细胞呼吸能量的收获

6细胞呼吸能量的收获,6.1细胞呼吸产生能量6.2细胞呼吸的化学过程6.3ATP形成机理和能量形成的统计6.4其它营养物质的转化,细胞呼吸是生物体获得能量的主要代谢途径细胞呼吸是一种氧化反应有机化合物+O2CO2+能量“燃料”包括糖类、脂肪、蛋白质等C6H12O6+6O26CO2+6H2O+能量（ATP+热量）细胞呼吸主要在线粒体中进行，温和条件和酶的参与调控,6.1细胞呼吸产生能量,生命活动需要能量,在有氧环境中，酵母细胞消耗氧气来分解葡萄糖并获得能量，同时产生二氧化碳在缺氧环境中，酵母菌将葡萄糖分解成酒精（乙醇）和二氧化碳在有氧环境中，食物分子被充分氧化，可产生比无氧环境更多的能量,酵母菌发酵与细胞有氧呼吸,发酵是典型的细胞呼吸过程,慢跑，细胞消耗氧气来分解葡萄糖并获得能量，同时产生二氧化碳和水快跑，细胞将葡萄糖分解成乳酸和二氧化碳,人体细胞的呼吸过程,细胞呼吸定义为生物细胞消耗氧气来分解食物分子并获得能量的过程。通常意义的呼吸运动与细胞呼吸是相互关联的,呼吸运动与细胞呼吸,获得电子还原反应；失去电子氧化反应氧化还原反应细胞中氢及其电子从一个化合物向另一个化合物转移氧化还原反应是呼吸作用和光合作用等代谢中最基本的反应,氧化还原反应,被转移的氢原子所携带的能量储藏在新化学键中,氧化还原反应,XH2(还原型底物)NAD+X(氧化型底物)NADHH+XH2(还原型底物)NADP+X(氧化型底物)NADPHH+XH2(还原型底物)FAD+X(氧化型底物)FADH2,还原态的NADH、NADPH和FADH2等还可将所接受的电子和氢传递给其他传递体如细胞色素、辅酶Q等,储藏在葡萄糖等食物分子中的化学能经细胞呼吸释放，以高能磷酸键的形式贮藏在ATP分子中。葡萄糖中大约40-50%的能量被转化储存在ATP中，而汽车发动机只有15-25%转化为动能，细胞呼吸的产能效率高。,ATP的产生和应用,在生物体中，ATP不断地消耗和再生，维持着生命的高度有序状态动物细胞呼吸的“燃料”,ATP的产生和应用,ATP和ADP分子的相互转换,一个人每天大约需要消耗45KgATP，但每一时刻贮存在人体里的ATP不到1g。即每个细胞每秒钟大约可形成一千万个ATP，同时有同样量的ATP被水解每摩尔ATP水解形成ADP，可产生7.3Kcal/mol的能量。一个成年人每天摄入的食物分子经过细胞呼吸形成的ATP，可提供大约2200Kcal的能量,ATP的产生和应用,细胞呼吸是由一系列化学反应组成的一个连续完整的代谢过程每一步化学反应都需要特定的酶参与才能完成细胞呼吸的3个阶段,6.2细胞呼吸的化学过程,概述,发生在细胞质中的9步反应。参与化合物：葡萄糖，ADP和磷酸，NAD+。起始阶段还需要消耗2分子ATP来启动，但后期共产出4分子ATP，还形成高能化合物NADH。最终产物是丙酮酸。糖酵解将六碳的葡萄糖分解成2个三碳的丙酮酸，净产生2个ATP，生成1分子NADH，糖酵解不需要氧参与。,糖酵解,发生在线粒体中。分解丙酮酸形成2分子CO2、8个H，3分子NADH和1分子FADH2，及1分子ATP。