06 细胞呼吸.ppt

第1页：细胞呼吸目录

• 6.1 细胞呼吸产生能量
• 6.2 细胞呼吸的化学过程
• 6.3 ATP 形成机理和能量形成的统计
• 6.4 其它营养物质的转化

第2页：细胞呼吸产生能量

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+O2→CO2+能量“燃料”包括糖类、脂肪、蛋白质等 C6 H12 O6+6 O2→6 CO2+6 H2 O+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

第3页：有氧呼吸与无氧发酵比较

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

第4页：细胞消耗氧气来分解葡萄糖并获得能量

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

第5页：细胞呼吸定义

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。

第6页：获得电子——还原反应

• 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

第7页：氧化还原反应与氢的转移

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)＋NADH＋H+XH2(还原型底物)＋NADP+→X(氧化型底物)＋NADPH＋H+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

第8页：细胞呼吸的产能效率高

• 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

第9页：ATP的消耗与再生

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

第10页：细胞呼吸产生能量

• 一个人每天大约需要消耗 45 Kg ATP，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 7.3 Kcal/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 2200 Kcal 的能量 ATP 的产生和应用

第11页：细胞呼吸的化学过程

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

第12页：糖酵解的九步反应

• 发生在细胞质中的 9 步反应。
• 参与化合物：①葡萄糖，②ADP 和磷酸，③NAD+。
• 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

第13页：线粒体中的Krebs循环

• 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

第14页：电子传递链与氧化还原反应

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

第15页：电子传递链又称呼吸链

• 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

第16页：化学渗透学说与ATP合成

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 6.3 ATP 形成机理和能量形成的统计底物水平的磷酸化

第17页：ATP形成机理和能量形成的统计

• 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（

第18页：葡萄糖彻底氧化的能量统计

1 分子葡萄糖彻底氧化分解所形成的能量统计：下表按糖酵解与 Krebs 循环两个阶段，分别列出底物水平磷酸化、脱氢反应产物及经电子传递链生成的 ATP 数量。

第19页：呼吸链电子传递的ATP产量

呼吸链电子传递过程中的 ATP 产量：下表列出每分子 NADH、FADH2 及 1 分子葡萄糖有氧呼吸所形成的 ATP 数量与条件说明。

教材不同版本对每分子 NADH、FADH2 的 ATP 产量取值存在差异，本表沿用课件原文数值（NADH 为 3、FADH2 为 2，1 分子葡萄糖合计 36 或 38）。

第20页：其它营养物质的转化

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

第21页：氨基酸与脂肪酸的氧化是先转变

• 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

第22页：食物分子氧化分解与能量捕获

• 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

第23页：本章摘要

• 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。