄糖的降解过程来实现。
葡萄糖是一种重要的有机分子，是细胞内能量转换的主要燃料。
它被细胞摄入后，经过一系列酶催化的反应，逐渐分解为较小的分子，并释放出能量。
1. 糖酵解在细胞质中，葡萄糖分子通过一系列酶催化的反应，先被分解为两个分子的丙酮酸，再经过一系列的氧化和磷酸化反应，最终产生三个分子的丙酮酸、一分子的ATP（三磷酸腺苷）和NADH（辅酶还原型）等产物。
这个过程称为糖酵解，是葡萄糖降解的第一阶段。
2. 细胞色素的氧化磷酸化丙酮酸进一步进入线粒体的中间膜，通过一系列反应最终转化为辅酶A、NADH和FADH2等物质。
这些物质进入线粒体内膜的呼吸链，与氧气反应，产生大量的ATP。
这个过程被称为细胞色素的氧化磷酸化，是葡萄糖降解的第二阶段。
二、细胞色素系统细胞色素系统是细胞内负责电子传递和氢离子泵送的复合体。
它由多个色素分子和蛋白质组成，位于线粒体内膜上。
细胞色素系统通过接受NADH和FADH2释放的电子，以及利用这些电子的能量泵送氢离子，从而建立质子梯度。
这个梯度被用来合成ATP。
三、三磷酸腺苷（ATP）合成ATP合成是细胞的能量转换过程的最终阶段。
它发生在线粒体内膜上的ATP合酶上，通过质子梯度的驱动，将ADP（二磷酸腺苷）和一个无机磷酸根（Pi）结合成ATP。
这个过程被称为氧化磷酸化。
四、其他能量转换途径除了葡萄糖降解过程所产生的能量转换外，细胞还可以通过其他途径获得能量。
例如，脂肪酸的代谢可以产生丰富的ATP，蛋白质也可以在一定条件下被降解为氨基酸，进而进入能量合成途径。
细胞的能量转换是一个复杂而精密的过程，涉及多种酶、载体和其他蛋白质的参与。
通过这个过程，细胞能够将外界的化学能转化为维持自身正常运作所需的能量。
细胞的能量转换
细胞的能量转换细胞是生物体的基本单位，通过细胞内各种代谢反应来维持生命活动。
其中，能量的转换是细胞生命活动的基础。
本文将从细胞内能量储存、能量转换的方式以及相关代谢过程等方面来探讨细胞的能量转换。
一、细胞内能量储存细胞内的能量主要以ATP（腺苷三磷酸）的形式储存。
ATP是一种高能化合物，它由腺嘌呤、核糖和三个磷酸基团组成。
而ATP的磷酸键具有高能，通过磷酸键的断裂，可以释放出储存的能量，为细胞进行各种生命活动提供动力。
细胞内ATP的合成是经过一系列复杂的能量转换来完成的。
最主要的合成途径是细胞呼吸作用。
在有氧条件下，细胞通过氧化葡萄糖产生大量的ATP。
而在无氧条件下，细胞则通过乳酸发酵产生少量的ATP。
此外，细胞还通过光合作用合成ATP，但这一过程主要发生在植物细胞中。
二、能量转换的方式细胞内能量转换的方式多种多样，常见的有细胞呼吸作用和光合作用。
1. 细胞呼吸作用细胞呼吸作用是生物体将有机物质分解为CO2和H2O的过程，同时产生能量。
它分为三个主要阶段：糖酵解、Krebs循环和氧化磷酸化。
首先，糖酵解将葡萄糖分解为两个分子的丙酮酸，同时产生少量的ATP和NADH。
之后，丙酮酸进入Krebs循环，在多次反应过程中，产生大量的NADH和FADH2，并生成CO2。
最后，NADH和FADH2通过氧化磷酸化的过程，将其储存的电子传递给电子传递链，最终产生较大量的ATP。
2. 光合作用光合作用是植物细胞或某些细菌利用光能将二氧化碳和水转化为有机物质的过程，同时释放出氧气。
光合作用可以分为两个主要阶段：光反应和暗反应。
在光反应阶段，光能被光合色素吸收，并转化为化学能。
通过光合色素分子间的电子传递，产生能量丰富的ATP和NADPH，并释放出氧气。
而在暗反应阶段，通过ATP和NADPH的提供，植物细胞将CO2转化为有机物质，并再生ADP和NADP+。
