第七章细胞的能量代谢(1)说课讲解
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第七章细胞的能量代谢
不同的结构体系执行, F1颗粒具有ATP酶活性 ◆工作特点：可逆性复合酶，即既能利用质子电化学梯度储存的能量合成
ATP, 又能水解ATP将质子从基质泵到膜间隙
◆ATP合成酶作用机制—Banding Change Mec荣ha获n1is9m97(年B诺oy贝er尔：化结学合奖变！化 和旋转催化机制——旋转催化假说 1979 ； Walker:牛心线粒体F1-ATP 酶的晶体结构 1994 )
电子传递链的四种复合物(哺乳类)
◆复合物Ⅰ：NADH-CoQ还原酶复合物（既是电子传递体又是质子移位体） 组成：含42个蛋白亚基，至少6个Fe-S中心和1个黄素蛋白。 作用：催化NADH氧化，从中获得2高能电子辅酶Q； 泵出4 H+
◆复合物Ⅱ：琥珀酸脱氢酶复合物（是电子传递体而非质子移位体）
组成：含FAD辅基，2Fe-S中心，一个细胞色素b。
组成： 二聚体，每一单体含13个亚基，
cyt a, cyt a3 ,Cu, Fe
作用：催化电子从cyt c分子O2 形成水，2 H+泵出， 2 H+ 参与 形成水
在电子传递过程中，有几点需要说明
◆四种类型电子载体：黄素蛋白、细胞色素(含血红素辅基)、 Fe-S中心、辅酶Q。前三种与蛋白质结合，辅酶Q为脂溶性醌。 ◆电子传递起始于NADH脱氢酶催化NADH氧化，形成高能电子 (能量转化)， 终止于O2形成水。
③NAD＋:治疗进行性肌肉萎缩症等
四、线粒体与疾病
克山病：心肌线粒体病，缺硒引起心肌损伤为主要病变的地方性心
肌病。硒对线粒体有稳定作用，缺硒导致线粒体膨胀、嵴少不完整，
对电子传递和氧化磷酸化偶联产生影响。
衰老：细胞内自由基的源泉，是决定细胞衰老的生物钟。95%氧
ATP, 又能水解ATP将质子从基质泵到膜间隙
◆ATP合成酶作用机制—Banding Change Mec荣ha获n1is9m97(年B诺oy贝er尔：化结学合奖变！化 和旋转催化机制——旋转催化假说 1979 ； Walker:牛心线粒体F1-ATP 酶的晶体结构 1994 )
电子传递链的四种复合物(哺乳类)
◆复合物Ⅰ：NADH-CoQ还原酶复合物（既是电子传递体又是质子移位体） 组成：含42个蛋白亚基，至少6个Fe-S中心和1个黄素蛋白。 作用：催化NADH氧化，从中获得2高能电子辅酶Q； 泵出4 H+
◆复合物Ⅱ：琥珀酸脱氢酶复合物（是电子传递体而非质子移位体）
组成：含FAD辅基，2Fe-S中心，一个细胞色素b。
组成： 二聚体，每一单体含13个亚基，
cyt a, cyt a3 ,Cu, Fe
作用：催化电子从cyt c分子O2 形成水，2 H+泵出， 2 H+ 参与 形成水
在电子传递过程中，有几点需要说明
◆四种类型电子载体：黄素蛋白、细胞色素(含血红素辅基)、 Fe-S中心、辅酶Q。前三种与蛋白质结合，辅酶Q为脂溶性醌。 ◆电子传递起始于NADH脱氢酶催化NADH氧化，形成高能电子 (能量转化)， 终止于O2形成水。
③NAD＋:治疗进行性肌肉萎缩症等
四、线粒体与疾病
克山病：心肌线粒体病，缺硒引起心肌损伤为主要病变的地方性心
肌病。硒对线粒体有稳定作用，缺硒导致线粒体膨胀、嵴少不完整，
对电子传递和氧化磷酸化偶联产生影响。
衰老：细胞内自由基的源泉，是决定细胞衰老的生物钟。95%氧
《细胞能量的供应和利用》 说课稿
《细胞能量的供应和利用》说课稿尊敬的各位评委老师：大家好！今天我说课的题目是《细胞能量的供应和利用》。
接下来，我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教学方法、教学过程以及教学反思这几个方面来展开我的说课。
一、教材分析“细胞能量的供应和利用”是高中生物必修 1《分子与细胞》中的重要内容。
这一章节主要包括细胞的能量“通货”——ATP、酶和细胞的能量供应和利用等部分。
通过对这一章节的学习，学生能够深入理解细胞如何获取和利用能量来维持生命活动，为后续学习细胞呼吸、光合作用等知识奠定基础。
教材在内容编排上注重知识的系统性和逻辑性。
从介绍细胞能量的“货币”ATP 入手，逐步引导学生探究酶在细胞代谢中的作用，进而深入学习细胞呼吸和光合作用等能量转化的过程。
同时，教材中还安排了丰富的实验和探究活动，有助于培养学生的实验操作能力和科学思维。
二、学情分析授课对象为高一年级的学生，他们在初中阶段已经对细胞的基本结构和功能有了一定的了解，但对于细胞能量的供应和利用这一较为抽象和复杂的内容，还需要进一步深入学习。
学生在这个阶段已经具备了一定的观察、分析和推理能力，但对于微观的生物化学过程理解起来可能存在一定的困难。
此外，学生对于实验探究具有较高的兴趣和积极性，但在实验设计和结果分析方面还需要进一步的指导和训练。
三、教学目标1、知识目标（1）简述 ATP 的化学组成和特点，解释 ATP 在能量代谢中的作用。
（2）说明酶在细胞代谢中的作用、本质和特性。
（3）概述细胞呼吸的过程和意义。
