细胞代谢课件

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1、 第四章 细胞代谢 机体的生存需要能量，机体内主要提供能量的物质是 ATP。ATP的形成主要通过两条途径：一条是由葡萄糖彻底氧化为 CO2和水，从中释放出大量的自由能形成 36分子 ATP。另外一条是在没有氧分子参加的条件下，即无氧条件下，由葡萄糖降解为丙酮酸，并在此过程中产生 2分子 ATP。第一节 能与细胞腺苷（）三磷酸腺苷ATP的结构简式ATP的结构简式为 AP P P普通化学键高能磷酸键lATP即三磷酸腺苷，是各种活细胞内普遍存在的一种高能磷酸化合物。ATP的水解过程AP P PPiAP P 能量ATP ADP+Pi+能量酶ATP与 ADP的相互转化A-PPP A-PP+Pi + 能量

2、 酶酶请问：这是不是可逆反应？不是ATPADP酶 酶能量PiPi能量ATP与 ADP的转化关系物质可逆能量不可逆ATP的生理功能ATP是生物体进行各种生命活动所需能量的直接来源ATP释放的能量转化成其它能量的形式主要有：1.机械能 2.电 能 3.渗透能4.光 能5.热 能 ATP形成的途径 H|HOOC CNH 2|HH|HOOC CNH 2|H一、酶及其特点酶：活细胞产生的具有催化作用的一类有机物。化学特点：绝大多数是蛋白质，少数为 RNA。作用特点：高效性，专一性，条件温和性第二节 酶1. 中间产物理论酶与底物形成中间产物，通过 降低反应的活化能 来加快反应速度，酶促反应要比非催化反应多

3、经历几个步骤。E + S - ES - P + SE： 酶S： 底物P： 产物二、酶的作用机理2. 活性中心理论酶分子上直接参与反应的氨基酸残基或侧链基团组成的活性空间结构称 酶的活性中心 ，分 催化基团和结合基团 两部分。前者决定酶的催化能力（ 高效性 ），后者决定酶与哪些底物结合（ 专一性 ）。活性中心外维持形成活性中心构象的一些基团，称为非活性中心。3. 酶的 催化机理酶是通过与底物形成中间产物，降低反应的活化能来加速化学反应速度的。 酶分子中存在有活性中心，活性中心由催化基团和结合基团组成。在酶与底物分子相互接近的过程中，底物分子诱导酶的活性中心结构发生利于与底物结合的变化。酶与底物接

4、触，酶分子通过结合基团与底物分子互补契合，催化基团催化底物分子中键断裂或形成新的化学键，底物转化为产物，产物由酶分子上脱落下来，酶又恢复到原来构象。 1.底物浓度对酶促反应速度影响三、酶促反应的影响因素2. 酶的浓度3. 温 度t T时， V 随 t 的升高而增加。（ T为最适温度）t T时， V Vmax。t T时， V 随 t 的升高而减小。高温条件下，酶蛋白空间结构被破坏易变性，导致失活。Q10（ 温度系数）：温度每提高 10 所增加的反应速率的倍数。4. pH 值pH值影响酶分子构象改变，酶均有其各自不同的最适pH值范围。在最适 pH值范围内，反应速度最大。 在过酸和过碱的条件下，酶活

5、性完全丧失。5. 激活剂激活剂：能提高酶活性的物质。无机离子： Na K Mg2 Ca2 Zn2 Fe 2 Cl-有机分子：抗坏血酸（ Vc）， 半胱氨酸，亚硫酸钠，谷胱甘肽。6. 抑制剂抑制剂：能使酶活性下降或丧失的物质。无机离子： Ag ， Hg2 ， Pb2 。化学物质： CO， H2S， 氰化物，砷化物（砒霜），氟化物，有机磷。类型 1-非竞争性抑制剂： 它与酶分子结合的部位不是活性部位，但它的结合却使酶分子的形状发生了变化，使得活性部位不适于接纳底物分子。类型 2-竞争性抑制剂： 与酶的底物相似的化学物，与底物分子竞争酶的活性部位，使得底物分子不能发生反应。（可逆的）一、呼吸作用的概