三、相关代谢过程除了细胞呼吸作用和光合作用，细胞内还存在其他相关代谢过程，进一步实现能量的转换。
细胞的生物能量转换过程
储存能量：ATP是细胞内的直接能源物质，能够储存化学能并转化为机械能、电能等能量形式。
传递能量：ATP在细胞内的生物氧化过程中起着传递能量的作用，将其他物质氧化过程中释放的能量转移到需要能量的位置。
合成代谢：ATP参与细胞内的许多合成反应，如蛋白质、糖原、脂肪等的合成，提供合成所需的能量。
维持细胞正常功能：ATP是细胞正常代谢所必需的物质，缺乏ATP会导致细胞功能受损，甚至导致细胞死亡。
在能量转换过程中，细胞内的代谢反应释放的能量被用于合成蛋白质、DNA和RNA等重要分子，促进细胞的生长和分裂。
能量转换过程还参与细胞信号转导和基因表达的调控，影响细胞的分化、迁移和凋亡等过程，对于生物体的正常发育至关重要。
细胞能量转换的异常会导致细胞代谢失衡、生长和发育受阻，甚至引发疾病，如代谢性疾病、癌症等。
ATP在能量转换中的作用
光合作用：植物通过光合作用将光能转化为化学能，合成ATP
呼吸作用：动物和植物通过呼吸作用将有机物氧化分解，释放能量并合成ATP
磷酸化作用：在代谢过程中，底物分子上的特殊化学基团通过酶的作用转移到ADP上，生成ATP
氧化磷酸化：在线粒体中，电子传递链将NADH和FADH2的能量转移到氧分子上，生成ATP
信号转导通过一系列的分子事件来调节细胞的代谢活动
信号转导涉及多种细胞器之间的相互作用和信息传递
信号转导对于维持细胞内环境的稳定和细胞的正常功能至关重要
细胞代谢网络是由一系列酶促反应组成的复杂网络，负责调控能量转换过程。
细胞代谢网络通过调节酶的活性、代谢物的浓度以及代谢通量等手段，实现对能量转换过程的精确调控。
汇报人：XX
细胞的生物能量转换过程
目录
细胞中的能量转换过程
第八章细胞的能量转换
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氧化磷酸化：
高能电子在电子传递过程中
释放出的能量被F0F1ATP酶复合体 底物水平磷酸化：
用来催化 ADP磷酸化而合成 ATP， 由高能底物水解放能，
称为氧化磷酸化。
直接将高能磷酸链从底物
转移到ADP上，使 ADP磷酸化
生成 ATP的作用，称为
底物水平磷酸化。
12H 12H++12e-（经呼吸链传递） 同时： 12H+ + 6O2- 6H2O 所以终反应式：C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O+能量
功能
线粒体 —— 细胞呼吸 —— ATP的产生
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细胞呼吸的最终反应式：
C6H12O6+6O2- 6CO2+6H2O+能量
与燃烧反应相比：化学反应相同 终产物相同 能量相等。
燃烧反应只有能量释放， 没有ATP的形成。
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想一想，你每天的活动需要多少能量？
你
看
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呼吸链(电子传递链)
呼吸链的本 质是线粒体 内膜上的些 氧化还原酶 系，可进行 一系列氧化 还原反应， 完成电子的 传递和能量 的释放。
上页 下页 返回 结束
呼吸链（respiratory chain) ： 线粒体内膜上一系列氢载体和电子载体蛋白， 它们在内膜上有序地排列成相互关联的链状，
以
葡萄糖
葡 萄 糖
NAD NADH2
丙酮酸
NAD
糖酵解
为
CO2
例
