普通生物学细胞代 谢
一、ATP • ATP(adenosine triphosphate)中文名叫三磷酸腺
苷，是细胞内的一种高能磷酸化合物，是细胞中 的能量通货。
ATP的分子结构：
A P~ P ~P
ATP的结构简式：
一磷酸腺苷二三 磷 酸 腺 苷
A
腺苷
高能磷酸键
PPP
磷酸基
ATP与ADP的相互转化：
C3 C5
光合作用光反应与碳反应的区别
项目 部位 条件
物质变化
能量转换
光反应 叶绿体类囊体膜
碳反应 叶绿体基质
光、色素、酶、水
ADP+Pi →ATP
H2O →2H++1/2O2+e
NADP+还原为NADPH
多种酶、CO2 、ATP、 NADPH
酶
CO2+C5
2C3
（CO2的固定）
2C3
[
H
]
A
酶
CO2同化
O2 光反应阶段
ADP
有机物
碳反应阶段
1、原初反应
原初反应（primary reaction） 指光能的吸收、传递和转换的过程，是光
合色素吸收光能后所引起的光物理和光化学过程。
光物理－光能的吸收、传递 光化学－电子得失
①光能的吸收和色素分子激发态的形成
• 光合单位(photosynthetic unit)：是指结合在类囊体膜上能 进行光反应的最小结构单位。光合单位=聚光色素系统+作 用中心，每个光合单位约含250--300个叶绿体色素分子。
◆生物氧化的一般过程：
eH+
四、光合作用
（一）概述
光合作用(photosynthesis)：可概括为含光合色素的植物和细
菌，在日光下利用无机物物质(CO2、H2O、H2S等) 合成有机物(如C6H12O6)，并释放氧气或其它物质 (如S等)的过程。
绿色植物
蓝细菌
◆光合作用是地球上最大的有机合成反应。每天把大 量光能转化为分子形式的化学能，并通过食物链为生物圈 的其他成员所利用，是生态系统中的生产者。因此，光能 是地球上几乎所有生物所需能量的最终来源。
酶 的 应 用
三、细胞呼吸
1、概述
◆生物体需要的能量主要是通过代谢物在体内
氧化而获得的。物质在生物体内经过氧化最后生
成水和CO2并释放能量的过程，称为生物氧化 (biological oxidation)； 由于这一过程是在组织细胞内进行的，表现为细
胞摄取O2而释放CO2，因此生物氧化又称为细胞 呼吸(cellular respiration)。
T
P（CH2O）
（C3的还原）
光能→ATP中活跃的化学能
Hale Waihona Puke ATP中活跃的化学能→有机物 中稳定的化学能
联系
光反应为碳反应提供了NADPH、ATP；碳反应为光反应提 供ADP、Pi和NADP+。
（三）光合作用的机理
H2O 光
e-、H+
原初反应
电子传递
光合磷酸化
NADP+
H2O CO2
NADPH ATP
（二）光合作用过程
光反应：
必须有光才能 进行，由光合色C5 素 将光能转变成化学 能并形成 ATP和C3 NADPH， 放出O2 的过程。
该反应在叶绿 体基粒类囊体膜上 进行。
碳反应：
有光无光都可进 行，是利用ATP和 NADPH的化学能使 CO2还原成糖类等 有机物的过程。
该反应在叶绿体 基质中进行。
体膜的外侧， PSI的作用中心色素分子是P700。是 长波光反应，其主要特征是NADP+的还原。
光系统II（photosystemII，简称PSII）：在 类囊体膜内侧。 PSII的作用中心色素分子是P680。 是短波光反应，其主要特征是H2O的光解和放氧。
（2）光合电子传递链
连接两个光系统以及H2O和NADP+之间的传递电子的物 质，叫光合电子传递链，简称光合链。
• 聚光色素(light-harvesting pigment)：又叫天线色素，只 起吸收和传递光能的色素分子。
• 作用中心色素(reaction centre pigment)：少数的特殊状态 的叶绿素a分子，有捕获和聚集光能，并将光能转换为电 能的功能。
②激发能的传递和作用中心对激发能的捕获
光合作用的场所：叶绿体
类囊体
基粒
类囊体腔
外膜
内膜 基质
光合色素种类
类囊体膜上分布有 光合色素、电子传 递体、ATP酶等。
光合色素主要有三种类型：叶绿素(chlorophyll)(叶绿素a、 叶绿素b为主)、类胡萝卜素(carotenoid)(包括胡萝卜素和叶 黄素)和藻胆素(phycobilin )(主要有藻红蛋白、藻蓝蛋白、 别藻蓝蛋白) 。 高等植物中含有前两类，藻胆素仅存在于藻类中。
细胞分裂
矿质离子 吸收
肌肉收缩
A-P~P~P+H2O
能
能
量 酶 酶量
光合作用 细胞呼吸
……
A-P~P＋Pi
ATP是新陈代谢所需能量的直接来源。
二、酶
1、酶的定义
酶(enzyme)是活细胞产生的具有催化作用的有机物。
酶的来源
酶的作用 酶的化学成分 降低活化能
其中绝大多数酶是蛋白质 少数是RNA。
酶是一种生物催化剂（biocatalyst）
③光化学反应 指作用中心色素分子吸收光能后所引起的氧
化还原反应，也就是电荷分离，将光能转换为电 能的过程。
D.P.A 光 D.P*.A
D.P+.A-
D+.P.A-
P-作用中心色素、A-原初电子受体、D-原初电子供体
光合作用的最终电子供体是水，最终电子受体 为NADP+。
2、电子传递和光合磷酸化
（1）两个光系统 光系统I（photosystemI，简称PSI）：在类囊
（3）光合磷酸化
光合磷酸化（photophosphorylation）：在光照条件下， 叶绿体将ADP和无机磷(Pi)结合形成ATP的生物学过程。 是光合细胞吸收光能后转换成化学能的一种贮存形式。
在光合作用的光反应中，除了将一部分光能转移到 NADPH中暂时储存外，还要利用另外一部分光能合成 ATP，将光合作用与ADP的磷酸化偶联起来，这一过程 称为光合磷酸化。
◆叶绿体进行光合磷酸化必须同时具备: (1)电子传递; (2)类囊体膜内外有质子梯度; (3)有活性的ATP酶。
3、二氧化碳同化
（1）C3途径（C3 pathway）
◆在卡尔文循环中, 固定CO2产生的中间体是三碳的3-磷酸-甘 油酸(3-phosphoglyceric acid,3-PGA)，所以将CO2的这种固 定途径称为C3途径，并将通过这种途径固定CO2的植物称为 C3植物。