6、念细胞呼吸是所有生物都具有的一项重要的生命活动。其实质是 氧化分解有机物 ，最终生成二氧化碳或其他产物，并且释放能量产生 ATP的总过程。有氧呼吸 无氧呼吸 细胞呼吸的类型 第三节 细胞呼吸有氧呼吸 场所 先在细胞质基质内，后在线粒体内 概念 指生物细胞在 氧气 的作用下，通过 酶 的催化作用把糖类等有机物 彻底 氧化 分解 ，产生出 CO2和水，同时释放出 大量 能量的过程。总反应式：C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量（ 2870kJ） 酶有氧呼吸的全过程分子葡萄糖2分子丙酮酸6分子 CO22ATP（ 少量）2ATP（ 少量）HH12分子 H2O6分

7、子 O26H2O34ATP（ 大量）酶酶酶第一阶段第二阶段第三阶段1161kJ=38ATP有氧呼吸的全过程场 所 反 应 物 产 物 能量第一 阶 段 细 胞 质 基 质 葡萄糖 丙 酮 酸【 H】 少第二 阶 段 线 粒体 丙 酮 酸H2OCO2【 H】 少第三 阶 段 线 粒体 【 H】H2O H2O 多无氧呼吸 概念 指在 无氧 条件下，通过 酶 的催化作用，生物细胞把糖类等有机物 分解 成为 不彻底 的氧化产物，同时释放出 少量 能量的过程。 场所 始终在细胞质基质内进行总反应式 C6H12O6 2C2H5OH（ 酒精） +2CO2+能量 C6H12O6 2C3H6O3 （ 乳酸）能量

8、 酶酶无氧呼吸比有氧呼吸释放出的能量要少得多，未释放的能量储存在酒精或乳酸等不彻底的氧化产物中，酒精能燃烧，说明酒精中还储存有大量的能量。 无氧呼吸 C6H12O6 2丙酮酸酶2C2H5OH+2CO2+能量酶2C3H6O3 能量第一阶段 第二阶段（均在细胞质基质中完成）无氧呼吸的过程 两种无氧呼吸方式的具体实例说明：微生物的无氧呼吸又称为发酵产生酒精的无氧呼吸常见的例子有： 某些水果（如苹果）及某些植物的根在缺氧时 酵母菌在缺氧时 产生乳酸的无氧呼吸常见的例子有： 马铃薯块茎、甜菜块根和玉米胚在无氧时 动物的肌肉细胞在缺氧时 乳酸菌在无氧时有氧呼吸与无氧呼吸的比较 有氧呼吸 无氧呼吸 区别 主

9、要在 线 粒体中 进 行 在 细 胞 质 基 质 中 进行 需要氧气参与 不需要氧气参与 分解有机物 彻 底CO2 H2O 分解有机物不 彻 底CO2 酒精 乳酸 释 放大量能量 释 放少量能量 联系 第一 阶 段（从葡萄糖到丙 酮 酸）的 过程和 场 所（ 细 胞 质 基 质 ）完全相同；有 酶参与；都 产 生能量。 细胞呼吸的意义为生物体的生命活动提供能量。为体内其他化合物的合成提供原料。总论丙酮酸葡萄糖“ 糖酵解 ”不需氧有氧情况无氧情况“ 三羧酸循环 ” CO2 + H2O“ 乳酸发酵 ” 、 “ 酒精发酵 ” 乳酸或酒精一、一、 糖酵解的概述1、糖酵解的概念糖酵解作用： 在无氧条件下

10、，葡萄糖进行分解形成 2分子的丙酮酸并提供能量。这一过程称为 糖酵解作用 。是一切有机体中普遍存在的 葡萄糖降解途径，也是葡萄糖分解代谢所经历的共同途径。也称为 EMP途径。v糖酵解是 在在 细胞质细胞质 中进行。不论有氧还中进行。不论有氧还是无氧条件均能发生。是无氧条件均能发生。 10个酶催化的 11步反应第一阶段 ： 磷酸已糖的生成 (活化 )四 个阶段第二阶段 ： 磷酸丙糖的生成 (裂解 )第三阶段 ： 3-磷酸甘油醛转变为 2-磷酸 甘油酸 第四阶段 ： 由 2-磷酸甘油 酸生成丙酮酸二、糖酵解过程 (G)已糖激酶ATP ADPMg2+(G-6-P） 葡萄糖 磷酸化生成6-磷酸葡萄糖糖