NADH2
，
乙酰辅酶A的形成
介
绍
乙酰辅酶A
细胞内的能量转化和利用
细胞内的能量转化和利用细胞是生命的基本单位，其内部发生着复杂的生物化学反应，以维持生命活动。
能量转化和利用是细胞内最基本的过程之一，涉及到多种生物分子和酶的相互作用。
本文将介绍细胞内能量转化和利用的基本原理、途径和调控机制。
细胞内的能量单位在细胞内，能量主要以ATP（三磷酸腺苷）的形式存在。
ATP是一种高能化合物，其分子中含有两个高能磷酸键，能够在水解时释放出大量的能量。
ATP的生成和消耗是细胞内能量转化和利用的核心环节。
能量的产生：光合作用和细胞呼吸细胞内能量的主要来源是光合作用和细胞呼吸。
光合作用主要发生在植物和某些细菌的叶绿体中，通过吸收光能将水和二氧化碳转化为有机物，并释放出氧气。
光合作用产生的有机物可以进一步参与细胞呼吸过程。
细胞呼吸是细胞内能量产生的主要途径，分为三个阶段：糖解、Krebs循环和氧化磷酸化。
糖解是将葡萄糖分解为丙酮酸的过程，产生少量ATP和NADH。
Krebs循环是将丙酮酸进一步分解为二氧化碳和水的过程，产生少量ATP、NADH和FADH2。
氧化磷酸化是将NADH和FADH2中的电子传递给氧气，通过电子传递链和ATP合酶生成大量ATP的过程。
能量的利用：ATP的合成和消耗细胞内的能量转化和利用过程中，ATP的合成和消耗是相互关联的。
ATP的合成主要通过细胞呼吸过程中的氧化磷酸化来实现。
在氧化磷酸化过程中，NADH和FADH2中的电子传递给氧气，通过电子传递链和ATP合酶生成ATP。
ATP的消耗则发生在细胞的各种生物化学反应中。
ATP在酶的催化下，水解为ADP（二磷酸腺苷）和无机磷酸，释放出能量。
这些能量被用于细胞的各项生命活动，如细胞运动、物质运输、合成反应等。
能量的调控细胞内能量转化和利用的过程受到严格的调控，以确保细胞在不同生理状态下能够适应能量需求的变化。
调控机制包括酶活性的调控、信号通路的调控和转录后调控等。
酶活性的调控主要通过磷酸化和去磷酸化来实现。
细胞内的信号分子可以与酶的活性中心或其他调控域相互作用，从而改变酶的活性。
《细胞的能量转换器》课件
氧气
2
在有氧呼吸中起到氧化剂的作用。
3
酶
催化细胞内各种化学反应。
能量转换器与细胞的生存关系
正常细胞 能量转换过程受阻
能量转换器正常工作，细胞功能正常。 细胞功能受损，可能引发细胞死亡。
细胞能量转换与人类应用
生物能源生产利用微生物和植物 Nhomakorabea能量转换能 力，开发绿色能源。
代谢性疾病研究
研究细胞能量转换异常与疾病的 关系，开发治疗方法。
《细胞的能量转换器》 PPT课件
细胞的能量转换器是细胞进行能量交换和代谢的关键部分。了解细胞的能量 转换过程，让我们深入探索生命的奥秘。
细胞的能量转换过程
有氧呼吸
通过线粒体进行，产生大量ATP。
乳酸发酵
在无氧条件下进行，产生乳酸和 少量ATP。
苏氨酸发酵
只在某些微生物中进行，产生苏 氨酸和少量ATP。
细胞是生命体中的基本单位
复杂组织
构成器官和生物体。
自主功能
能进行新陈代谢、生长和分裂。
基因信息
负责传递和维持遗传信息。
细胞能量转换的重要性
1 生物体能量供应
维持生命活动的必需。
2 物质转化
3 信息传递
提供建设细胞物质的能量。
调控细胞内各种代谢反应。
细胞能量转换涉及的物质
1
有机物
如葡萄糖、脂肪酸等。
运动表现提升
优化能量转换过程，提高运动员 的体能表现。
探索细胞的谜团
新的能量转化方式
是否还存在其他未知的能量转换方式？
进化与适应
不同生物体的能量转换机制如何适应环境？
疾病与能量转换
能量转换异常如何导致疾病的发生和发展？
《细胞的能量转换》PPT课件
