细胞呼吸ppt课件

2021/3/151第四节第四节细胞呼吸细胞呼吸2021/3/151第四节细胞呼吸2021/3/152AntoineLavoisie动物体内有一个动物体内有一个“燃燃烧烧”过程过程,这完全类似这完全类似于一盏油灯或蜡烛中于一盏油灯或蜡烛中发生的故事。发生的故事。2021/3/152AntoineLa2021/3/153补充实验补充实验2021/3/153补充实验2021/3/154葡萄糖在体外葡萄糖在体外燃烧燃烧 葡萄糖在细胞内葡萄糖在细胞内“燃烧燃烧”相同之处相同之处 化学本质完全相同，均为氧化放能过程化学本质完全相同，均为氧化放能过程 不不同同之之外外 是否是否可控可控 不可控，能量不可控，能量瞬间释放瞬间释放 由酶调控，能量分步释放由酶调控，能量分步释放 能量能量转化转化 葡萄糖中的能葡萄糖中的能量转化为光能量转化为光能和热量和热量 葡萄糖中的能量大部分转化葡萄糖中的能量大部分转化为热能，小部分转化为为热能，小部分转化为ATP这种可以做功的自由能这种可以做功的自由能 产物产物种类种类 产物为二氧化产物为二氧化碳和水碳和水 有氧呼吸的产物为二氧化碳有氧呼吸的产物为二氧化碳和水；无氧呼吸的产物依不和水；无氧呼吸的产物依不同的生物种类而不同，如有同的生物种类而不同，如有的生物无氧呼吸产生乳酸，的生物无氧呼吸产生乳酸，有的生物无氧呼吸则产生二有的生物无氧呼吸则产生二氧化碳和酒精，或其它的有氧化碳和酒精，或其它的有机小分子。机小分子。2021/3/154葡萄糖在体外燃烧葡萄糖在细胞内“燃烧”2021/3/155细胞内细胞内COCO2 2呼吸作用（本质）呼吸作用（本质）O2O2呼吸（现象）呼吸（现象）呼吸器官呼吸器官血液循环血液循环血液循环血液循环呼吸器官呼吸器官COCO2 2气体气体运输运输2021/3/155细胞内CO2呼吸作用（本质）O2O2呼吸2021/3/1562021/3/1562021/3/157前言前言细胞呼吸（生物氧化）细胞呼吸（生物氧化）:细胞内进行的降糖类细胞内进行的降糖类等有机物分解成无机物或小分子有机物等有机物分解成无机物或小分子有机物,并释并释放出能量的过程。放出能量的过程。需氧呼吸需氧呼吸aerobic respiration细胞呼吸的细胞呼吸的主要方式主要方式厌氧呼吸厌氧呼吸anaerobic respiration2021/3/157前言细胞呼吸（生物氧化）:细胞内进行的降2021/3/158细胞呼吸类型细胞呼吸类型探究酵母菌的探究酵母菌的呼吸方式呼吸方式2021/3/158细胞呼吸类型探究酵母菌的呼吸方式2021/3/159线粒体线粒体线粒体的结构线粒体的结构外膜外膜 内膜内膜基质基质有氧呼吸的主要场所有氧呼吸的主要场所 嵴嵴2021/3/159线粒体线粒体的结构外膜内膜基质有氧呼吸2021/3/15101。细胞呼吸与糖的氧化1mol的的ATP每次水解释放每次水解释放30.54KJ 1mol的葡萄糖每次水解释放的葡萄糖每次水解释放2870KJ100ATP1葡萄糖葡萄糖?能量转化效率能量转化效率 41%能量变化能量变化1mol葡萄糖转化葡萄糖转化30个个ATP 1161kJ热量热量 1709kJ2021/3/15101。细胞呼吸与糖的氧化1mol的ATP2021/3/1511哈登哈登 1929年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖 把把磷酸盐磷酸盐加入溶加入溶液中液中,反应活性会反应活性会增加增加2021/3/1511哈登1929年诺贝尔化学奖2021/3/1512C6H12O6C3H4O32ATP2NADH第一阶段第一阶段糖酵解糖酵解glycolysisglycolysis 1 1、底物、底物:1:1分子葡萄糖分子葡萄糖 产物产物:2:2分子丙酮酸分子丙酮酸 2 2、耗能：、耗能：2 2分子分子ATPATP 产能：产能：4 4分子分子ATP,ATP,净生成净生成2 2分子分子ATP ATP 3 3、细胞定位：细胞溶胶细胞定位：细胞溶胶 4 4、总反应：、总反应：C6H12O6+2NAD+2ADP+2Pi 2C3H4O3+2NADH+2H+2ATP+2H2O2021/3/1512C6H12O6C3H4O32ATP2N2021/3/1513C6H12O6丙酮酸丙酮酸第一阶段第一阶段糖酵解糖酵解glycolysisglycolysis2021/3/1513C6H12O6丙酮酸第一阶段糖酵解2021/3/1514糖酵解的化学历程糖酵解的化学历程 糖原（或淀粉）糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸果糖磷酸果糖1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮2 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸2 