（4）阐明光合作用的过程和意义。
2、能力目标（1）通过分析有关 ATP、酶的实验数据，培养学生的数据分析和处理能力。
（2）通过设计和实施探究酶的特性的实验，培养学生的实验设计和操作能力。
（3）通过构建细胞呼吸和光合作用的过程模型，培养学生的模型建构能力。
3、情感态度与价值观目标（1）认同细胞能量供应和利用的高效性和有序性，体会生命活动的复杂性和协调性。
第七章 能量代谢和体温生理
(二) 间接测热法 (Indirect calorimetry) 定比定律＋能量守恒定律
C6H6O6+ 6O2
6CO2+ 6H2O + E
与能量代谢测定有关的几个概念：
1、食物的热价Thermal equivalent of food
定义：
分物理热价和生物热价
糖、脂肪：物理热价 = 生物热价 1克蛋白质的物理热价约23.43KJ 生物热价约 为18KJ，说明蛋白质在体内是不能被完全氧化的
（三）动物对炎热的生理反应
1. 行为反应 2. 调整血液循环 3. 蒸发散热 皮肤和表层血管舒张
（1）出汗
（2）呼吸次数增加和热喘呼吸，并伴以唾液分泌 增加，使呼吸道蒸发散热大为增加。
（四）动物对寒冷的生理反应
1. 行为反应
2. 增加绝热性能
短期暴露于寒冷中，竖毛肌收缩，被毛竖 立；长期生活于寒冷环境中，则被毛增生，皮 下脂肪蓄积，以增大身体的绝热效应，减少体 热散失。
4、产热活动的调节：
（1）体液调节： ① 甲状腺激素（T3、T4）：产热作用缓慢而持久。 动物长时间处在寒冷环境中，甲状腺激素分泌增加， 以适应低温环境。 ② 肾上腺素(E)和去甲肾上腺素(NE)：产热作用迅速 而短暂。 当动物突然进入冷环境时，E和NE 分泌增加，主 要是使动物应付环境温度的急剧变化，保持体温恒定。 （2）神经调节： 寒冷刺激—交感神经系统—肾上腺髓质—NE、E释 放增加。 寒冷—中枢神经系统—下丘脑—TRH释放—TSH释放
选择：1 狗的散热是以（ ）为主
A 蒸发 B 传导、对流、辐射 C 传导 D 对流
2 当环境温度高于皮肤温度时，（ ）成为唯一的 散热方式。 A 传导 B 对流 C 辐射 D 蒸发
C6H6O6+ 6O2
6CO2+ 6H2O + E
与能量代谢测定有关的几个概念：
1、食物的热价Thermal equivalent of food
定义：
分物理热价和生物热价
糖、脂肪：物理热价 = 生物热价 1克蛋白质的物理热价约23.43KJ 生物热价约 为18KJ，说明蛋白质在体内是不能被完全氧化的
（三）动物对炎热的生理反应
1. 行为反应 2. 调整血液循环 3. 蒸发散热 皮肤和表层血管舒张
（1）出汗
（2）呼吸次数增加和热喘呼吸，并伴以唾液分泌 增加，使呼吸道蒸发散热大为增加。
（四）动物对寒冷的生理反应
1. 行为反应
2. 增加绝热性能
短期暴露于寒冷中，竖毛肌收缩，被毛竖 立；长期生活于寒冷环境中，则被毛增生，皮 下脂肪蓄积，以增大身体的绝热效应，减少体 热散失。
4、产热活动的调节：
（1）体液调节： ① 甲状腺激素（T3、T4）：产热作用缓慢而持久。 动物长时间处在寒冷环境中，甲状腺激素分泌增加， 以适应低温环境。 ② 肾上腺素(E)和去甲肾上腺素(NE)：产热作用迅速 而短暂。 当动物突然进入冷环境时，E和NE 分泌增加，主 要是使动物应付环境温度的急剧变化，保持体温恒定。 （2）神经调节： 寒冷刺激—交感神经系统—肾上腺髓质—NE、E释 放增加。 寒冷—中枢神经系统—下丘脑—TRH释放—TSH释放
选择：1 狗的散热是以（ ）为主
A 蒸发 B 传导、对流、辐射 C 传导 D 对流
2 当环境温度高于皮肤温度时，（ ）成为唯一的 散热方式。 A 传导 B 对流 C 辐射 D 蒸发
生理学基础讲义 第七章 能量代谢
95
汗液分泌是主动的
支配汗腺的是交感胆碱能纤维
A 型题
在环境温度低于 30℃，机体处于安静状态下的主要散热方式是
A.辐射散热
B. 传导散热
C. 对流散热
D. 不感蒸发
E. 可感蒸发
X 型题
对汗液的叙述，正确的是
A. 汗液中不含蛋白质
B. 刚刚分泌的汗液渗透压高于血浆
C. 汗液中的 Na＋浓度受醛固酮调节 D. 由汗腺细胞被动分泌
面积成正比。因此，能量代谢率常以单位时间（每天或每小时）单位体表面积的产热量作为计量单位，
用 kJ/ (m2·d) 或 kJ/(m2·h) 来表示
甲状腺功能障碍时 BMR 可发生明显的变化。甲减、肾上腺皮质功能低下、垂体性肥胖、肾病综合征、
病理性饥饿等可出现 BMR 降低；
甲亢、糖尿病、红细胞增多症、白血病以及伴有呼吸困难的心脏疾病等 BMR 可升高。
3.精神活动
精神紧张状态时，如烦恼、恐惧或情绪激动时，能量代谢率可增高 10% 以上。
4.食物的特殊动力效应
进食能刺激机体额外消耗能量的作用，称为食物的特殊动力效应。在三种主要营养物质中，进食蛋
白质产生的特殊动力效应最为显著。
（四）基础代谢及其测定
基础代谢率(BMR)是指机体在基础状态下单位时间内的能量消耗量。所谓基础状态，是指人体保持清
94