2．集光复合体（light harvesting complex，LHC）
由大约200个叶绿素分子和一些肽链构成。大部分色素分子起捕 获光能的作用，并将光能以诱导共振方式传递到反应中心色素。因此 这些色素被称为天线色素。叶绿体中全部叶绿素b和大部分叶绿素a都 是天线色素。另外类胡萝卜素和叶黄素分子也起捕获光能的作用，叫 做辅助色素。
类囊体膜的主要成分是蛋白质和脂类（60：40），脂类中的脂肪酸主要 是不饱含脂肪酸（约87%），具有较高的流动性。膜的内在蛋白主要有： 细胞色素b6／f复合体、集光复合体（LHC）、质体醌（PQ）、质体蓝 素（PC）、铁氧化还原蛋白（FD）、黄素蛋白、光系统I、II复合物等。
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9
（三）基质
4．细胞色素b6/f复合体(cyt b6/f complex)
可能以二聚体形成存在，每个单体含有四个不同的亚基：细胞色素b6 （b563）、细胞色素f、铁硫蛋白、以及亚基Ⅳ（是质体醌的结合蛋白）。 5．光系统Ⅰ（PSI）
能被波长700nm的光激发，又称P700。包含多条肽链，位结合100
是内膜与类囊体之间的空间。主要成分包括： 碳同化相关的酶类：如RuBP羧化酶。 叶绿体DNA、蛋白质合成体系。 一些颗粒成分：如淀粉粒、质体小球和植物铁蛋白等。
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10
二、叶绿体的功能—光合作用 (photosynthesis)
❖ 光合作用机理 光合作用是能量及物质的转化过程。首先光能转化成电能，经
个左右叶绿素分子、除了几个特殊的叶绿素为中心色素外外，其它叶绿
素都是天线色素。三种电子载体分别为A0（一个chla分子)、A1(为维生素
K1)及3个不同的4Fe-4S。
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细胞的能量转换(共132张PPT)
线粒体的TEM照片
肌细胞和精子的尾部聚集较多的线粒 体， 以提供能量
线粒体包围着脂肪滴，内有大量要被氧化的脂肪
1.1.2 线粒体的超微结构
两层单位膜套叠而Biblioteka 的囊状结构〔外膜5～7nm ；内膜6nm〕；
外膜 内膜
膜间隙
内室 嵴 根本微粒〔基粒〕
线粒体超微结构
〔1〕外膜 (out membrane)
42条肽链组成，呈L型，含有一个FMN和
至少6个铁硫蛋白，分子量接近1MD，以
二聚体形式存在。
作用：是催化NADH的2个电子传递至辅酶
Q，同时将4个质子由线粒体基质〔M侧〕
转移至膜间隙〔C侧〕。电子传递的方向为：
总的反响结果为：
NADH→FMN→Fe-S→Q
NADH + 5H+〔M〕 + Q→NAD+ + QH2 + 4H+〔C〕
FAD ( flavin adenine dinucleotide)的分子结构
细胞色素
分子中含有血红素铁，以共价形式与蛋白结合，通Fe3+、Fe2+形式变化传递电子，呼吸链中 有5类，即：细胞色素a、a3、b、c、c1，其中a、a3含有铜原子。
血红素c的结构
辅酶Q〔泛醌〕
脂溶性小分子量的醌类化合物，通过氧化和复原传递电子。
电子传递链与电子传递
琥珀酸 FAD
Fe-S
NADH FMN Fe-S CoQ Cytb Fe-S Cytc1
ADP+Pi
ATP
ADP+Pi
ATP
Cytc Cytaa3
ADP+Pi
ATP
〔四〕ATP形成机制——氧化磷酸化
细胞能量的转换
