細(xì)胞呼吸

指物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的氧化分解，具體表現(xiàn)為氧的消耗和[[二氧化碳]]、水及[[三磷酸腺苷]]（ATP）的生成，又{{百科小圖片|bkal5.jpg|細(xì)胞內(nèi)的氧化分解}}稱[[細(xì)胞呼吸]]。其根本意義在于給機(jī)體提供可利用的能量。細(xì)胞呼吸可分為3個階段，在第1階段中，各種能源物質(zhì)循不同的[[分解代謝]]途徑轉(zhuǎn)變成[[乙酰輔酶]]A。在第2階段中，乙酰輔酶A（[[乙酰]]CoA）的二碳[[乙?；鵠]，通過[[三羧酸循環(huán)]]轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2和氫原子。在第3階段中，氫原子進(jìn)入[[電子傳遞鏈]]（[[呼吸鏈]]），最后傳遞給氧，與之生成水；同時通過[[電子傳遞]]過程伴隨發(fā)生的[[氧化磷酸化]]作用產(chǎn)生ATP[[分子]]。生物體主要通過脫羧反應(yīng)產(chǎn)生CO2，即[[代謝物]]先轉(zhuǎn)變成含有羧基（-COOH）的[[羧酸]]，然后在專一的[[脫羧酶]][[催化]]下，從羧基中脫去CO2。[[細(xì)胞]]中的氧化反應(yīng)可以“脫氫”、“加氧”或“失電子”等多種方式進(jìn)行，而以脫氫方式最為普遍，也最重要。在細(xì)胞[[呼吸]]的第1階段中包括一些脫羧和氧化反應(yīng)，但在三羧酸循環(huán)中更為集中。三羧酸循環(huán)是在[[需氧生物]]中普遍存在的環(huán)狀反應(yīng)序列。循環(huán)由連續(xù)的[[酶促反應(yīng)]]組成，反應(yīng)中間物質(zhì)都是含有3個羧基的三羧酸或含有2個羧基的[[二羧酸]]，故稱三羧酸循環(huán)。因[[檸檬酸]]是環(huán)上物質(zhì)，又稱[[檸檬酸循環(huán)]]。也可用發(fā)現(xiàn)者的名字命名為克雷布斯循環(huán)。在循環(huán)開始時，一個乙酰基以乙酰-CoA的形式，與一分子四碳化合物[[草酰乙酸]]縮合成六碳三[[羧基化]]合物檸檬酸。檸檬酸然后轉(zhuǎn)變成另一個六碳三羧酸異檸檬酸。異檸檬酸脫氫并失去CO2，生成五碳二羧酸α-[[酮戊二酸]]。后者再脫去1個CO2，產(chǎn)生四碳二羧酸[[琥珀酸]]。最后琥珀酸經(jīng)過三步反應(yīng)，脫去2對氫又轉(zhuǎn)變成草酰乙酸。再生的草酰乙酸可與另一分子的乙酰CoA反應(yīng)，開始另一次循環(huán)。循環(huán)每運(yùn)行一周，消耗一分子乙酰基（二碳），產(chǎn)生2分子CO2和4對氫。草酰乙酸參加了[[循環(huán)反應(yīng)]]，但沒有凈消耗。如果沒有其他反應(yīng)消除草酰乙酸，理論上一分子草酰乙酸可以引起無限的乙?；M(jìn)行氧化。環(huán)上的羧酸[[化合物]]都有催化作用，只要小量即可推動循環(huán)。凡能轉(zhuǎn)變成乙酰CoA或三羧酸循環(huán)上任何一種催化劑的物質(zhì)，都能參加這循環(huán)而被氧化。所以此循環(huán)是各種物質(zhì)氧化的共同機(jī)制，也是各種物質(zhì)[[代謝]]相互聯(lián)系的機(jī)制。三羧酸循環(huán)必須在有氧的情況下進(jìn)行。環(huán)上脫下的氫進(jìn)入呼吸鏈，最后與氧結(jié)合成水并產(chǎn)生ATP，這個過程是生物體內(nèi)能量的主要來源。呼吸鏈由一系列按特定順序排列的[[結(jié)合蛋白質(zhì)]]組成。鏈中每個成員，從前面的成員接受氫或電子，又傳遞給下一個成員，最后傳遞給氧。在電子傳遞的過程中，逐步釋放自由能，同時將其中大部分能量，通過氧化磷酸化作用貯存在ATP分子中。不同生物，甚至同一生物的不同組織的呼吸鏈都可能不同。有的呼吸鏈只含有一種酶，也有的呼吸鏈含有多種酶。但大多數(shù)呼吸鏈由下列成分組成，即：[[煙酰胺]][[脫氫酶]]類、[[黃素蛋白]]類、[[鐵硫蛋白]]類、[[輔酶Q]]和[[細(xì)胞色素]]類。這些結(jié)合蛋白質(zhì)的輔基（或[[輔酶]]）部分，在呼吸鏈上不斷地被氧化和還原，起著傳遞氫（遞氫體）或電子（遞電子體）的作用。其蛋白質(zhì)部分，則決定酶的[[專一性]]。為簡化起見，書寫呼吸鏈時常略去其蛋白質(zhì)部分。上圖即是存在最廣泛的NADH呼吸鏈和另一種FADH2呼吸鏈。圖中用MH2代表任一還原型代謝物，如[[蘋果]]酸。可在專一的煙酰胺脫氫酶（蘋果酸脫氫酶）的催化下，脫去一對氫成為氧化產(chǎn)物M（草酰乙酸）。這類脫氫酶，以NAD+（煙酰胺[[腺嘌呤]][[二核苷酸]]）或NADP+（煙酰胺腺嘌呤二核苷酸[[磷酸]]）為輔酶。這兩種輔酶都含有煙酰胺（[[維生素PP]]）。在脫氫反應(yīng)中，輔酶可接受1個氫和1個電子成為[[還原型輔酶]]，剩余的1個H+留在液體介質(zhì)中。