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2 磷酸烯醇丙酮酸磷酸烯醇丙酮酸2 丙酮酸丙酮酸第第一一阶阶段段第第二二阶阶段段第第三三阶阶段段葡萄糖葡萄糖己糖磷酸酯的生成己糖磷酸酯的生成丙糖磷酸的生成丙糖磷酸的生成丙酮酸与丙酮酸与ATP的合成的合成2021/3/1514糖酵解的化学历程糖原（或淀粉）1-磷2021/3/1515在鸽子肌肉细胞中加入在鸽子肌肉细胞中加入柠檬酸柠檬酸可以加快丙酮酸可以加快丙酮酸的氧化过程的氧化过程2021/3/1515在鸽子肌肉细胞中加入柠檬酸可以加快丙酮2021/3/1516第二阶段第二阶段:柠檬酸循环柠檬酸循环citric acid cyclecitric acid cycle2021/3/1516第二阶段:柠檬酸循环citricac2021/3/1517丙酮酸丙酮酸CO2二碳化合物二碳化合物丙酮酸+NAD+C2(乙酰辅酶A)+CO2+2NADH+2H+2021/3/1517丙酮酸CO2二碳化合物丙酮酸+2021/3/1518在鸽子肌肉细胞中在鸽子肌肉细胞中加入加入草酰乙酸后草酰乙酸后,也也可以加快丙酮酸的可以加快丙酮酸的氧化过程氧化过程2021/3/1518在鸽子肌肉细胞中加入草酰乙酸后,也可以2021/3/15192CO2 柠檬酸柠檬酸丙酮酸丙酮酸CO2二碳化合物二碳化合物草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸2021/3/15192CO2柠檬酸丙酮酸CO2二碳化2021/3/1520CO2CO2丙酮酸丙酮酸CO2二碳化合物二碳化合物草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸柠檬酸柠檬酸2021/3/1520CO2CO2丙酮酸CO2二碳化2021/3/1521NADHFADH2CO2CO2丙酮酸丙酮酸CO2二碳化合物二碳化合物2021/3/1521NADHFADH2CO2CO22021/3/1522柠檬酸循环柠檬酸循环2021/3/1522柠檬酸循环2021/3/1523C6H12O6C3H4O322ATPNADH2021/3/1523C6H12O6C3H4O322ATPN2021/3/1524C6H12O6C3H4O322ATPNADHC2C2化化化化合物合物合物合物2ATPNADHNADHFADHFADH2 2 2CO2 2CO2CO2CO22021/3/1524C6H12O6C3H4O322ATPN2021/3/15251.1.需氧需氧2.2.两两次次脱脱羧羧、四四次次脱脱氢氢（三三次次受受体体是是NAD,NAD,一一次是次是FADFAD）3.3.产生产生1 1分子分子GTPGTP场所场所:线粒体基质线粒体基质丙酮酸丙酮酸+NAD+乙酰辅酶乙酰辅酶A+CO2+NADH+H+丙酮酸丙酮酸+NAD+FAD+H2O+GDP+Pi3CO2+4NADH+4H+GTP+FADH22021/3/15251.需氧2021/3/1526Mitchell 解释解释生物系统中生物系统中的能量转移过程。的能量转移过程。第三阶段第三阶段:电子传递电子传递2021/3/1526Mitchell第三阶段:电子传递2021/3/15271.代代谢谢物物脱脱下下的的成成对对氢氢原原子子（2H）通通过过多多种种酶酶和和辅辅酶酶所所催催化化的的连连锁锁反反应应逐逐步步传传递递,最最终终与与氧氧结结合合生生成成水水,这这一一系系列列酶酶和和辅辅酶酶称称为为电子传递链电子传递链又称又称呼吸链。呼吸链。2.人体细胞线粒体内最重要的有两条。人体细胞线粒体内最重要的有两条。电子传递链的概念和类型电子传递链的概念和类型2021/3/15271.代谢物脱下的成对氢原子（2H）通过2021/3/1528基质基质外膜外膜内膜内膜膜间腔膜间腔442021/3/1528基质外膜内膜膜间腔442021/3/1529C6H12O6C3H4O322ATPNADHC2C2化合物化合物化合物化合物2ATPNADHNADHFADHFADH2 2CO2CO2 2CO2 2CO2H2O26ATP2021/3/1529C6H12O6C3H4O322ATPN2021/3/1530线粒体基质线粒体基质 线粒体膜线粒体膜+-H+O2 H2O H+e-ADP+Pi ATP 化学渗透假说简单示意图化学渗透假说简单示意图2021/3/1530线粒体基质线粒体膜+2021/3/1531(1)烟酰胺核苷酸烟酰胺核苷酸NAD+:烟酰胺腺嘌呤二核苷酸烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(Nicotinamide Adenine Dinucleotide),又叫辅酶又叫辅酶,主要作为电主要作为电子传递链的一个组分，起递氢体作用子传递链的一个组分，起递氢体作用;NADP+:烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(Nicotin-amide Adenine Dinucleotide Phosphate)，又，又叫辅酶叫辅酶，主要在还原性生物合成中作为供氢体。