（二）机体的产热反应与散热反应 1.产热反应 （1）主要产热器官：机体在安静时主要由内脏产热，其中肝脏产热量最高；在运动时，骨骼肌则成 为主要的产热器官。此外，褐色脂肪组织在寒冷环境下发挥重要的产热作用，特别是在新生儿尤为重要。 （2）产热的形式 ①战栗产热：战栗是指骨骼肌屈肌和伸肌同时发生不随意的节律性收缩，此时肌肉收缩活动不做外 功，能最全部转化为热量。 ②非战栗产热：又称代谢性产热，非战栗产热作用最强的组织是褐色脂肪组织，其细胞内含有解耦 联蛋白。褐色脂肪在成年人体内含量很少，在新生儿体内则较多。新生儿不能发生战栗，故寒冷条件下 主要依赖代谢性产热维持体温。 （3）产热活动的调节 ①神经调节：寒冷刺激兴奋下丘脑战栗中枢，引起战栗；还能通过下丘脑‐腺垂体‐甲状腺轴，引起甲 状腺激素分泌；也可通过交感神经系统兴奋，促进肾上腺素和去甲肾上腺素释放。这些现象属于神经‐体 液调节。 ②体液调节：甲状腺激素是调节非战栗产热活动最重要的体液因素。此外，肾上腺素、去甲肾上腺 素和生长激素等也能促进代谢性产热。 2.散热反应 （1）散热的部位：人体的主要散热部位是皮肤。 （2）散热的方式 ①辐射散热②传导散热③对流散热 此三种方式在皮肤温度高于环境温度时可以发挥散热作用，以辐射散热最主要，且散热多少主要取 决于皮肤与周围环境之间的温差，温差越大，散热量就越多。 ④蒸发散热： 当环境温度等于或高于皮肤温度时，蒸发成为机体唯一有效的散热形式。 蒸发散热可分为不感蒸发和出汗两种形式。 最后排出的汗液是低渗的
汗液分泌是主动的
支配汗腺的是交感胆碱能纤维
A 型题
在环境温度低于 30℃，机体处于安静状态下的主要散热方式是
A.辐射散热
B. 传导散热
C. 对流散热
D. 不感蒸发
E. 可感蒸发
X 型题
对汗液的叙述，正确的是
A. 汗液中不含蛋白质
B. 刚刚分泌的汗液渗透压高于血浆
C. 汗液中的 Na＋浓度受醛固酮调节 D. 由汗腺细胞被动分泌
面积成正比。因此，能量代谢率常以单位时间（每天或每小时）单位体表面积的产热量作为计量单位，
用 kJ/ (m2·d) 或 kJ/(m2·h) 来表示
甲状腺功能障碍时 BMR 可发生明显的变化。甲减、肾上腺皮质功能低下、垂体性肥胖、肾病综合征、
病理性饥饿等可出现 BMR 降低；
甲亢、糖尿病、红细胞增多症、白血病以及伴有呼吸困难的心脏疾病等 BMR 可升高。
3.精神活动
精神紧张状态时，如烦恼、恐惧或情绪激动时，能量代谢率可增高 10% 以上。
4.食物的特殊动力效应
进食能刺激机体额外消耗能量的作用，称为食物的特殊动力效应。在三种主要营养物质中，进食蛋
白质产生的特殊动力效应最为显著。
（四）基础代谢及其测定
基础代谢率(BMR)是指机体在基础状态下单位时间内的能量消耗量。所谓基础状态，是指人体保持清
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（二）机体的产热反应与散热反应 1.产热反应 （1）主要产热器官：机体在安静时主要由内脏产热，其中肝脏产热量最高；在运动时，骨骼肌则成 为主要的产热器官。此外，褐色脂肪组织在寒冷环境下发挥重要的产热作用，特别是在新生儿尤为重要。 （2）产热的形式 ①战栗产热：战栗是指骨骼肌屈肌和伸肌同时发生不随意的节律性收缩，此时肌肉收缩活动不做外 功，能最全部转化为热量。 ②非战栗产热：又称代谢性产热，非战栗产热作用最强的组织是褐色脂肪组织，其细胞内含有解耦 联蛋白。褐色脂肪在成年人体内含量很少，在新生儿体内则较多。新生儿不能发生战栗，故寒冷条件下 主要依赖代谢性产热维持体温。 （3）产热活动的调节 ①神经调节：寒冷刺激兴奋下丘脑战栗中枢，引起战栗；还能通过下丘脑‐腺垂体‐甲状腺轴，引起甲 状腺激素分泌；也可通过交感神经系统兴奋，促进肾上腺素和去甲肾上腺素释放。这些现象属于神经‐体 液调节。 ②体液调节：甲状腺激素是调节非战栗产热活动最重要的体液因素。此外，肾上腺素、去甲肾上腺 素和生长激素等也能促进代谢性产热。 2.散热反应 （1）散热的部位：人体的主要散热部位是皮肤。 （2）散热的方式 ①辐射散热②传导散热③对流散热 此三种方式在皮肤温度高于环境温度时可以发挥散热作用，以辐射散热最主要，且散热多少主要取 决于皮肤与周围环境之间的温差，温差越大，散热量就越多。 ④蒸发散热： 当环境温度等于或高于皮肤温度时，蒸发成为机体唯一有效的散热形式。 蒸发散热可分为不感蒸发和出汗两种形式。 最后排出的汗液是低渗的
代谢ppt课件
在发酵条件下有机化合物只是部分地被氧化，故 8
发酵（fermentation） 在工业生产中常把好氧或兼性厌氧微生物 在通气或厌气的条件下的产品生产过程统 称为发酵。
9
异养微生物的生物氧化
发酵过程的氧化是与有机物的还原偶联在一起；被 还原的有机物来自于初始发酵的分解代谢，即不需 要外界提供电子受体。
光合色素：光合生物所特有的色素，是 将光能转化为化学能的关键物质。
无氧呼吸的最终电子受体不是氧，而是 象NO3-, NO2-,SO42-,S2O32-,CO2等这类外 源受体。
无氧呼吸也需要细胞色素等电子传递体， 并在能量分级释放过程中伴随着磷酸化 作用，也能产生较多的能量用于生命活 动。但由于部分能量随电子转移传给最 13
