细胞的呼吸作用
1、细胞呼吸的概念无论是哪类生活细胞,都必须分解细胞内的有机物以获得能量来维持各项生命活动。细胞氧化有机物以获得能量并产生二氧化碳和水的过程称为细胞呼吸。细胞呼吸是一个复杂的,有多种酶对参与的多步骤过程。如果选择适当的催化剂可以使葡萄糖一步氧化成水和二氧化碳,而实际上在细胞中,葡萄糖的氧化是要远非如此简单,而是经过许多步骤才完成的。其全程可概括地分为四个阶段:糖酵解,丙酮酸氧化脱羧,柠檬酸循环,氧化磷酸化。这些过程是由酶负责催化的一系列生物化学反应。2、细胞呼吸全过程(1)糖酵解:这是葡萄糖氧化的第一阶段,包括一系列的反应,都是在细胞质基质中发生,这时不需要氧的参与,每一反应都有特定的酶催化,经过这一过程的一系列反应,一分子葡萄糖(六碳化合物)最终分解为两分子的丙酮酸(三碳化合物),同时净产生2个ATP和2个NAD还原成2个NADHH。具体而言,糖酵解可分为两个步骤:①葡萄糖经过两次磷酸化,并且发生异构化以后,转变成1,6二磷酸果糖。这就是说,一个六碳化合物变成带有两个磷酸的化合物。这一过程要消耗两分子ATP。②1,6二磷酸果糖是不稳定的化合物,它在醛缩酶的作用下,很容易分解成为两个磷酸丙糖,即磷酸二羟丙酮和磷酸甘油醛。这两者可以互相转化,处于平衡状态。当磷酸甘油醛进一步转化而被消耗掉的时候,磷酸二羟丙酮也就跟着转变为磷酸甘油醛,参加到以后的反应中去。由磷酸甘油醛转变为磷酸甘油酸的时候,脱出的氢被氧化型辅酶Ⅰ(NAD)携带着,成为还原型辅酶Ⅰ(NADH+H+)。在这个氧化过程中放出的能量被ATP携带着。以后在磷酸烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸的反应中也生成ATP。在由葡萄糖到丙酮酸的整个过程中,能位是逐步下降的,但只有上述这两个反应的能位下降较大,足以生成ATP,其他反应则只有微小的下降,不足以生成ATP。因此一分子1、6_二磷酸果糖实际上可以形成两分子丙酮酸,共得到四分子ATP,但在糖酵解的开始阶段用掉两分子ATP,所以一分子葡萄糖经过糖酵解净得两分子ATP。(2)丙酮酸氧化脱羧葡萄糖经过酵解过程只释放出不足14的化学能,大部分还保留在2个丙酮酸分子和2个NADH中。丙酮酸是呼吸过程中的一个重要的中转站。在有氧条件下,它经脱羧氧化产生乙酰辅酶A后,可进入三羧酸循环进一步氧化分解放能;在无氧条件下,它被NADH还原成为乳酸,或者在脱去羧基(放出CO2)以后转变成为乙醛,乙醛再被还原成为乙醇丙酮酸在进入三羧r