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2014-02-05T11:15:58Z

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指物质在细胞内的氧化分解，具体表现为氧的消耗和[[二氧化碳]]、水及[[三磷酸腺苷]]（ATP）的生成，又{{百科小图片|bkal5.jpg|细胞内的氧化分解}}称[[细胞呼吸]]。其根本意义在于给机体提供可利用的能量。细胞呼吸可分为3个阶段，在第1阶段中，各种能源物质循不同的[[分解代谢]]途径转变成[[乙酰辅酶]]A。在第2阶段中，乙酰辅酶A（[[乙酰]]CoA）的二碳[[乙酰基]]，通过[[三羧酸循环]]转变为CO2和氢原子。在第3阶段中，氢原子进入[[电子传递链]]（[[呼吸链]]），最后传递给氧，与之生成水；同时通过[[电子传递]]过程伴随发生的[[氧化磷酸化]]作用产生ATP[[分子]]。生物体主要通过脱羧反应产生CO2，即[[代谢物]]先转变成含有羧基（-COOH）的[[羧酸]]，然后在专一的[[脱羧酶]][[催化]]下，从羧基中脱去CO2。[[细胞]]中的氧化反应可以“脱氢”、“加氧”或“失电子”等多种方式进行，而以脱氢方式最为普遍，也最重要。在细胞[[呼吸]]的第1阶段中包括一些脱羧和氧化反应，但在三羧酸循环中更为集中。三羧酸循环是在[[需氧生物]]中普遍存在的环状反应序列。循环由连续的[[酶促反应]]组成，反应中间物质都是含有3个羧基的三羧酸或含有2个羧基的[[二羧酸]]，故称三羧酸循环。因[[柠檬酸]]是环上物质，又称[[柠檬酸循环]]。也可用发现者的名字命名为克雷布斯循环。在循环开始时，一个乙酰基以乙酰-CoA的形式，与一分子四碳化合物[[草酰乙酸]]缩合成六碳三[[羧基化]]合物柠檬酸。柠檬酸然后转变成另一个六碳三羧酸异柠檬酸。异柠檬酸脱氢并失去CO2，生成五碳二羧酸α-[[酮戊二酸]]。后者再脱去1个CO2，产生四碳二羧酸[[琥珀酸]]。最后琥珀酸经过三步反应，脱去2对氢又转变成草酰乙酸。再生的草酰乙酸可与另一分子的乙酰CoA反应，开始另一次循环。循环每运行一周，消耗一分子乙酰基（二碳），产生2分子CO2和4对氢。草酰乙酸参加了[[循环反应]]，但没有净消耗。如果没有其他反应消除草酰乙酸，理论上一分子草酰乙酸可以引起无限的乙酰基进行氧化。环上的羧酸[[化合物]]都有催化作用，只要小量即可推动循环。凡能转变成乙酰CoA或三羧酸循环上任何一种催化剂的物质，都能参加这循环而被氧化。所以此循环是各种物质氧化的共同机制，也是各种物质[[代谢]]相互联系的机制。三羧酸循环必须在有氧的情况下进行。环上脱下的氢进入呼吸链，最后与氧结合成水并产生ATP，这个过程是生物体内能量的主要来源。呼吸链由一系列按特定顺序排列的[[结合蛋白质]]组成。链中每个成员，从前面的成员接受氢或电子，又传递给下一个成员，最后传递给氧。在电子传递的过程中，逐步释放自由能，同时将其中大部分能量，通过氧化磷酸化作用贮存在ATP分子中。不同生物，甚至同一生物的不同组织的呼吸链都可能不同。有的呼吸链只含有一种酶，也有的呼吸链含有多种酶。但大多数呼吸链由下列成分组成，即：[[烟酰胺]][[脱氢酶]]类、[[黄素蛋白]]类、[[铁硫蛋白]]类、[[辅酶Q]]和[[细胞色素]]类。这些结合蛋白质的辅基（或[[辅酶]]）部分，在呼吸链上不断地被氧化和还原，起着传递氢（递氢体）或电子（递电子体）的作用。其蛋白质部分，则决定酶的[[专一性]]。为简化起见，书写呼吸链时常略去其蛋白质部分。上图即是存在最广泛的NADH呼吸链和另一种FADH2呼吸链。图中用MH2代表任一还原型代谢物，如[[苹果]]酸。可在专一的烟酰胺脱氢酶（苹果酸脱氢酶）的催化下，脱去一对氢成为氧化产物M（草酰乙酸）。这类脱氢酶，以NAD+（烟酰胺[[腺嘌呤]][[二核苷酸]]）或NADP+（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸[[磷酸]]）为辅酶。这两种辅酶都含有烟酰胺（[[维生素PP]]）。在脱氢反应中，辅酶可接受1个氢和1个电子成为[[还原型辅酶]]，剩余的1个H+留在液体介质中。