细胞的能量转换——线粒体和叶绿体学习方法归纳：第一、认识细胞生物学课程的重要性，正如原子是物理性质的最小单位，分子是化学性质的最小单位，细胞是生命的基本单位。
50年代以来诺贝尔生理与医学奖大都授予了从事细胞生物学研究的科学家，可见细胞生物学的重要性。
如果你将来打算从事生物学相关的工作，学好细胞生物学能加深你对生命的理解。
第二、明确细胞生物学的研究内容，即：结构、功能、生活史。
生物的结构与功能是相适应的，每一种结构都有特定的功能，每一种功能的实现都需要特定的物质基础。
如肌肉可以收缩、那么动力是谁提供的、能量从何而来的？第三、从显微、超微和分子三个层次来认识细胞的结构与功能。
一方面每一个层次的结构都有特定的功能，另一方面各层次之间是有机地联系在一起的。
第四、将所学过的知识关联起来，多问自己几个为什么。
细胞生物学涉及分子生物学、生物化学、遗传学、生理学等几乎所有生物系学过的课程，将学过的知识与细胞生物学课程中讲到的内容关联起来，比较一下有什么不同，有什么相同，为什么？尽可能形成对细胞和生命的完整印象，不要只见树木不见森林。
另一方面细胞生物学各章节之间的内容是相互关联的，如我们在学习线粒体与叶绿体的时候，要联想起细胞物质运输章节中学过的DNP、FCCP 等质子载体对线粒体会有什么影响，学习微管结构时要问问为什么β微管蛋白是一种G蛋白，而α微管蛋白不是，学习细胞分裂时要想想细胞骨架在细胞分裂中起什么作用，诸如此类的例子很多。
第五、紧跟学科前沿，当前的热点主要有“信号转导”、“细胞周期调控”、“细胞凋亡”等。
细胞生物学是当今发展最快的学科之一，知识的半衰期很短（可能不足5年），国内教科书由于编撰周期较长，一般滞后于学科实际水平5-10年左右，课本中的很多知识都已是陈旧知识。
有很多办法可以使你紧跟学科前沿：一是选择国外的最新教材，中国图书进出口公司读者服务部那里可以买到很多价廉物美的正宗原版教材（一般200-400元，只相当于国外价格的1/5）；二是经常读一些最新的期刊资料，如果条件所限查不到国外资料，可以到中国期刊网、万方数据等数据库中查一些综述文章，这些文章很多是国家自然科学基金支助的，如在中国期刊网的检索栏输入关键词“细胞凋亡”，二次检索输入关键词“进展”，你会发现一大堆这样的文章，都是汉字写的比读英文省事。
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CH3CO~SCOA中能量转移到NADH、FADH2 中 上页 下页 返回 结束
至此，一分子葡萄糖已完全分解成６分子CO2，能量已 转移到 NADH、FADH2、ATP中 即 G 10 NADH+H+ 2 FADH2 4ATP 6 CO2 下面的问题是 NADH、 FADH2中的能量如何转移至ATP中。
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细胞呼吸的特点：
1、本质是在线粒体内进行的一系列酶促氧化 还原反应。 2、产生的能量储存于ATP的高能磷酸键中。 3、能量是逐步释放的。 4、恒温（37摄氏度）恒压条件下进行。 ５、反应过程需要水的参入。
功能
线粒体 —— 细胞呼吸 —— ATP的产生
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合理饮食，保证适宜的营养。
你睡觉一小时需要多少能量？
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思考题：
1、名词解释 细胞呼吸 基粒 ATP 氧化磷酸化 呼吸链 底物水平磷酸化 2 、以葡萄糖为例，简述细胞中有机物的能量是 如何释放和转换为ATP的? 3 、试述线粒体与细胞能量转换的关系?
