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。
《高中生物课件：细胞的能量转换》
通过本课件，我们将一起探索细胞的能量转换过程，了解细胞是生命体系的 基本单位，以及不同能量转换途径的原理和应用。
细胞的能量来源和能量转换
光合作用
细胞通过光合作用将太阳 能转化为化学能，进而供 给生物体生命活动。
无氧呼吸
在缺氧条件下，细胞通过 无
动物通过摄食植物或其他动物 来获取能量，维持生命活动。
分解者
分解者以死亡有机物为食，将 有机物分解成无机物，促进循 环。
生物体内的能量守恒与转化
生物体内能量守恒，细胞通过能量转化将一种形式的能量转化为另一种形式， 并在各个层级上维持能量流动和物质循环，实现生命活动。
能量转换在生态系统中的作用
有氧呼吸
在氧气存在的条件下，细 胞通过有氧呼吸进行高效 能量转换。
光合作用的原理及过程
光合作用是指植物细胞中通过叶绿体将太阳能转化为化学能的过程。它包含 光反应和暗反应两个阶段，通过光合色素吸收光能，产生ATP和NADPH，并进 一步合成有机物质。
光合作用的反应方程式
光合作用的反应方程式可表示为：光能 + 6 CO2 + 12 H2O → C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O。
1 维持生态平衡
能量转换维持着生态系统的 稳定，保障生物间的相互依 存和平衡。
2 推动物种演化
能量转换对物种的适应和进 化起到重要推动作用。
3 影响生态链
能量转换的变化会对食物链和群落结构产生影响。
人类能源的利用与供给
人类利用化石燃料和可再生能源等能源供给生产和生活需求，但同时也需要考虑环境保护和可持续发展 的问题。
其他能量转换途径
1
有氧呼吸
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。
细胞生物学细胞的能量转换线粒体课件
NADH + 1/2 O2------ NAD++ H2O + 能量 FADH2 + 1/2 O2------ FAD++ H2O + 能量
ATP合成酶的结构和作用机理
ATP合成酶，分为球形的F1（头部）和嵌入膜中的F0（基部）， 它可以利用质子动力势合成ATP，每秒钟可产生100个ATP。
ATP合成酶的作用机制
c
F1头部：为水溶性的蛋白 质，从内膜突出于基质， 可以利用质子动力势合成 ATP。
F1是由9个亚基组成的 α3β3γδε复合体，具有三个 ATP合成的催化位点（β亚 基）。α和β单位交替排列 成桔瓣状结构。
线粒体内膜电子传递复合物的排列及电子和质子传递示意图
复合物 Ⅰ（NADH脱氢酶）：
106 Da FMN黄素蛋白+ >6铁硫中心 42条不同的多肽链组成，其中7个是疏水的跨膜多肽，由线粒体基因编码。 电子传递的方向为：NADH→FMN→Fe-S→Q
Intermembrane space
Inner Membrane
电子载体(electron carriers)
在电子传递过程中与释放的电子结合并将电子传 递下去的物质称为电子载体。
有四种∶黄素蛋白、细胞色素、铁硫蛋白和辅酶Q， 在这四类电子载体中，除了辅酶Q以外，接受和提 供电子的氧化还原中心都是与蛋白相连的辅基。
电子载体(electron carrier)： 黄素蛋白（Flavoprotein） 细胞色素（Cytochrome） 泛醌（ubiquinone, UQ）or 辅酶Q （Coenyme Q, CoQ） 铁硫蛋白（iron-sulfur protein） 铜原子（copper atom）
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
《医学细胞生物学精品课件》8-线粒体与细胞的能量转换
3
运动中的细胞内呼吸
运动中的细胞通过细胞内呼吸产生能量，支持肌肉的收缩和运动。
3 脂肪代谢
线粒体参与细胞内脂肪分解和合成，调节脂 肪储存与释放过程。
4 氧化还原反应
线粒体是氧化还原反应的重要场所，参与许 多生物化学过程。
细胞的能量转换
1
糖解
糖分子被分解成较小的分子，产生少量ATP和NADH。
2
三羧酸循环
通过氧化糖和脂肪酸，产生大量高能态载体NADH和FADH2。
3
氧化磷酸化
NADH和FADH2被带入线粒体内膜，产生大量ATP。
线粒体与ATP的生成
三磷酸腺苷(ATP)
电子传递链
线粒体通过氧化磷酸化反应合成 ATP，ATP是细胞内的主要能量源。
电子由NADH和FADH2传递给电子 传递链，在内膜嵴上释放能量。
ATP合酶
ATP合酶利用电子传递链释放的 能量，合成ATP分子。
线粒体与呼吸链
内膜嵴
线粒体内膜嵴提供了大量的表面积，用于电子传递链的蛋白质定位。
蛋白质复合物
呼吸链由多个蛋白质复合物组成，实现电子传递和质子泵运输。
质子动力学
质子运输过程中形成的质子梯度，驱动ATP合酶合成ATP。
线粒体与氧化磷酸化
1 ADP磷酸化
ADP与无机磷酸通过线粒体内膜的ATP合酶结合，合成ATP。
双膜结构
线粒体由内外两层膜组成，内膜呈折叠状，形成许多称为嵴的结构。
线粒体DNA
线粒体具有自己的DNA，可独立复制，支持线粒体内部蛋白质的合成。
线粒体的功能
1 能量转换
线粒体参与细胞内的呼吸作用，将有机物质 氧化为能量(ATP)。
2 钙离子调节
细胞的代谢过程和能量转换
ATP生成
氧化磷酸化过程中，每传递一对电子到氧，可生成2.5-3个ATP分子，是细胞主要的能量来源。
细胞呼吸链调控机制
底物水平调节
细胞内底物浓度变化可影响呼 吸链的活性，如葡萄糖浓度升
氧化磷酸化
NADH+H+和FADH2通过电子传 递链将电子传递给氧分子，生成 水并释放能量。这个过程中驱动 ATP合成酶工作，将ADP和Pi合成 ATP。氧化磷酸化是细胞呼吸作 用中最重要的能量转换过程之一 。
糖异生作用及其生理意义
糖异生的定义
糖异生的过程
糖异生是指非糖物质（如乳酸、甘油 、生糖氨基酸等）转变为葡萄糖或糖 原的过程。
代谢分类
根据反应性质，代谢可分为合成代谢 （同化作用）和分解代谢（异化作用 ）。合成代谢利用能量构建细胞组分 ，而分解代谢则释放能量。
细胞内环境及其调控
细胞内环境
细胞内的液体环境称为胞质，包含各 种离子、小分子代谢物和生物大分子 。
调控机制
细胞通过调节胞质中代谢物的浓度、 酶的活性和细胞器的功能来维持代谢 平衡。
THANKS
感谢观看
自噬现象及其生理意义
自噬现象
细胞通过溶酶体降解自身受损、老化的 细胞器或大分子物质的过程。
VS
生理意义
维持细胞内环境稳定，促进细胞器的更新 和修复，参与细胞生长、发育和分化等过 程。
细胞凋亡过程及能量变化
细胞凋亡过程
细胞在基因调控下主动有序的死亡过程，包 括启动、执行和清除三个阶段。
能量变化
细胞凋亡过程中伴随着ATP的消耗和线粒体 膜电位的降低，同时产生一系列能量相关的 信号分子。
《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。
精选课件ppt
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。
精选课件ppt
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
细胞的能量转换线粒体和叶绿体1
它们的形态结构都呈封闭的双层结构，内 膜都演化为极其扩增的特化结构，并在能 量转换中起主要作用。 线粒体和叶绿体以类似的方式合成ATP。 线粒体和叶绿体都是半自主性细胞器。
亚线粒体小泡的分离与重组
1、电子传递链（呼吸链）
什么是呼吸链：
–在线粒体内膜上存在有关氧化磷酸化的
脂蛋白复合物，它们是传递电子的酶体
系，由一系列可逆地接受和释放电子或H+ 的化学物质组成，在内膜上相互关联地 有序排列，称为电子传递链或呼吸链。
