呼吸作用是生物体内的有机物在细胞内经过一系列的氧化分解,最终生成二氧化碳、尿酸或其他产物,并且释放出能量的总过程。
呼吸作用,是生物体在细胞内将有机物氧化分解并产生能量的化学过程,是所有的动物和植物都具有的一项生命活动。生物的生命活动都需要消耗能量,这些能量来自生物体内糖类、脂类和蛋白质等的能量,具有十分重要的意义。
呼吸类型
1、有氧呼吸
有氧呼吸的全过程,可以分为三个阶段:
第一个阶段,一个分子的葡萄糖分解成两个分子的丙酮酸,在分解的过程中产生少量的还原氢,同时释放出少量的能量,这个阶段是在细胞质基质中进行的;
反应式:C6H12O6酶→2C3H4O3(丙酮酸)+4[H]+少量能量 (2ATP)
第二个阶段,第一阶段产生的丙酮酸在酶的催化作用下与水结合,产生二氧化碳和大量还原氢,这个阶段是在线粒体基质中进行的;
反应式:2C3H4O3(丙酮酸)+6H2O酶→20[H]+6CO2+少量能量 (2ATP)
第三个阶段,前两个阶段产生的氢,经过一系列的反应,在酶的催化下与氧结合而形成水,同时释放出大量的能量,这个阶段是在线粒体内膜上进行的。
反应式:24[H]+6O2酶→12H2O+大量能量(34ATP)
以上三个阶段中的各个化学反应是由不同的酶来催化的。在mol的葡萄糖在彻底氧化分解以后,共释放出约2870kJ的能量,其中有1161kJ左右的能量储存在ATP中,其余的能量都以热能的形式散失了。
有氧呼吸过程中能量变化:在有氧呼吸过程中,葡萄糖彻底氧化分解,1mol的葡萄糖在彻底氧化分解以后,共释放出约2870kJ的能量,其中有1161kJ的能量储存在ATP中,其余的能量都以热能的形式散失了。
2、无氧呼吸
无氧呼吸一般是指细胞在无氧条件下,通过酶的催化作用,把葡萄糖等有机物质分解成为不彻底的氧化产物,同时释放出少量能量的过程。这个过程对于高等植物、高等动物和人来说,称为无氧呼吸。如果用于微生物,则习惯上称为发酵。细胞进行无氧呼吸的场所是细胞质基质。
无氧呼吸的两个阶段:
第一个阶段,在细胞质的基质中,与有氧呼吸的第一阶段完全相同。即一分子的葡萄糖在酶的作用下分解成两分子的丙酮酸,过程中释放少量的[H]和少量能量。
反应式:C6H12O6+2ATP+2ADP+2Pi+2NAD+ —酶→2C3H4O3+4ATP+2H2O+2NADH+2H+ (少量放热)
第二个阶段,在细胞质的基质中,丙酮酸在不同酶的催化下,分解为酒精和二氧化碳,或者转化为乳酸。需特别注意的是:在高中阶段,细胞的无氧呼吸第二阶段是不会产生能量的。但是在大学及生物研究阶段,细胞的无氧呼吸第二阶段实际上是会产生一点点能量的。新教材将之忽略的原因只是产生得太少以至于不足以合成ATP,就以热能的形式散发了。所以在高中阶段可以认为细胞无氧呼吸第二阶段有能量的释放但不合成ATP。
反应式:2C3H4O3+2NADH+2H+—酶→2C3H6O3+2NAD+(少量放热)
2C3H4O3+2NADH+2H+—酶→2C2H5OH+2CO2+2NAD+ (少量放热)
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