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地球上一切生命活动所需要的能量主要来自于太阳能。
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太阳提供了生命生存的能源
太阳能（光能）
光合作用
植物（化学能） 食物
动物（化学能）
能量转移并储存于动植物的有机物（蛋白质、脂肪、糖
类等）中。
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细胞内供能物质中能量的流动
食物（糖类、脂肪、蛋白质） 人（消化、吸收、运输） 细胞 线粒体 ADP+Pi ATP 二氧化碳和水
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呼吸链(电子传递链)
呼吸链的本 质是线粒体 内膜上的些 氧化还原酶 系，可进行 一系列氧化 还原反应， 完成电子的 传递和能量 的释放。
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呼吸链（respiratory chain) ： 线粒体内膜上一系列氢载体和电子载体蛋白， 它们在内膜上有序地排列成相互关联的链状， 称为呼吸链。
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已知：
7.3千卡 ADP+Pi —— ATP 所以，上述三个部位的能量足够形成一个 ATP，
电子传递和氧化磷酸化 1分子NADH —————————— 3ATP 电子传递和氧化磷酸化 1分子FADH2 —————————— 2ATP
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基粒与氧化磷酸化
基粒（ATP酶复合体）是氧化磷酸化部位。 ADP+Pi ATP 称为磷酸化 磷酸化：底物水平磷酸化氧化磷酸化
2e-
FADH2 2e 2e- 2e-
2e-
2e-
2e-
2e-
简示为：NADH FMN COQ B C1 C aa3 1/2O2
Ⅰ
ADP+Pi ATP ADP+Pi
Ⅱ
ATP
Ⅲ
ADP+Pi ATP传递电子时，是连续的进行一系列的氧化还原反 应，在这个过程中能量逐步释放出来，有三个部位释放的 能量较高。即 部位Ⅰ NADH COQ 12.2千卡 部位Ⅱ b C1 9.9千卡 部位Ⅲ aa3 O2 23.8千卡
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二、细胞的能量利用形式—— ATP
高能磷酸键
ATP表示为： A-P ~P ~P
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去磷酸化 A--P~P~P ======== A-P~P+Pi+1.72KJ 磷酸化
ATP ATP是一种高能磷酸化合物， 能量储存于其高能磷酸键中， 可去磷酸化释放能量供细胞利用， 又可磷酸化储存能量。 ATP的作用： 细胞生命活动的直接供能者 细胞能量转换的中间携带者，即“能量货币”。 细胞的能量获得、转换、储存和利用的枢纽。
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能量的转换—电子传递和氧化磷酸化
因为： C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O 前面产生的12对H必须进一步氧化为水，整个有氧 氧化才告结束，但H不能与O2直接结合，实际上H离解 为 H+和e-（高能电子），电子经过呼吸链传递，最终 使1/2 O2还原为O2-与基质中的2H+化合生成水。这一过程 在线粒体内膜上进行, 电子传递链(呼吸链)相当于“放能装置”; ATP酶复合体相当于“换能装置”。
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基粒的结构：
基粒
头部（ATP酶复合体） 柄部 基片（插入膜中） ADP+Pi
头部（ATP酶复合体）
ATP
柄部
基片
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氧化磷酸化： 高能电子在电子传递过程中 释放出的能量被F0F1ATP酶复合体 底物水平磷酸化： 用来催化 ADP磷酸化而合成 ATP， 由高能底物水解放能， 称为氧化磷酸化。 直接将高能磷酸链从底物 转移到ADP上，使 ADP磷酸化 生成 ATP的作用，称为 底物水平磷酸化。 12H 12H++12e-（经呼吸链传递） 同时： 12H+ + 6O2- 6H2O 所以终反应式：C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O+能量 在体内细胞中的含义为： C6H12O6+6O2+36ADP+36Pi 6CO2+6H2O +36ATP+热能 动画
第八章 细胞的能量转换
第一节 细胞的供能物质和...