11、酵解过程 1已糖激酶 (hexokinase)激酶 ：能够在 ATP和任何一种底物之间起催化作用，转移磷酸基团的一类酶。已糖激酶 ：是催化从 ATP转移磷酸基团至各种六碳糖（ G、 F）上去的酶。激酶都需离子要 Mg2+作为辅助因子 6- 磷酸葡萄糖 异构化转变为 6-磷酸果糖(F-6-P）糖酵解过程 1磷酸葡萄糖异构酶(G-6-P） 6- 磷酸果糖 再磷酸化生成 1,6-二磷酸果糖糖酵解过程 1(F-1,6-2P）磷酸果糖激酶（ PFK）ATP ADPMg2+(F-6-P） 磷酸丙糖的 生成磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛(F-1,6-2P）醛缩酶+糖酵解过程 2 磷酸丙糖的 互换 糖酵解过程 2

12、磷酸二羟丙酮(dihydroxyacetone phosphate) 3-磷酸甘油醛(glyceraldehyde 3-phosphate)磷酸丙糖异构酶1,6-二磷酸果糖 2 3- 磷酸甘油醛 上述的 5步反应完成了糖酵解的准备阶段。酵解的准备阶段包括 两个磷酸化步骤由六碳糖裂解为两分子三碳糖， 最后都转变为 3-磷酸甘油醛 。在准备阶段中，并没有从中获得任何能量，与此相反，却 消耗了两个 ATP分子 。以下的 5步反应包括氧化 还原反应、磷酸化反应。这些反应正是 从 3-磷酸甘油醛提取能量形成 ATP分子 。 3-磷 酸甘油醛 氧化为1,3-二磷 酸甘油酸1,3-二磷酸甘油酸(1,3-di

13、phosphoglycerate)糖酵解过程 33-磷酸甘油醛(glyceraldehyde 3-phosphate)3-磷酸甘油醛脱氢酶糖酵解中唯一的脱氢反应+ NADH+H+NAD+HPO4 2-OPO 3 2- 1,3-二磷 酸甘油酸转变 为 3-磷 酸甘油酸糖酵解过程 33-磷酸甘油酸激酶3-磷酸甘油酸(3-phosphoglycerate)这是糖酵解 中第一次底物水平磷酸化反应1,3-二磷酸甘油酸(1,3-diphosphoglycerate)OPO 3 2- ADP ATPMg2+底物磷酸化 ： 这由已经形成的高能磷酸键与ADP合成 ATP的磷酸化类型称为底物磷酸化。其中 ATP的

14、形成直接与一个 代谢中间物（ 1,3-二磷酸甘油酸）上的磷酸基团的转移相偶联这一步反应是糖酵解过程的第 7步反应，也是糖酵解过程 开始收获 的阶段。在此过程中产生了 第一个 ATP。 3- 磷 酸甘油酸 转变为 2-磷 酸甘油酸3-磷酸甘油酸(3phosphoglycerate)糖酵解过程 3磷酸甘油酸变位酶2-磷酸甘油酸(2-phosphoglycerate) 2-磷 酸甘油酸 脱水形成 磷 酸烯醇式丙酮酸 （ PEP）磷酸烯醇式丙酮酸 （ PEP）2-磷酸甘油酸糖酵解过程 4烯醇化酶(Mg2+/Mn2+ )H2O氟化物能与 Mg2+络合而抑制此酶活性ADP ATPMg2+, K+ 磷 酸 烯醇式丙酮酸转变 为烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸激酶(PK )烯醇式丙酮酸也是第二次底物水平磷酸化反应糖酵解过程 4 烯醇式丙酮酸转变 为丙酮酸糖酵解过程 4ATP磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸ADP丙酮酸激 酶烯醇式丙酮酸(enolpyruvate)自发进行丙酮酸(pyruvate)E1:己糖激酶