，主要在还原性生物合成中作为供氢体。二者的递氢部位是二者的递氢部位是烟酰胺烟酰胺部分，为部分，为Vit PP。2021/3/1531(1)烟酰胺核苷酸NAD+:烟酰胺腺2021/3/1532R=H:NAD+;R=H2PO3:NADP+NAD+和和NADP+的结构的结构2021/3/1532R=H:NAD+;R=H2021/3/1533NAD+（NADP+）的递氢机制）的递氢机制（氧化型）（氧化型）（还原型）（还原型）2021/3/1533NAD+（NADP+）的递氢机制（氧化2021/3/1534(2)黄素辅基黄素辅基FMN:黄素单核苷酸黄素单核苷酸(Flavin Mononucleotide)FAD:黄素腺嘌呤二核苷酸黄素腺嘌呤二核苷酸(Flavin Adenine Dinucleotide)FMN和和FAD中中异咯嗪环异咯嗪环起起递氢体递氢体作用。作用。异咯嗪及核醇部分为异咯嗪及核醇部分为Vit B2（核黄素）。（核黄素）。2021/3/1534(2)黄素辅基FMN:黄素单核苷酸(2021/3/1535 FAD结构结构2021/3/15352021/3/1536FMN和和FAD递氢机制递氢机制（氧化型）（氧化型）（还原型）（还原型）2021/3/1536FMN和FAD递氢机制（氧化型）（2021/3/1537The Nobel Prize in Chemistry 1997for their elucidation of the enzymatic mechanism underlying the synthesis of adenosine triphosphate(ATP)for the first discovery of an ion-transporting enzyme,Na+,K+-ATPasePaul D.Boyer John E.Walker Jens C.Skou 1/4 1/4 1/2 of the prize USA United Kingdom Denmark b.1918 b.1941 b.19182021/3/15372021/3/1538葡萄糖完全氧化产生的葡萄糖完全氧化产生的ATP酵解阶段：酵解阶段：2 ATP 2 1 NADH2 ATP2 (3ATP或或2 ATP)三羧酸循环：三羧酸循环：2 1 GTP 2 3 NADH 2 1 FADH22 1 ATP2 9 ATP2 2ATP丙酮酸氧化：丙酮酸氧化：2 1NADH2 3 ATP总计总计:36 ATP 或或 38 ATP2021/3/1538葡萄糖完全氧化产生的ATP酵解阶段：2021/3/1539 NADH氧化呼吸链每传递氧化呼吸链每传递2H仅生成仅生成 2.5分子分子ATP到线粒体外被利用。到线粒体外被利用。FADH2氧化呼吸链每传递氧化呼吸链每传递2H仅生成仅生成 1.5分子分子ATP到线粒体外被利用。到线粒体外被利用。总计总计:30 ATP 或或 32 ATP2021/3/1539NADH氧化呼吸链每传递2H仅生成2021/3/15402021/3/15402021/3/1541生物为什么要进行细胞呼吸?能量能量ATPATP生命活动的直生命活动的直接能量来源接能量来源热量热量2021/3/1541能量ATP生命活动的直接能量来源热量2021/3/1542丙酮酸的去路丙酮酸的去路2021/3/1542丙酮酸的去路2021/3/1543氧氧 丙酮酸丙酮酸线粒体线粒体丙酮酸丙酮酸乙酰辅酶乙酰辅酶A柠檬酸循环柠檬酸循环CO2 H2OCH3C OCOOHCH3CHOHCOOH乳酸脱氢酶（乳酸脱氢酶（乳酸脱氢酶（乳酸脱氢酶（LDHLDHLDHLDH）乳酸乳酸乳酸乳酸 NADH+H+NAD+丙酮酸丙酮酸脱羧酶脱羧酶醇脱氢酶醇脱氢酶2021/3/1543氧丙酮酸线粒体乙酰辅酶A柠檬酸循环C2021/3/15442。厌氧呼吸C6H12O6+2ADP+2Pi2CH3CHOHCOOH+2ATP人和动物、玉米的胚、马铃薯的块茎等、乳酸菌C6H12O6+2ADP+2Pi2C2H5OH+2CO2+2ATP葡萄、苹果等的果实、酵母菌2021/3/15442。厌氧呼吸C6H12O6+2ADP+2021/3/15453。细胞呼吸是细胞代谢的中心C6C6糖酵解糖酵解丙酮酸丙酮酸2C2C柠檬酸循环柠檬酸循环电子传递链电子传递链O2O2H2OH2OATPATPATPATPATPATP脂肪脂肪脂肪酸脂肪酸甘油甘油蛋白质蛋白质氨基酸氨基酸2021/3/15453。细胞呼吸是细胞代谢的中心C6糖酵解