第二节 能量的释放和转移
第三节 细胞能量的转换 思考题
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可 见 线 粒 体 是 细 胞 内 的 能 量 转 换 器
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一、细胞内的供能物质
糖类：最主要的供能物质 脂肪：能量的浓缩贮存形式 蛋白质：能量的来源之一
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电子传递和氧化磷酸化 1分子NADH ————— 3ATP 电子传递和氧化磷酸化 1分子FADH2 ———— 2ATP 氧化磷酸化 所以 10NADH+2FADH2 ———— 34ATP 在糖酵解时，由底物水平磷酸化，产生2ATP（细胞质中 产生）； 在TAC时，由底物水平磷酸化，也产生2ATP。 细胞氧化 1分子葡萄糖—————— 38分子 其中2分子ATP在细胞质中产生，线粒体中产生36分子ATP， 其它能量以热能的形式散发掉。 动画
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细胞呼吸（细胞氧化）过程：
糖酵解
乙酰辅酶A的形成
三羧酸 循环
电子传递和 氧化磷酸化
图示 细胞呼吸的四个主要步骤 上页 下页 返回 结束
细胞呼吸的过程
糖酵解 乙酰辅酶A的形成 物质分解能量释放 三羧酸循环 电子传递和氧化磷酸化 能量转换ATP生成
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细胞中能量的释放和转移
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食物中的能量如何转换为 ATP?
食物——（线粒体）——ATP
细胞呼吸
物质分解能量释放能量转移能量转换ATP形成
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细胞呼吸（cellular respiration）
在氧气的参与下，线粒体内分解各 种大分子物质，产生二氧化碳，同时， 分解代谢所释放的能量储存于ATP中， 这一过程称为细胞呼吸，又称细胞氧化 或生物氧化。
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二、乙酰辅酶A（ CH3COSCOA）的生成：
在线粒体中进行。 结果：2分子丙酮酸
2分子 CH3CO~SCOA 2分子 NADH+H+ 2分子 CO2 （丙酮酸中能量转移到CH3CO~SCOA和 NADH中）
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三、三羧酸循环
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三羧酸循环是物质氧化分解的中心。 在线粒体基质中进行，二十几步酶促化学反应 。 结果： 2×CH2CO~SCOA2×2CO2
柠檬酸
NAD 苹果酸 顺乌头酸
延胡索酸 FADH2 CO2 琥珀酸 FAD -酮戊二酸
异柠檬酸 CO2
三羧酸循环
NAD NADH2
NADH2
NAD
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一、糖酵解
在细胞质中进行 经过十几步酶促化学反应 结果：一分子葡萄糖 2分子丙酮酸 2分子 NADH+H+
（葡萄糖中能量转移到丙酮酸和 NADH中）
分解过程：糖酵解 乙酰辅酶A的形成 三羧酸循环
物质分解, 能量逐步释放出来
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以 葡 萄 糖 为 例 ， 介 绍 细 胞 呼 吸 （ 能 量 转 换 ） 的 过 程 ：
葡萄糖 NAD NADH2 CO2 NADH2 丙酮酸 NAD
糖酵解
乙酰辅酶A的形成
乙酰辅酶A
NADH2
草酰乙酸
结束
细胞呼吸的最终反应式：
C6H12O6+6O2- 6CO2+6H2O+能量 与燃烧反应相比：化学反应相同 终产物相同 能量相等。
燃烧反应只有能量释放， 没有ATP的形成。
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