无氧呼吸
无氧呼吸的氧化底物一般为有机物，如葡 萄糖、乙酸和乳酸等。它们被氧化为CO2， 有ATP生成。
无氧呼吸的特点是底物按常规途径脱氢后，经
部分呼吸链递氢，最终由氧化态的无机物（个
别是有机物延胡索酸）受氢。
无机盐呼吸 无氧呼吸
硝酸盐呼吸
NO2-,N2O,NO,N2 NO3- SO32-,S3O62-,S2O32-,H2S
硫酸盐呼吸
硫呼吸
S2-
SO42-
S0 产乙酸细菌
CH3COOH
碳酸盐呼吸 产甲烷菌
基质（底物）水平磷酸化：厌氧微生物和兼 性厌氧微生物在此过程中，产生一种含高自 由能的中间体，如含高能键的1,3-二磷酸甘 油酸。这一中间体将高能键交给ADP，使 ADP磷酸化而生成ATP。
氧化磷酸化：好氧微生物在呼吸时，通过电 子传递体系产生ATP的过程叫氧化磷酸化。
3
代谢概论
有机物
最初能源
发酵（fermentation） 在工业生产中常把好氧或兼性厌氧微生物 在通气或厌气的条件下的产品生产过程统 称为发酵。
9
异养微生物的生物氧化
发酵过程的氧化是与有机物的还原偶联在一起；被 还原的有机物来自于初始发酵的分解代谢，即不需 要外界提供电子受体。
光合色素：光合生物所特有的色素，是 将光能转化为化学能的关键物质。
无氧呼吸的最终电子受体不是氧，而是 象NO3-, NO2-,SO42-,S2O32-,CO2等这类外 源受体。
无氧呼吸也需要细胞色素等电子传递体， 并在能量分级释放过程中伴随着磷酸化 作用，也能产生较多的能量用于生命活 动。但由于部分能量随电子转移传给最 13
无氧呼吸
无氧呼吸的氧化底物一般为有机物，如葡 萄糖、乙酸和乳酸等。它们被氧化为CO2， 有ATP生成。
无氧呼吸的特点是底物按常规途径脱氢后，经
部分呼吸链递氢，最终由氧化态的无机物（个
别是有机物延胡索酸）受氢。
无机盐呼吸 无氧呼吸
硝酸盐呼吸
NO2-,N2O,NO,N2 NO3- SO32-,S3O62-,S2O32-,H2S
硫酸盐呼吸
硫呼吸
S2-
SO42-
S0 产乙酸细菌
CH3COOH
碳酸盐呼吸 产甲烷菌
基质（底物）水平磷酸化：厌氧微生物和兼 性厌氧微生物在此过程中，产生一种含高自 由能的中间体，如含高能键的1,3-二磷酸甘 油酸。这一中间体将高能键交给ADP，使 ADP磷酸化而生成ATP。
氧化磷酸化：好氧微生物在呼吸时，通过电 子传递体系产生ATP的过程叫氧化磷酸化。
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代谢概论
有机物
最初能源
生理学第七章能量代谢与体温课件
第二节 体温
（二）行为性体温调节
行为性体温调节是指机体（包括变温动物）在环境温度变化时，通过有意识的行为和 姿势的改变来保持体温的相对恒定，如动物避开过冷或过热的环境向适宜的温度环境靠近， 或改变姿态如：蜷缩身体而保暖，伸展肢体而散热，以及人类在寒冷时拱肩缩背、踏步跺 脚、增减衣着、创造人工气候环境等来祛暑或御寒。行为性体温调节是以自主性体温调节 为基础的，也是通过对产热和散热的影响而发挥作用，因此两者不可截然分开。对人类来 讲，行为性体温调节是大脑皮层参与下的有意识的活动，是对自主性调节的补充。
第一节 能量代谢
（二）能量的去路
第一节 能量代谢
（三）能量的平衡
人体能量的平衡是指机体摄入的能量与消耗的能量之间的平衡。人体每 天所消耗的能量主要包括基础代谢、身体运动和其他生理活动的能量消耗。 如果一段时间内体重不变，则这段时间内机体摄人的能量与消耗的能量基本 相等，能量达到“收支”平衡；如果摄人能量少于消耗能量，机体会动用储 存的能源物质，使体重减轻，称为能量的负平衡；如果摄入能量多于消耗能 量，那么多余的能量就会转变为脂肪，导致体重增加，称为能量的正平衡。
(４)蒸发散热：是机体通过体表水分的蒸发来散热的 一种方式。
(１) (４)
(２) (３)
第二节 体温
３．散热活动的调节
•
机体主要通过皮肤血流量的调节和发汗来调控散热。
•
当皮肤温度高于环境温度时，主要通过辐射、传导和对流方式散热，散热量大小
主要取决于皮肤与外界环境之间的温度差。在寒冷环境中，交感神经活动增强，皮肤
第二节 体温
３．体温调定点学说
对于正常人的体温为什么能够 保持在37℃左右，有人提出了调定 点(set point)学说。该学说认为， 下丘脑体温调节中枢内存在控制体 温恒定的平衡点，即调定点，其功 能类似于恒温调节器，调定点的高 低决定着体温的水平。认为感受的 阑值为37℃，并以此为标准来调节 产热和散热的平衡。
生理学-能量代谢
电能
肌肉收缩、主动转运、神经传导、消化吸收
三、影响能量代谢的因素
1、肌肉活动：最为显著
劳动或运动时耗氧量和能 量代谢显著增加，可达安静时 的10-20倍
表7-3 机体不同状态时
的能量代谢率
───────────────
状态
产热量(KJ/m2.min)
───────────────
躺卧
2.73
开会
1、体液调节： 甲状腺激素为主 2、神经调节：交感-肾上腺髓质系统
⑴寒冷刺激时 ↓
交感-肾上腺髓质 ↓
