细胞的代谢

这是一篇关于细胞的代谢的思维导图，光反应：光能的捕获与转换，水的光解，能化合物的形成

细胞的代谢

• 1细胞通过质膜与外界进行物质交换
  • 细胞质膜具有选择透过性
    • 细胞质膜不允许大分子直接透过，而只允许一些小分子透过
    • N2，O2，CO2等疏水性小分子物质容易透过
    • 乙醇，甘油等亲水性小分子以及水也可以透过
    • 氨基酸，葡萄糖等亲水性有机分子和离子均被阻挡，需借助转运蛋白
  • 小分子物质经被动或主动运输进出细胞、
    • 小分子物质通常以扩散的方式透过细胞质膜
    • 细胞质膜两侧的小分子物质由高浓度向低浓度的一侧扩散
    • 自由扩散：直接透过细胞质膜
    • 协助扩散：借助脂膜上的转运蛋白顺浓度梯度运输
    • 转运蛋白具有特异性
    • 自由扩散和和协助扩散都不需要细胞提供能量，统称为被动运输
    • 渗透：水分子从溶液浓度低的一侧渗入浓度高的一侧
    • 主动运输：细胞提供能量，物质借助质膜上的载体蛋白逆浓度进出细胞
  • 大分子物质通过胞吞和胞吐进出细胞
    • 胞吞：质膜将大分子或颗粒物用膜包裹形成小囊泡，小囊泡从细胞质膜上脱离下来进入细胞内部
    • 胞吐：质膜将大分子或颗粒物用膜包裹形成小囊泡，运输到细胞质膜内侧后与细胞质膜融合，将内含物排出细胞
• 实验4-1 通过外界溶液对植物细胞质壁分离和复原的影响
• 2酶催化细胞的化学反应
  • 酶是生物催化剂
    • 2H2O2→(过氧化氢酶)2H2O+O2
    • 酶是活细胞产生的具有催化能力的生物大分子，绝大多数是蛋白质，少数是RNA
    • 酶活性：酶催化特定化学反应的能力
    • 通常一种酶只催化一种或一类化学反应
  • 酶的功能与其分子结构相关
    • 酶的功能与其分子结构密切相关
    • 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
  • 酶活性受环境因素影响
    • 酶通常在其适合的温度时活性最高
    • 高温会破坏酶的空间结构，产生不可逆的变化，使酶活性丧失
    • 环境酸碱对酶活力影响很大
• 实验4-2 探究温度对淀粉酶活性的影响
• 3细胞通过分解有机分子获取能量
  • ATP是生命活动的直接能源物质
    • 在活细胞中，直接驱使生命活动的能源物质是一些称为:“能量载体”的分子，其中腺苷三磷酸（ATP）用途最广泛
    • ATP由一个腺苷分子连接三个磷酸基团组成
    • ATP普遍存在于细胞中，主要通过含磷基团转移到目标分子上或水解，为生命活动提供能量
    • ATP与ADP的相互转换可源源不断地为生命活动提供直接能源
  • 有氧呼吸产生大量ATP
    • 细胞呼吸：细胞通过氧化分解有机物，将有机物中的能量转换成可供生命活动直接使用的ATP
    • 有氧呼吸：C2H12O6+6O2→(酶)6CO2+6H2O+能量
    • 葡萄糖氧化分解分别在细胞质基质和线粒体中进行
    • 葡萄糖氧化分解第一阶段称为糖酵解
    • 在O2充足的条件下，丙酮酸进入线粒体，在线粒体基质中先氧化脱去一个CO2，生成乙酰辅酶A(二碳化合物)，参与到被称为“三羧酸循环”的反应中，彻底氧化分解为 CO2并形成一定的ATP 以及NADH
    • CO₂从细胞中排出;NADH携带的电子经线粒体内膜上的电子传递链，逐渐释放能量。释放的能量部分转化生成 ATP，部分以热能的形式释放。电子最终传递给O2，生成H₂O
  • 无氧呼吸产生少量ATP
    • 无氧呼吸过程中，糖酵解形成的NADH不进人线粒体，而是在细胞质基质中将丙酮酸还原，最终产物是乳酸。
    • 这一过程中，1分子葡萄糖分解为2分子的乳酸，形成2个ATP
    • 酵母无氧呼吸的产物是乙醇(酒精)和CO2
  • 其他有机分子也可被氧化分解
    • 脂肪和蛋白质等有机物也可以成为细胞有氧呼吸的原料
    • 在酶的作用下，脂肪可被水解为甘油和脂肪酸
    • 蛋白质需要水解成氨基酸才能被氧化分解。当体内糖类供应不足时，氨基酸也可作为能源物质
• 4叶绿体将光能转换并储存在糖分子中
  • 叶绿体是植物光合作用场所
    • 类囊体膜上分布着丰富的与光合作用有关的色素和蛋白质，是光能吸收和转换的场所
    • 正常叶片中叶绿素含量约为类胡萝卜素的3倍，但随着叶片衰老或季节变化，这两类色素的比例会发生改变
    • 叶绿体色素的显著特点是能吸收可见光中特定波长的光主要集中在蓝紫光和红橙光区域，几乎不吸收绿光。
  • 光合作用是物质和能量的转换过程
    • 反应式：CO2+H2O→(光能，叶绿体) (CH2O)+O2
    • 光合作用释放O2的过程是依赖于光照的反应，而合成糖的过程不需光照
    • 光合作用中，需要光的阶段称为光反应，不需光的阶段为暗反应 。暗反应受光照促进，多称为碳反应
    • 这两个阶段发生在叶绿体不同的位置，但存在一定的联系
    • 光反应
      • 光能的捕获与转换
      • 水的光解
      • 高能化合物的形成
    • 碳反应
      • 叶绿体利用ATP、NADPH将CO2合成为糖的过程（卡尔文循环）
      • 光合作用的两个阶段之间不仅会相互促进，也会相互制约
  • 光合作用受环境因素影响
    • CO,是光合作用的原料
    • 补充CO2的浓度，可使一些作物生长加快，增产效果明显
    • 水是光合作用的原料，缺水会导致光合作用速率的减慢甚至停止
    • 不同地区植物光合作用的适合温度范围有所差异
• 实验4-3 叶绿体色素的提取分离及叶绿素含量的测定
• 实验4-4 探究影响光合作用强度的环境条件