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

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

黃素蛋白類是以[[黃素腺嘌呤二核苷酸]]（FAD）或黃素[[單核苷酸]]（FMN）為輔基的脫氫酶，其輔基中含[[核黃素]]（[[維生素B2]]）。NADH脫氫酶就是一種黃素蛋白，可以將NADH的氫原子加到輔基FMN上，在NADH呼吸鏈中起遞氫體作用。[[琥珀酸脫氫酶]]也是一種黃素蛋白，可以將[[底物]]琥珀酸的1對氫原子直接加到輔基FAD上，使其氧化生成[[延胡索酸]]。FADH2繼續(xù)將H傳遞給FADH2呼吸鏈中的下一個成員，所以FADH2呼吸鏈比NADH呼吸鏈短，伴隨著呼吸鏈產(chǎn)生的ATP也略少。鐵硫蛋白類的活性部位含硫及非[[卟啉]]鐵，故稱鐵硫中心。其作用是通過鐵的變價傳遞電子：Fe3++eFe2+。這類[[蛋白質(zhì)]]在[[線粒體]]內(nèi)膜上，常和[[黃素脫氫酶]]或細(xì)胞色素結(jié)合成[[復(fù)合物]]。在從NADH到氧的呼吸鏈中，有多個不同的鐵硫中心，有的在NADH脫氫酶中，有的和細(xì)胞色素b及c1有關(guān)。輔酶Q是一種脂溶性醌類化合物，因廣泛存在于生物界故又名[[泛醌]]。其分子中的[[苯醌]]結(jié)構(gòu)能可逆地加氫還原成對[[苯二酚]][[衍生物]]，在呼吸鏈中起中間[[傳遞體]]的作用。細(xì)胞色素是一類以[[鐵卟啉]]（與血紅素的結(jié)構(gòu)類似）為輔基的紅色或棕色蛋白質(zhì)，在呼吸鏈中依靠鐵的化合價變化而傳遞電子：Fe3++eFe2+。目前，發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞色素有 b、c、c1、aa3等多種。這些細(xì)胞色素的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、輔基結(jié)構(gòu)及輔基與蛋白質(zhì)部分的連接方式均有差異。在典型的呼吸鏈中，其順序是b→c1→c→aa3→O2?，F(xiàn)在還不能把a(bǔ)和a3分開，而且只有aa3能直接被分子氧氧化，故將a和a3寫在一起并稱之為[[細(xì)胞色素氧化酶]]。生物界各種呼吸鏈的差異主要在于組分不同，或缺少某些中間傳遞體，或中間傳遞體的成分不同。如在[[分枝桿菌]]中用[[維生素K]]代替輔酶Q；又如許多[[細(xì)菌]]沒有完整的細(xì)胞色素系統(tǒng)。呼吸鏈的組成雖然有許多差異，但其傳遞電子的順序卻基本一致。生物進(jìn)化越高級，呼吸鏈就越完善。與呼吸鏈[[偶聯(lián)]]的ATP生成作用叫做氧化磷酸化。NADH呼吸鏈每傳遞1對氫原子到氧，產(chǎn)生3個ATP分子。FADH2呼吸鏈則只生成2個ATP分子。 