NE、E↑ ↓
产热量↑ 特点：
作用迅速↑ 维持时间短
⑵ 机体在寒冷环境几周后 ↓
甲状腺 ↓
T3、↓T4 ↑ 代谢率↑(增加4～5倍)
↓ 产热量↑ 特点： 作用缓慢 维持时间长
二、人体的产热与散热
（二）散热
脂肪
磷酸化脱氢化
甘油
有氧氧化
葡萄糖
β氧化
脂肪酸
乙酰辅酶A
三羧酸循环
➢ 3、蛋白质（氨基酸）：提供少量的能量(长期饥饿或极度消耗)
二、机体能量的去路
ATP：体内能量转化和利用的关键物质
ATP
50%+转化为热能 C~P (肌肉)
能源物质+O2→CO2+H2O+能
化学能
C＋P
机械能
ADP
ATP 分解 放能 化学能 外功+ 热
基础代谢率(BMR)：单位时间内的基础代谢（kJ/h/m2） 基础代谢率与体重不成正比，而与体表面积成正比
第二节 体温及其调节
一、体温及其生理波动
体表温度：机体表层的温度 体核温度：机体深部的温度
体温（临床）：指机体深部的 平均温度
《生理学》第七章
糖 脂肪 蛋白质
表7-1 糖、脂肪和蛋白质氧化时的热价、氧热价和呼吸商
热价（kJ/g）
物理热价 生物热价
17.25 39.75 23.43
17.25 39.75 17.99
耗氧量 （L/g）
0.83 2.03 0.95
CO2产生量 （L/g）
0.83 1.43 0.76
呼吸商
1.00 0.71 0.80
第一节 能量代谢
图7-1 能量的释放、转移、贮存和利用
二、能量代谢的测定
（一）测定原理 机体的能量代谢遵循能量守恒定律，即在能量转
化过程中，机体摄入的营养物质氧化所释放的化学 能等于机体散发的热能和所做外功之和。如排除机 体所做的外功，则一定时间内机体产生的热量即为 机体消耗的全部能量。因此，测定单位时间内机体 所散发的总热量就可以得到机体的能量代谢率。
5．其他因素
情绪激动、精神紧张、环境温度、进食等均会影响体温，因此在测量体温时应充分考虑这 些因素的影响。
第二节 体 温
第 23 页
二、机体的产热与散热
第 24 页
（一）机体产热 1．主要产热器官
机体的热量是由三大营养物质在机体组织器官中进行分解代谢时产生的。由于新陈代谢水平的不同， 各组织器官的产热量也不同。安静时，机体主要由内脏器官产热，其中肝脏是人体内代谢最旺盛的器官， 产热量最高。运动或劳动时，产热的主要器官是骨骼肌，其产热量可占全身总产热量的90%（表7-4）。
第二节 体 温
第 22 页
图7-3 女子月经周期中基础体温的变化
一、人的正常体温及其生理变动
（二）体温的生理变动 3．年龄的影响
儿童和青少年的体温较高，老年人因基础代谢率和体温较低，应注意保暖。
生理学-第七章 能量代谢与体温
不感蒸发——皮肤、呼吸道 可感蒸发（发汗） 2）环境温度升高到接：机体通过交感N调控着 皮肤血管的口径，以改变其血流量，改变皮肤 温度，从而影响辐射、对流和传导散热量。
（二）体温的测定
临床： 直肠温度：36.9-37.9℃ 口腔温度：36.7-37.7℃ 腋窝温度：36.0-37.4℃
实验研究： 食管温度——体核温度的一个指标 鼓膜温度——作为脑组织温度的指标
（三）体温的生理性变动
1.昼夜变化：清晨2～6时体温最低，午后1～6时最高 2.性别差异：青春期后女子的体温平均比男子高0.3℃ 3.年龄差异 4.肌肉活动与精神活动
呼吸商(respiratory quotient, RQ)：在一定时间内，机体CO2 产量与O2耗量的比值 非蛋白呼吸商(non-protein respiratory quotient, NPRQ)：糖 和脂肪氧化（非蛋白代谢）的CO2产量与O2耗量的比值。
三种营养物质氧化的几种数据
───────────────────────────
物质
耗氧量 (L/g)
产(CLO/2g量)
物理热价 (KJ/g)
生物热价 氧热价 (KJ/g) (KJ/L)
呼吸商 (RQ)
───────────────────────────
糖 0.83 0.83 17.0
17.0 21.0 1.00
脂 肪 1.98 1.43 39.8 39.8 19.7 0.71
（一）肌肉活动
状态 产热量(KJ/m2.min) ────────────
影响最显著 （二）环境温度
躺卧 开会 擦窗子
2.73 3.40 8.30
（三）食物的特殊动力效应
洗衣 扫地
9.89 11.37
（二）体温的测定
临床： 直肠温度：36.9-37.9℃ 口腔温度：36.7-37.7℃ 腋窝温度：36.0-37.4℃
实验研究： 食管温度——体核温度的一个指标 鼓膜温度——作为脑组织温度的指标
（三）体温的生理性变动
1.昼夜变化：清晨2～6时体温最低，午后1～6时最高 2.性别差异：青春期后女子的体温平均比男子高0.3℃ 3.年龄差异 4.肌肉活动与精神活动
呼吸商(respiratory quotient, RQ)：在一定时间内，机体CO2 产量与O2耗量的比值 非蛋白呼吸商(non-protein respiratory quotient, NPRQ)：糖 和脂肪氧化（非蛋白代谢）的CO2产量与O2耗量的比值。