呼吸链上进行电子传递的载体主要有： NAD、黄素蛋白、细胞色素、铜原子、
2、线粒体的超微结构
电镜下可见线粒体是由双层单位膜套叠而成的封闭 囊状结构，由外膜、内膜、膜间隙及基质4部分构成。
（1）外膜 (outer membrane)
厚约6nm，通透性高。上面有整齐排列的 桶状孔蛋白，孔蛋白上有直径2-3nm的小孔， 相对分子量为1KD以下的小分子可通过小孔 进入膜间隙。
内膜
β -羟丁酸和β -羟丙酸脱氢酶 肉毒碱酰基转移酶 丙酮酸氧化酶 NADH脱氢酶（对鱼藤酮敏感）
三、线粒体的功能 线粒体的主要功能是进行氧化磷酸化，合成
ATP，为细胞生命活动提供直接能量。
线粒体是糖、脂肪和氨基酸最终释能的场所。 线粒体还与细胞中氧自由基的生成、细胞凋 亡、细胞信号转导、细胞内多种离子的跨膜 转运及电解质平衡的调控有关。
板层状嵴线粒体
管状嵴线粒体
（3）膜间隙（intermembrane space）：
• 内外膜之间的封闭腔隙，宽约6-8nm。
细胞的能量转换31页PPT
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
细胞的能量转换
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
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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。
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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，
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
NADH2
胞
草酰乙酸
柠檬酸
呼
NAD
吸
（
苹果酸
顺乌头酸
能
量 转
延胡索酸
异柠檬酸 三羧酸循环
换 FADH2
）
的
FAD
CO2 琥珀酸
CO2
NAD
过
-酮戊二酸
NADH2
程
NADH2
：
NAD
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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。
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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。
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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，
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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
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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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”。
称为呼吸链。
FADH2 2e 2e- 2e- 2e- 2e- 2e- 2e- 2e-
简示为：NADH FMN COQ B C1 C aa3 1/2O2
Ⅰ
Ⅱ
ADP+Pi ATP ADP+Pi ATP
Ⅲ
ADP+Pi ATP
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呼吸链在传递电子时，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
第八章 细胞的量转换
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
书
一
小
时
需 要
你看一小时电视需要多少能量？
多
少
能
量
？
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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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
2×3NADH+H+ 2×1FADH2 2×1ATP
CH3CO~SCOA中能量转移到NADH、FADH2 中
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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）
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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）
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
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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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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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
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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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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在体内细胞中的含义为：
C6H12O6+6O2+36ADP+36Pi 6CO2+6H2O +36ATP+热能
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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。
部位Ⅰ NADH COQ 12.2千卡
部位Ⅱ 部位Ⅲ
b C1 aa3 O2
9.9千卡 23.8千卡
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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
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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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