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细胞呼吸的有氧呼吸和无氧呼吸:发酵就是微生物的无氧呼吸

发表时间:2023/02/05 01:39:13  来源:生物学记录  浏览次数:5224  
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对于细胞的呼吸,为了简单易懂,以酵母菌为例,酵母菌在有氧和无氧状态下都能进行细胞呼吸。在有氧呼吸下,酵母菌产生了大量的二氧化碳和水,在无氧条件下,酵母菌通过细胞呼吸产生了大量的酒精,还产生了少量的二氧化碳。科学家根据大量的实验数据得出了结论:细胞呼吸可分为有氧呼吸(aerobic respiration)和无氧呼吸(anaerobic respiration)两种类型。

细胞呼吸

有氧呼吸和无氧呼吸都属于细胞呼吸。细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解,生成二氧化碳或其它产物,释放能量并生成ATP的过程。所有生物的生存,都离不开细胞呼吸释放的能量。

什么是ATP?据百科载明:腺嘌呤核苷三磷酸(简称三磷酸腺苷)是一种不稳定的高能化合物,由1分子腺嘌呤,1分子核糖和3分子磷酸基团组成,又称腺苷三磷酸,简称ATP。

细胞呼吸除了能为生物体提供能量,还是生物代谢的枢纽。例如,在细胞呼吸过程中产生的中间产物,可转化为甘油、氨基酸等非糖物质;非糖物质代谢形成的某些产物与细胞呼吸中间产物相同,这些物质可以进一步形成葡萄糖。蛋白质、糖类和脂质的代谢,都可以通过细胞呼吸过程联系起来。

细胞呼吸—有氧呼吸

对于绝大多数生物来说,有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式,这一过程必须有氧气的参与。有氧呼吸的主要场所是线粒体(有氧呼吸的场所:线粒体、细胞质基质),线粒体有两层膜,分为内膜和外膜,内膜的一些部位向线粒体内腔处折叠,形成了,嵴使线粒体内膜的表面积大大增加,嵴的周围液态的基质。线粒体内膜上和基质中充满了与有氧呼吸相关的

有氧呼吸最常利用的物质是葡萄糖,其化学反应是可以简写成:

有氧呼吸的全过程十分复杂,可以概括为三个阶段,每个阶段的化学式都有相应的酶催化。第一阶段:1分子葡萄糖被分解为2分子的丙酮酸,并产生了4[H]([H]这里表示还原氢,即氧化型辅酶I)并释放出少量的能量。在这一阶段,并不需要氧气的参与,这一阶段是在细胞基质中进行的。

第二阶段:丙酮酸和水在酶的催化下,分解为6CO2和20[H],并释放出少量的能量,这一阶段不需要氧直接参与,第二阶段是在线粒体基质中进行的。

第三阶段:上述两个阶段产生的[H],经过一系列反应,成为24[H],与6O2结合,在酶的催化下,形成12H2O和大量的能量。

细胞呼吸—无氧呼吸

除酵母菌外,还有许多细菌(如乳酸菌)能够进行无氧呼吸。此外,马铃薯块茎、水稻根、苹果果实等植物器官的细胞、以及动物的骨骼肌细胞等,除了能够进行有氧呼吸,在缺氧条件下也能进行无氧呼吸。一般的说,无氧呼吸最常利用的物质也是葡萄糖

无氧呼吸的全过程,可以概括成两个阶段,这两个阶段需要不同的酶催化,但都是在细胞质基质中进行的。

第一个阶段与有氧呼吸的第一个阶段完全相同。第二个阶段是:丙酮酸在酶(与有氧呼吸催化的酶不同)的催化下,分解成酒精和二氧化碳,或者转化成乳酸。无氧呼吸都只在第一阶段释放出少量的能量,生成少量的ATP。葡萄糖分子中的大部分能量则存留在酒精或乳酸中。

无氧呼吸的化学反应式可以概括为以下两种:

C6H12O6在酶的催化下,形成2C3H6O3(乳酸),释放出少量的能量

C6H12O6在酶的催化下,形成2C2H5OH(酒精)和2CO2,释放出少量的能量

酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也称为发酵。产生酒精的叫做酒精发酵,产生乳酸的叫做乳酸发酵。像这样在没有氧气参与的情况下,葡萄糖等有机物经过不完全分解,释放少量能量的过程,就是无氧呼吸

(来源:生物学记录。西南渔业网对内容略有修改)

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