细胞的生命代谢

生命如何运转？从细胞代谢到能量奇迹！ 细胞通过酶催化化学反应驱动生命活动，ATP是直接能源光合作用在叶绿体中完成：光反应（水裂解产氧，合成ATP和NADPH）与碳反应（固定CO2生成糖）实现能量与物质转换呼吸作用中，有氧呼吸高效产ATP，无氧呼吸则产量低但具生存意义酶的专一性源于活性中心结构差异，它们多数是蛋白质，少数为RNA，精准加速特定反应。

细胞的生命代谢

• 酶催化细胞的化学反应
  • 绝大多数是蛋白质，少数是 RNA
  • 酶催化特定化学反应的能力称为酶活性
    • 可用其在一定条件下催化某一化学反应的速率表示
  • 酶的活性中心
    • 酶分子上与底物结合并起催化作用的空间区域
    • 不同种类酶的活性中心结构不同，所以酶的催化作用具有专一性
• ATP 是生命活动的直接能源物质
  • 有氧呼吸产生大量 ATP
    • 过程
      • 糖酵解
        • 发生在细胞质基质
        • 葡萄糖分解为丙酮酸
        • 产生少量ATP和NADH
      • 三羧酸循环
        • 发生在线粒体基质
        • 丙酮酸彻底氧化分解
        • 产生少量ATP和NADH
      • 电子传递链
        • 在线粒体内膜上进行
        • 产生大量ATP
  • 无氧呼吸产生少量ATP
    • 过程
      • 糖酵解
        • 发生在细胞质基质中
        • 葡萄糖分解为丙酮酸
        • 产生少量ATP和NADH
      • 乳酸发酵或酒精发酵
        • 丙酮酸转化为乳酸或乙醇
    • 无氧呼吸的场所
      • 大多数发生在真核细胞的细胞质基质中
    • 无氧呼吸的生物意义
      • 在缺氧环境下维持细胞基本代谢
      • 产生ATP以供细胞活动所需能量
    • 无氧呼吸与ATP产量
      • 与有氧呼吸相比，ATP产量较少
      • 每分解一个葡萄糖分子，产生2个ATP
• 光合作用
  • 叶绿体是植物光合作用场所
    • 结构
      • 外膜
      • 内膜
      • 基质
      • 基粒
        • 由多个类囊体堆叠成
    • 色素
      • 叶绿素
        • 叶绿素a
          • 蓝绿色
        • 叶绿素b
          • 黄绿色
      • 类胡萝卜素
        • 胡萝卜素
          • 橙黄色
        • 叶黄素
          • 黄色
  • 光合作用是物质和能量的转换过程
    • 二氧化碳和水经过光能和叶绿体作用生成糖和氧气
    • 光反应（需要光）
      • 子主题
      • 1.类囊体膜上光合色素吸收光能并传递到叶绿素a上，叶绿素a激发高能电子
      • 2.叶绿素a夺取水的电子，水裂解为H+和O2，O2释放
      • 3.叶绿素释放的高能电子在类囊体膜上传递，与叶绿体基质中的NADP+以及H+结合形成NADPH；同时类囊体膜蛋白将叶绿体基质中 H+ 泵入类囊体，H+ 顺浓度梯度穿过类囊体膜上的 ATP 合酶，驱动 ATP 的形成。
    • 碳反应（不需要光）
      • 碳反应是叶绿体利用 ATP、NADPH 将 CO2 合 成为糖的过程
      • 1.CO2 固定
        • 植物吸收的 CO2 与叶绿体基质中的五碳糖结合，在酶的 催化下形成 2 个三碳化合物
      • 2.三碳化合物还原
        • C3 在 ATP 的驱动下，接受 NADPH 提供的 H+ 和电子，形成三碳糖
      • 3.五碳糖再生
        • 一部分三碳糖再生为五碳糖，继续参与卡尔文循环。另一 部分三碳糖从叶绿体转运到细胞质基质中转变成蔗糖