三种营养物质氧化的几种数据
───────────────────────────
物质
耗氧量 (L/g)
产(CLO/2g量)
物理热价 (KJ/g)
生物热价 氧热价 (KJ/g) (KJ/L)
呼吸商 (RQ)
───────────────────────────
糖 0.83 0.83 17.0
17.0 21.0 1.00
脂 肪 1.98 1.43 39.8 39.8 19.7 0.71
（一）肌肉活动
状态 产热量(KJ/m2.min) ────────────
影响最显著 （二）环境温度
躺卧 开会 擦窗子
2.73 3.40 8.30
（三）食物的特殊动力效应
洗衣 扫地
9.89 11.37
微生物学重点与难点剖析第七章 微生物的代谢
微生物学重点与难点剖析第七章微生物的代谢微生物学重点与难点剖析第七章微生物的代谢第七章微生物的代谢重点与难点剖析代谢的概念1、代谢是细胞内发生的所有化学反应的总称，包括分解代谢和合成代谢，分解代谢产生能量，合成代谢消耗能量。
2.生物氧化：生物体内发生的所有氧化还原反应。
生物氧化过程中释放的能量可以被微生物直接利用，也可以通过能量转换储存在高能化合物（如ATP）中，以便逐步利用。
一些能量以热的形式释放到环境中。
生物氧化的功能是：生产能力（ATP）、还原力[H]和小分子中间代谢物。
3、异养微生物利用有机物，自养微生物则利用无机物，通过生物氧化来进行产能代谢。
二、异养微生物产能代谢发酵生物氧化有氧呼吸无氧呼吸1、发酵：有机物氧化释放的电子直接交给本身未完全氧化的某种中间产物，同时释放能量并产生各种不同的代谢产物。
在发酵过程中，有机化合物只被部分氧化，所以只有一小部分能量被释放。
发酵过程中的氧化与有机物的还原相耦合。
还原的有机物来自初始发酵的分解代谢，也就是说，不需要外部电子受体。
发酵的种类有很多，可发酵的底物有碳水化合物、有机酸、氨基酸等，其中以微生物发酵葡萄糖最为重要。
生物体内葡萄糖被降解成丙酮酸的过程称为糖酵解（glycolysis）。
糖酵解是发酵的基础，主要有四种途径：emp途径、hmp途径、ed途径、磷酸解酮酶途径。
主要发酵类型（1）酵母乙醇发酵有三种类型：I型发酵：glucosepyralcohol二型发酵：当环境中存在nahso4，与乙醛结合，而不能受氢，不能形成乙醇。
磷酸二羟丙酮a-磷酸甘油甘油三型发酵：在碱性条件下，乙醛发生歧化反应产物：乙醇、乙酸和甘油。
（2）乳酸发酵高乳酸发酵（EMP途径）：葡萄糖丙酮酸乳酸异型乳酸发酵（PK或HK途径，肠系膜明串珠菌）葡萄糖乳酸+乙酸或乙醇（hk途径）戊糖乳酸+乙酸（pk途径）双歧杆菌途径（PK+HK途径，双歧杆菌）葡萄糖乳酸+乙酸（hk和pk途径）（3）氨基酸发酵产能（stickland反应）在一些厌氧产孢梭菌中，如产孢梭菌，一些氨基酸可以同时作为碳源、氮源和能量。
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柄部：OSCP 基片：疏水蛋白
嵌于内膜中
F1因子
抑制剂 可溶性ATP酶
F0因子
对寡酶素敏感 的蛋白(OSCP)
疏水蛋白(HP)
能量相关的蛋白：
1.执行氧化反应的电子传递链 2. ATP合成酶 3. 线粒体内膜转运蛋白
二、线粒体的化学组成及酶的定位
●线粒体组分分离方法 ●线粒体的化学组成 ●线粒体酶的定位
第七章细胞的能量代谢(1)
第一节 线粒体与氧化磷酸化
●线粒体的形态结构 ●线粒体的化学组成及酶的定位 ●氧化磷酸化 ●线粒体与疾病
一、线粒体的形态结构
●线粒体的形态、大小、数量与分布 ●线粒体的超微结构
◆外膜(outer membrane）：含孔蛋白(porin)， 通透性较高。
◆内膜（inner membrane）：高度不通透性，向内 折叠形成嵴（cristae）-基粒。含有与能量转换相关的蛋白
个 不同的结构体系执行, F1颗粒具有ATP酶活性 ◆工作特点：可逆性复合酶，即既能利用质子电化学梯度储存的能量合成
荣获1997年诺贝尔化学奖！ ATP, 又能水解ATP将质子从基质泵到膜间隙 ◆ATP合成酶作用机制—Banding Change Mechanism (Boyer：结合变 化和旋转催化机制——旋转催化假说 1979 ； Walker:牛心线粒体F1ATP酶的晶体结构 1994 )
●氧化磷酸化(oxidative phosphorylation)的分子基础 ●氧化磷酸化的偶联机制—化学渗透假说
(Chemiosmotic Hypothesis, Mithchell,1961)
生物 氧化
糖酵解：细胞质基质。 乙酰CoA生成：线粒体基质。 三羧酸循环：线粒体基质。 电子传递偶联的氧化磷酸化：线粒体内膜。
组成两种呼吸链：NADH呼吸链, FADH2呼吸链 ◆在电子传递过程中，有几点需要说明 ◆ATP合成酶（ATP synthase）(磷酸化的分子基础)
电子传递链的四种复合物(哺乳类)
◆复合物Ⅰ：NADH-CoQ还原酶复合物（既是电子传递体又是质子移位体 组成：含42个蛋白亚基，至少6个Fe-S中心和1个黄素蛋白。 作用：催化NADH氧化，从中获得2高能电子辅酶Q； 泵出4 H+
