细胞呼吸包括哪几个过程?在每个过程中发生哪些主要的反应?产生多少能量

如题所述

细胞呼吸分为发酵、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),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,而是硝酸根之类的罢了,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。
过程概述
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细胞呼吸的全过程可以分为四个部分:

1、糖酵解(glycolysis);

2、丙酮酸氧化脱羧(oxidation and decarboxylation of pyruvate);

3、柠檬酸循环(citric acid cycle)(三羧酸循环);

4、电子传递链(chain of electron transport)。
糖酵解
糖酵解途径是指细胞在细胞质中分解葡萄糖生成丙酮酸的过程,此过程中伴有少量ATP的生成。总反应为:葡萄糖+2ATP+2ADP+2Pi+2NAD+ ——>2丙酮酸+4ATP+2NADH+2H++2H2O
丙酮酸氧化脱羧
该过程发生在线粒体的基质中,释放出1分子CO2,生成一分子NADH+H+。丙酮酸脱氢酶。糖酵解过程释放的能量不足1/4。
三羧酸循环
在线粒体基质中进行,因为在这个循环中几个主要的中间代谢物是含有三个羧基的有机酸,所以叫做三羧酸循环;有由于器中第一个生成物是柠檬酸,因此又称为柠檬酸循环。
主要事件顺序为:

(1)乙酰CoA与草酰乙酸结合,生成六碳的柠檬酸,放出CoA。柠檬酸合成酶。

(2)柠檬酸先失去一个H2O而成顺乌头酸,再结合一个H2O转化为异柠檬酸。顺乌头酸酶

(3)异柠檬酸发生脱氢、脱羧反应,生成5碳的a-酮戊二酸,放出一个CO2,生成一个NADH+H+。 异柠檬酸脱氢酶

(4) a-酮戊二酸发生脱氢、脱羧反应,并和CoA结合,生成含高能硫键的4碳琥珀酰CoA,放出一个CO2,生成一个NADH+H+。 酮戊二酸脱氢酶

(5)碳琥珀酰CoA脱去CoA和高能硫键,放出的能通过GTP转入ATP琥珀酰辅酶A合成酶

(6)琥珀酸脱氢生成延胡索酸,生成1分子FADH2,琥珀酸脱氢酶

(7)延胡索酸和水化合而成苹果酸。延胡索酸酶

(8)苹果酸氧化脱氢,生成草酸乙酸,生成1分子NADH+H+。苹果酸脱氢酶。
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。
消耗
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。
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