NAD++2H(2H++2e)NADH+H+

NADP++2H(2H++2e)NADPH+H+

黄素蛋白类是以[[黄素腺嘌呤二核苷酸]]（FAD）或黄素[[单核苷酸]]（FMN）为辅基的脱氢酶，其辅基中含[[核黄素]]（[[维生素B2]]）。NADH脱氢酶就是一种黄素蛋白，可以将NADH的氢原子加到辅基FMN上，在NADH呼吸链中起递氢体作用。[[琥珀酸脱氢酶]]也是一种黄素蛋白，可以将[[底物]]琥珀酸的1对氢原子直接加到辅基FAD上，使其氧化生成[[延胡索酸]]。FADH2继续将H传递给FADH2呼吸链中的下一个成员，所以FADH2呼吸链比NADH呼吸链短，伴随着呼吸链产生的ATP也略少。铁硫蛋白类的活性部位含硫及非[[卟啉]]铁，故称铁硫中心。其作用是通过铁的变价传递电子：Fe3++eFe2+。这类[[蛋白质]]在[[线粒体]]内膜上，常和[[黄素脱氢酶]]或细胞色素结合成[[复合物]]。在从NADH到氧的呼吸链中，有多个不同的铁硫中心，有的在NADH脱氢酶中，有的和细胞色素b及c1有关。辅酶Q是一种脂溶性醌类化合物，因广泛存在于生物界故又名[[泛醌]]。其分子中的[[苯醌]]结构能可逆地加氢还原成对[[苯二酚]][[衍生物]]，在呼吸链中起中间[[传递体]]的作用。细胞色素是一类以[[铁卟啉]]（与血红素的结构类似）为辅基的红色或棕色蛋白质，在呼吸链中依靠铁的化合价变化而传递电子：Fe3++eFe2+。目前，发现的细胞色素有 b、c、c1、aa3等多种。这些细胞色素的蛋白质结构、辅基结构及辅基与蛋白质部分的连接方式均有差异。在典型的呼吸链中，其顺序是b→c1→c→aa3→O2。现在还不能把a和a3分开，而且只有aa3能直接被分子氧氧化，故将a和a3写在一起并称之为[[细胞色素氧化酶]]。生物界各种呼吸链的差异主要在于组分不同，或缺少某些中间传递体，或中间传递体的成分不同。如在[[分枝杆菌]]中用[[维生素K]]代替辅酶Q；又如许多[[细菌]]没有完整的细胞色素系统。呼吸链的组成虽然有许多差异，但其传递电子的顺序却基本一致。生物进化越高级，呼吸链就越完善。与呼吸链[[偶联]]的ATP生成作用叫做氧化磷酸化。NADH呼吸链每传递1对氢原子到氧，产生3个ATP分子。FADH2呼吸链则只生成2个ATP分子。

总结：

1.细胞呼吸的概念：

细胞呼吸（cellular respiration）是指细胞在有氧条件下从食物分子（主要指[[葡萄糖]]）中取得能量的过{{百科小图片|bkal6.jpg|细胞呼吸}}程。

糖类，[[脂质]]和蛋白质有机物在活细胞内氧化分解为CO2和水或分解为不彻底的氧化产物，且伴随着能量的释放。

2.细胞呼吸的特点：

有机物在酶的催化下，在温和的条件下氧化分解，能量逐步释放出来，没有出现剧烈的发光，[[发热]]现象。

3.细胞呼吸的本质：

氧化分解有机物释放能量。

4.细胞呼吸的意义

为生物体的[[生命活动]]提供能量;为体内的其他化合物的合成提供原料。

5.有氧呼吸：

1）概念：指细胞在有氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等的有机物彻底的分解产生二氧化碳和水，释放能量，产生许多的ATP的过程。{{百科小图片|bkal7.jpg|有氧呼吸的运动}}2）其化学反应式可写成：C6H12O6+6H2O+6O2→（酶）6CO2+12H2O+能量

3）过程：第一阶段（[[糖酵解]]）：1个分子的葡萄糖分解成2分子的[[丙酮]]酸，同时脱下4个(H)*，放出少量的能量，合成2个ATP，其余以热能散失，场所在细胞的[[基质]]中。

第二阶段（柠檬酸循环.三羧酸循环）：2个分子的丙酮酸和6个分子的水中的氢全部脱下20个（H），生成6分子的二氧化碳，释放少量的能量，合成2个ATP，其余散热消失，场所线粒体机基质。

第三阶段（电子传递链.氧化磷酸化）：在前两个阶段脱下的24个(H)与6个氧气分子结合成水，并释放大量的能量合成34个ATP，场所在线粒体的基质.(在线粒体内膜上!)
*（H）是一种十分简化的表示方式，这一过程实际上是氧化型[[辅酶I]]（NAD*）转化成还原型辅酶I（NADH）。　　
===细胞呼吸的分类===
细胞分为发酵、有氧呼吸、无氧呼吸三种（根据最终[[电子受体]]不同的分类方式）：有氧呼吸以分子氧（O2）为最终电子受体，无氧呼吸以无机氧化物为最终电子受体，发酵以有机物为最终电子受体。[[酵母]]酿酒、同型[[乳酸]]发酵、异型乳酸发酵等都是属于发酵的范畴，而不是无氧呼吸。无氧呼吸指的是，依然进行三羧酸循环，[[还原辅酶]]依然经过氧化呼吸链，只不过最终的电子受体不是氧气，而是无机氧化物罢了,其它过程几乎和有氧呼吸一样，并且最后产能较有氧呼吸少。简单的说，并不是没有利用分子氧的氧化就是无氧呼吸。

[[分类:生物]][[分类:生物学]][[分类:细胞]]

细胞呼吸 - 版本历史

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