◆电子传递方向按氧化还原电势递增的方向传递(NAD+/NAD最低， H2O/O2最高)
◆高能电子释放的能量驱动线粒体内膜三大复合物(H+-泵)将H+从基 质侧泵到膜间隙， 形成跨线粒体内膜H+梯度(能量转化)
◆电子传递链各组分在膜上不对称分布
ATP合成酶(磷酸化的分子基础)
◆分子结构 ◆线粒体ATP合成系统的解离与重建实验证明电子传递与ATP合成是由两
2个来自基质） ◆ 复合物Ⅳ：细胞色素C氧化酶（既是电子传递体又是质子移位体）
组成： 二聚体，每一单体含13个亚基，
cyt a, cyt a3 ,Cu, Fe 作用：催化电子从cyt c分子O2 形成水，2 H+泵出， 2 H+ 参与
形成水
在电子传递过程中，有几点需要说明
◆四种类型电子载体：黄素蛋白、细胞色素(含血红素辅基)、 Fe-S中心、辅酶Q。前三种与蛋白质结合，辅酶Q为脂溶性醌。 ◆电子传递起始于NADH脱氢酶催化NADH氧化，形成高能电子 (能量转化)， 终止于O2形成水。
◆复合物Ⅱ：琥珀酸脱氢酶复合物（是电子传递体而非质子移位体） 组成：含FAD辅基，2Fe-S中心，一个细胞色素b。 作用：催化2低能电子FADFe-S辅酶Q (无H+泵出)
◆复合物Ⅲ：细胞色素bc1复合物（既是电子传递体又是质子移位体）
组成：包括1cyt c1、2cyt b、1Fe-S蛋白 作用：催化电子从UQH2cyt c；泵出4 H+ （2个来自UQ，
5. 药物和毒物：
①抑制氢或电子传递的物质，如阿米妥、氰化物 ②不抑制呼吸链中的电子传递，而是抑制ADP磷酸化生成ATP的过程， 如2，4-二硝基酚
6. 与疾病治疗：
①cyt c：增强细胞氧化，提高氧的利用。治疗缺氧引起的一系列症状 。 ②CoQ：细胞代谢和细胞呼吸的激活剂增强特异性免疫。 ③NAD＋:治疗进行性肌肉萎缩症等
线粒体的化学组成
◆蛋白质(线粒体干重的65～70％) ◆脂类(线粒体干重的25～30％)：
·磷脂占3/4以上，外膜主要是卵磷脂，
内膜主要是心磷脂。
·线粒体脂类和蛋白质的比值:
0.3:1（内膜）；1:1（外膜）
◆DNA和RNA
三、氧化磷酸化
线粒体主要功能是进行氧化磷酸化，合成ATP，为 细胞生命活动提供直接能量；与细胞中氧自由基的生成、 细胞凋亡、细胞的信号转导、细胞内多种离子的跨膜转运 及电解质稳态平衡的调控有关。
氧化磷酸化的偶联机制—化学渗透假说
◆化学渗透假说内容： 电子传递链各组分在线粒体内膜中不对称分布，当高能电子
沿其传递时，所释放的能量将H+从基质泵到膜间隙，形成H+电化 学梯度。在这个梯度驱使下，H+穿过ATP合成酶回到基质，同时 合成ATP,电化学梯度中蕴藏的能量储存到ATP高能磷酸键。 ◆质子动力势(proton motive force) 荣获1978年诺贝尔化学奖！ ◆化学渗透假说几点说明：
◆膜间隙（intermembrane space）：含许多可溶性酶、 底物及辅助因子。
◆基质（matrix）：含三羧酸循环酶系、线粒体基因 表达酶系等以及线粒体DNA, RNA，核糖体。
◆基粒：有柄的小球体
由头、柄和基部组成，是ATP 酶复合体，存 在在线粒体内膜的内表面嵴膜上。
头部：具ATPase活性 和F1抑制蛋白
·质子动力势乃ATP合成的动力 ·膜应具有完整性 ·电子传递与ATP合成是两件相关而又不同的事件
四、线粒体与疾病
1. 肿瘤细胞：无氧糖酵解，线粒体数目减少，线粒体 嵴减少。
2. 代谢变化：肿胀、结构改变，如巨型线粒体。 3. 微波照射：线粒体粘连、空化、紊乱。 4. 缺血时：功能由弱到停止。
四、线粒体与疾病
线粒体的功能 真核细胞线粒体中代谢反应图解
氧化磷酸化的分子基础
◆氧化磷酸化过程实际上是能量转换过程，即有机 分子中储藏的能量高能电子质子动力势ATP ◆氧化(电子传递、消耗氧, 放能)与磷酸化(ADP+Pi，储能) 同时进行，密切偶连，分别由两个不同的结构体系执行 ◆电子传递链(electron-transport chain）的四种复合物，
嵌于内膜中
F1因子
抑制剂 可溶性ATP酶
F0因子
对寡酶素敏感 的蛋白(OSCP)
疏水蛋白(HP)
能量相关的蛋白：
1.执行氧化反应的电子传递链 2. ATP合成酶 3. 线粒体内膜转运蛋白
二、线粒体的化学组成及酶的定位
●线粒体组分分离方法 ●线粒体的化学组成 ●线粒体酶的定位
第七章细胞的能量代谢(1)
第一节 线粒体与氧化磷酸化
●线粒体的形态结构 ●线粒体的化学组成及酶的定位 ●氧化磷酸化 ●线粒体与疾病
一、线粒体的形态结构
●线粒体的形态、大小、数量与分布 ●线粒体的超微结构
◆外膜(outer membrane）：含孔蛋白(porin)， 通透性较高。
◆内膜（inner membrane）：高度不通透性，向内 折叠形成嵴（cristae）-基粒。含有与能量转换相关的蛋白
个 不同的结构体系执行, F1颗粒具有ATP酶活性 ◆工作特点：可逆性复合酶，即既能利用质子电化学梯度储存的能量合成