Krebs循环也是放能反应过程,Krebs循环,电子传递链就是通过一系列的氧化还原反应，将高能电子从NADH和FADH2最终传递给分子氧，同时随着电子能量水平的逐步下降，高能电子所释放的化学能就通过磷酸化途径贮存到ATP分子中,电子传递链和氧化磷酸化,电子传递链又称呼吸链，主要成分是线粒体内膜上的蛋白复合物，这些复合物包含了一系列的电子传递体。,电子传递链和氧化磷酸化,在磷酸化过程中，相关的酶将底物分子上的磷酸基团直接转移到ADP分子上,6.3ATP形成机理和能量形成的统计,底物水平的磷酸化,1961年，英国科学家Mitchell提出化学渗透学说由此荣获1978年的诺贝尔奖。,化学渗透学说,当线粒体内膜上的呼吸链进行电子传递时，电子能量逐步降低，脱下的H+质子便穿过膜从线粒体的基质进入到内膜外的腔中，造成跨膜的质子梯度（浓度差），导致化学渗透发生，即质子顺梯度从外腔经内膜通道（ATP合成酶）而返回到线粒体的基质中，所释放的能使ADP与磷酸结合生成ATP。,糖酵解：底物水平的磷酸化产生4个ATP，己糖活化消耗2个ATP，脱氢反应产生2个NADH，经电子传递链生成4或6个ATPKrebs循环：底物水平的磷酸化产生2个ATP，脱氢反应产生8个NADH和2个FADH2，8个NADH经电子传递链生成24个ATP，2个FADH2经电子传递链生成4个ATP。,1分子葡萄糖彻底氧化分解所形成的能量统计,在呼吸链电子传递过程中，每分子NADH产生3分子ATP，每分子FADH2产生2分子ATP，1分子葡萄糖通过有氧呼吸共形成36或38个ATP。整个有氧呼吸过程净产生36还是38个ATP取决于糖酵解阶段产生于细胞质中的NADH穿过线粒体膜进入呼吸链时是否消耗能量，按甘油磷酸环路穿过线粒体膜需要消耗2分子ATP，按苹果酸-天冬氨酸环路则不需要消耗ATP。,6.3ATP形成机理和能量形成的统计,生物大分子需要经过消化作用生成单体小分子的葡萄糖、氨基酸或脂肪酸等消化作用常常发生在细胞外，而不是在细胞质内，它是一种在酶作用下的水解过程,6.4其他营养物质的氧化,消化作用,氨基酸与脂肪酸的氧化是先转变为某种中间产物，然后进入糖酵解或三羧酸循环。氨基酸脱氨变成三羧酸循环中的有机酸脂肪酸可以与辅酶A结合后氧化生成乙酰辅酶A而进入三羧酸循环甘油则可以转变为磷酸甘油醛进入糖酵解过程,蛋白质和脂肪的氧化,食物分子的氧化分解即细胞呼吸过程捕获能量；食物分子的分解又为生物大分子的合成和细胞、组织和生物体的组成提供原料,营养物质的分解可提供生物分子合成的原料,细胞呼吸是生物体获得能量的主要代谢途径，主要在线粒体中进行，在温和条件和酶的参与调控下，通过一系列氧化还原反应，将储藏在葡萄糖等中的化学能释放，并以高能磷酸键的形式贮藏在ATP分子中。细胞呼吸的化学过程包括3个阶段。糖酵解发生在细胞质中，将1分子葡萄糖分解成2分子丙酮酸。Krebs循环发生在线粒体中，进一步分解丙酮酸形成二氧化碳、NADH和FADH2。通过第三阶段电子传递链，储存于NADH和FADH2的高能电子沿分布于线粒体膜上的呼吸链传递，最后达到分子氧，高能电子逐步释放的能量合成了更多的ATP。生物细胞通过底物水平磷酸化和与电子传递系统偶联的磷酸化2种途径合成ATP。底物水平的磷酸化是相关的酶将底物分子上的磷酸基团直接转移到ADP分子上。与电子传递系统偶联的磷酸化