總結(jié)：

1.細(xì)胞呼吸的概念：

細(xì)胞呼吸（cellular respiration）是指細(xì)胞在有氧條件下從食物分子（主要指[[葡萄糖]]）中取得能量的過{{百科小圖片|bkal6.jpg|細(xì)胞呼吸}}程。

糖類，[[脂質(zhì)]]和蛋白質(zhì)有機(jī)物在活細(xì)胞內(nèi)氧化分解為CO2和水或分解為不徹底的氧化產(chǎn)物，且伴隨著能量的釋放。

2.細(xì)胞呼吸的特點(diǎn)：

有機(jī)物在酶的催化下，在溫和的條件下氧化分解，能量逐步釋放出來，沒有出現(xiàn)劇烈的發(fā)光，[[發(fā)熱]]現(xiàn)象。

3.細(xì)胞呼吸的本質(zhì)：

氧化分解有機(jī)物釋放能量。

4.細(xì)胞呼吸的意義

為生物體的[[生命活動]]提供能量;為體內(nèi)的其他化合物的合成提供原料。

5.有氧呼吸：

1）概念：指細(xì)胞在有氧的參與下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等的有機(jī)物徹底的分解產(chǎn)生二氧化碳和水，釋放能量，產(chǎn)生許多的ATP的過程。{{百科小圖片|bkal7.jpg|有氧呼吸的運(yùn)動}}2）其化學(xué)反應(yīng)式可寫成：C6H12O6+6H2O+6O2→（酶）6CO2+12H2O+能量

3）過程：第一階段（[[糖酵解]]）：1個分子的葡萄糖分解成2分子的[[丙酮]]酸，同時脫下4個(H)*，放出少量的能量，合成2個ATP，其余以熱能散失，場所在細(xì)胞的[[基質(zhì)]]中。

第二階段（檸檬酸循環(huán).三羧酸循環(huán)）：2個分子的丙酮酸和6個分子的水中的氫全部脫下20個（H），生成6分子的二氧化碳，釋放少量的能量，合成2個ATP，其余散熱消失，場所線粒體機(jī)基質(zhì)。

第三階段（電子傳遞鏈.氧化磷酸化）：在前兩個階段脫下的24個(H)與6個氧氣分子結(jié)合成水，并釋放大量的能量合成34個ATP，場所在線粒體的基質(zhì).(在線粒體內(nèi)膜上!)
*（H）是一種十分簡化的表示方式，這一過程實(shí)際上是氧化型[[輔酶I]]（NAD*）轉(zhuǎn)化成還原型輔酶I（NADH）?！　?===細(xì)胞呼吸的分類===
細(xì)胞分為發(fā)酵、有氧呼吸、無氧呼吸三種（根據(jù)最終[[電子受體]]不同的分類方式）：有氧呼吸 以分子氧（O2）為最終電子受體，無氧呼吸 以無機(jī)氧化物為最終電子受體，發(fā)酵 以有機(jī)物為最終電子受體。[[酵母]]釀酒、同型[[乳酸]]發(fā)酵、異型乳酸發(fā)酵等都是屬于發(fā)酵的范疇，而不是無氧呼吸。無氧呼吸指的是，依然進(jìn)行三羧酸循環(huán)，[[還原輔酶]]依然經(jīng)過氧化呼吸鏈，只不過最終的電子受體不是氧氣，而是無機(jī)氧化物罷了,其它過程幾乎和有氧呼吸一樣，并且最后產(chǎn)能較有氧呼吸少。簡單的說，并不是沒有利用分子氧的氧化就是無氧呼吸。

[[分類:生物]][[分類:生物學(xué)]][[分類:細(xì)胞]]
{{代謝}}