荣获1997年诺贝尔化学奖！ ATP, 又能水解ATP将质子从基质泵到膜间隙 ◆ATP合成酶作用机制—Banding Change Mechanism (Boyer：结合变 化和旋转催化机制——旋转催化假说 1979 ； Walker:牛心线粒体F1ATP酶的晶体结构 1994 )
●氧化磷酸化(oxidative phosphorylation)的分子基础 ●氧化磷酸化的偶联机制—化学渗透假说
(Chemiosmotic Hypothesis, Mithchell,1961)
生物 氧化
糖酵解：细胞质基质。 乙酰CoA生成：线粒体基质。 三羧酸循环：线粒体基质。 电子传递偶联的氧化磷酸化：线粒体内膜。
组成两种呼吸链：NADH呼吸链, FADH2呼吸链 ◆在电子传递过程中，有几点需要说明 ◆ATP合成酶（ATP synthase）(磷酸化的分子基础)
电子传递链的四种复合物(哺乳类)
◆复合物Ⅰ：NADH-CoQ还原酶复合物（既是电子传递体又是质子移位体 组成：含42个蛋白亚基，至少6个Fe-S中心和1个黄素蛋白。 作用：催化NADH氧化，从中获得2高能电子辅酶Q； 泵出4 H+
◆电子传递方向按氧化还原电势递增的方向传递(NAD+/NAD最低， H2O/O2最高)
◆高能电子释放的能量驱动线粒体内膜三大复合物(H+-泵)将H+从基 质侧泵到膜间隙， 形成跨线粒体内膜H+梯度(能量转化)
◆电子传递链各组分在膜上不对称分布
ATP合成酶(磷酸化的分子基础)
◆分子结构 ◆线粒体ATP合成系统的解离与重建实验证明电子传递与ATP合成是由两
2个来自基质） ◆ 复合物Ⅳ：细胞色素C氧化酶（既是电子传递体又是质子移位体）
组成： 二聚体，每一单体含13个亚基，
cyt a, cyt a3 ,Cu, Fe 作用：催化电子从cyt c分子O2 形成水，2 H+泵出， 2 H+ 参与
形成水
在电子传递过程中，有几点需要说明
◆四种类型电子载体：黄素蛋白、细胞色素(含血红素辅基)、 Fe-S中心、辅酶Q。前三种与蛋白质结合，辅酶Q为脂溶性醌。 ◆电子传递起始于NADH脱氢酶催化NADH氧化，形成高能电子 (能量转化)， 终止于O2形成水。
◆复合物Ⅱ：琥珀酸脱氢酶复合物（是电子传递体而非质子移位体） 组成：含FAD辅基，2Fe-S中心，一个细胞色素b。 作用：催化2低能电子FADFe-S辅酶Q (无H+泵出)
◆复合物Ⅲ：细胞色素bc1复合物（既是电子传递体又是质子移位体）
组成：包括1cyt c1、2cyt b、1Fe-S蛋白 作用：催化电子从UQH2cyt c；泵出4 H+ （2个来自UQ，
5. 药物和毒物：
①抑制氢或电子传递的物质，如阿米妥、氰化物 ②不抑制呼吸链中的电子传递，而是抑制ADP磷酸化生成ATP的过程， 如2，4-二硝基酚
6. 与疾病治疗：
①cyt c：增强细胞氧化，提高氧的利用。治疗缺氧引起的一系列症状 。 ②CoQ：细胞代谢和细胞呼吸的激活剂增强特异性免疫。 ③NAD＋:治疗进行性肌肉萎缩症等
线粒体的化学组成
◆蛋白质(线粒体干重的65～70％) ◆脂类(线粒体干重的25～30％)：
·磷脂占3/4以上，外膜主要是卵磷脂，
内膜主要是心磷脂。
·线粒体脂类和蛋白质的比值:
0.3:1（内膜）；1:1（外膜）
◆DNA和RNA
三、氧化磷酸化
线粒体主要功能是进行氧化磷酸化，合成ATP，为 细胞生命活动提供直接能量；与细胞中氧自由基的生成、 细胞凋亡、细胞的信号转导、细胞内多种离子的跨膜转运 及电解质稳态平衡的调控有关。
氧化磷酸化的偶联机制—化学渗透假说
◆化学渗透假说内容： 电子传递链各组分在线粒体内膜中不对称分布，当高能电子
沿其传递时，所释放的能量将H+从基质泵到膜间隙，形成H+电化 学梯度。在这个梯度驱使下，H+穿过ATP合成酶回到基质，同时 合成ATP,电化学梯度中蕴藏的能量储存到ATP高能磷酸键。 ◆质子动力势(proton motive force) 荣获1978年诺贝尔化学奖！ ◆化学渗透假说几点说明：
◆膜间隙（intermembrane space）：含许多可溶性酶、 底物及辅助因子。
◆基质（matrix）：含三羧酸循环酶系、线粒体基因 表达酶系等以及线粒体DNA, RNA，核糖体。
◆基粒：有柄的小球体
由头、柄和基部组成，是ATP 酶复合体，存 在在线粒体内膜的内表面嵴膜上。
头部：具ATPase活性 和F1抑制蛋白
·质子动力势乃ATP合成的动力 ·膜应具有完整性 ·电子传递与ATP合成是两件相关而又不同的事件
四、线粒体与疾病
1. 肿瘤细胞：无氧糖酵解，线粒体数目减少，线粒体 嵴减少。
2. 代谢变化：肿胀、结构改变，如巨型线粒体。 3. 微波照射：线粒体粘连、空化、紊乱。 4. 缺血时：功能由弱到停止。
四、线粒体与疾病
线粒体的功能 真核细胞线粒体中代谢反应图解
氧化磷酸化的分子基础
◆氧化磷酸化过程实际上是能量转换过程，即有机 分子中储藏的能量高能电子质子动力势ATP ◆氧化(电子传递、消耗氧, 放能)与磷酸化(ADP+Pi，储能) 同时进行，密切偶连，分别由两个不同的结构体系执行 ◆电子传递链(electron-transport chain）的四种复合物，