第5章第3節(jié)ATP的主要來源-細(xì)胞呼吸2023REPORTING細(xì)胞呼吸概述糖酵解途徑三羧酸循環(huán)途徑氧化磷酸化途徑細(xì)胞呼吸的調(diào)控與影響因素目錄CATALOGUE2023PART01細(xì)胞呼吸概述2023REPORTING定義細(xì)胞呼吸是指細(xì)胞內(nèi)有機(jī)物在氧的參與下被分解成二氧化碳和水，同時(shí)釋放出能量的過程。意義細(xì)胞呼吸是生物體獲取能量的主要途徑，對(duì)于維持生命活動(dòng)具有重要意義。通過細(xì)胞呼吸，生物體能夠?qū)⒂袡C(jī)物中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為ATP中的化學(xué)能，從而驅(qū)動(dòng)各種生命活動(dòng)。細(xì)胞呼吸的定義與意義細(xì)胞呼吸主要分為有氧呼吸和無氧呼吸兩種類型。有氧呼吸是指細(xì)胞在氧的參與下進(jìn)行呼吸作用，而無氧呼吸則是在無氧條件下進(jìn)行的。類型細(xì)胞呼吸的過程包括糖酵解、三羧酸循環(huán)和氧化磷酸化三個(gè)階段。在糖酵解階段，葡萄糖被分解成丙酮酸和少量ATP；在三羧酸循環(huán)階段，丙酮酸被進(jìn)一步氧化成二氧化碳和水，同時(shí)產(chǎn)生大量ATP；在氧化磷酸化階段，氧與NADH+H+結(jié)合生成水，并釋放出大量能量用于ATP的合成。過程細(xì)胞呼吸的類型與過程ATP的合成細(xì)胞呼吸過程中產(chǎn)生的能量大部分以熱能的形式散失，而少部分能量則被用于ATP的合成。在氧化磷酸化階段，ADP與磷酸根結(jié)合生成ATP，從而儲(chǔ)存能量。ATP的利用生物體內(nèi)的各種生命活動(dòng)都需要能量驅(qū)動(dòng)，而這些能量主要來源于ATP。當(dāng)需要能量時(shí)，ATP會(huì)水解成ADP和磷酸根，并釋放出能量供生物體使用。因此，ATP是生物體內(nèi)的“能量貨幣”，在細(xì)胞呼吸過程中發(fā)揮著重要作用。ATP與細(xì)胞呼吸的關(guān)系PART02糖酵解途徑2023REPORTING糖酵解是指在無氧條件下，葡萄糖在細(xì)胞質(zhì)中被分解成為丙酮酸的過程，此過程中伴有少量ATP的生成。與有氧氧化相比，糖酵解是一種不需要氧氣參與的產(chǎn)能方式。定義糖酵解大致可分為兩個(gè)階段。第一階段由葡萄糖分解為丙酮酸，稱為糖酵解的準(zhǔn)備階段。第二階段是丙酮酸在無氧條件下的還原，生成乳酸或乙醇等產(chǎn)物，并伴隨ATP的生成。過程糖酵解的定義與過程關(guān)鍵酶己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶是糖酵解過程中的三個(gè)關(guān)鍵酶。它們分別催化葡萄糖的磷酸化、果糖-6-磷酸的磷酸化和丙酮酸的生成等反應(yīng)。關(guān)鍵反應(yīng)糖酵解過程中的關(guān)鍵反應(yīng)包括葡萄糖的磷酸化、果糖-6-磷酸的裂解、3-磷酸甘油醛的氧化和磷酸化、1,3-二磷酸甘油酸的裂解以及丙酮酸的生成等。糖酵解中的關(guān)鍵酶和反應(yīng)糖酵解產(chǎn)生的ATP數(shù)量：在糖酵解過程中，每分子葡萄糖經(jīng)過一系列反應(yīng)，最終可以凈生成2分子ATP。雖然糖酵解產(chǎn)生的ATP數(shù)量相對(duì)較少，但在無氧或缺氧條件下，它是細(xì)胞獲取能量的重要途徑之一。糖酵解產(chǎn)生的ATP數(shù)量PART03三羧酸循環(huán)途徑2023REPORTING三羧酸循環(huán)的定義與過程三羧酸循環(huán)是細(xì)胞呼吸過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)中。它是一系列酶促反應(yīng)，通過氧化分解乙酰CoA（乙酰輔酶A）產(chǎn)生能量和中間代謝產(chǎn)物。定義乙酰CoA與草酰乙酸結(jié)合生成檸檬酸，開始三羧酸循環(huán)。隨后，檸檬酸經(jīng)過一系列反應(yīng)，包括異構(gòu)化、脫氫、脫羧等步驟，最終生成草酰乙酸和CO2，并釋放能量。過程三羧酸循環(huán)中的關(guān)鍵酶和反應(yīng)關(guān)鍵酶檸檬酸合酶、異檸檬酸脫氫酶、α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體等是三羧酸循環(huán)中的關(guān)鍵酶，它們催化特定的反應(yīng)步驟，確保循環(huán)的順利進(jìn)行。關(guān)鍵反應(yīng)乙酰CoA與草酰乙酸的結(jié)合生成檸檬酸、異檸檬酸的脫氫反應(yīng)、α-酮戊二酸的脫羧反應(yīng)等是三羧酸循環(huán)中的關(guān)鍵反應(yīng)，它們對(duì)維持循環(huán)的正常進(jìn)行和能量產(chǎn)生至關(guān)重要。直接產(chǎn)生三羧酸循環(huán)通過底物水平磷酸化直接產(chǎn)生少量ATP。例如，琥珀酰CoA合成酶催化琥珀酰CoA生成琥珀酸時(shí)，會(huì)偶聯(lián)GDP磷酸化生成GTP，隨后GTP將磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移給ADP生成ATP。間接產(chǎn)生三羧酸循環(huán)產(chǎn)生的NADH和FADH2通過電子傳遞鏈進(jìn)行氧化磷酸化，間接產(chǎn)生大量ATP。NADH和FADH2將電子傳遞給氧分子生成水，同時(shí)驅(qū)動(dòng)ATP合成酶的運(yùn)作，使ADP磷酸化生成ATP。三羧酸循環(huán)產(chǎn)生的ATP數(shù)量PART04氧化磷酸化途徑2023REPORTINGVS氧化磷酸化是細(xì)胞呼吸的一部分，發(fā)生在線粒體內(nèi)膜上，通過一系列酶促反應(yīng)將營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)氧化并釋放能量，同時(shí)驅(qū)動(dòng)ADP磷酸化生成ATP的過程。過程營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（如葡萄糖）經(jīng)過糖酵解和三羧酸循環(huán)被氧化成二氧化碳和水，同時(shí)產(chǎn)生NADH和FADH2。這些還原當(dāng)量在線粒體內(nèi)膜上通過電子傳遞鏈進(jìn)行傳遞，最終與氧結(jié)合生成水，同時(shí)釋放能量。這個(gè)能量被用來驅(qū)動(dòng)ADP磷酸化生成ATP。定義氧化磷酸化的定義與過程在氧化磷酸化過程中，關(guān)鍵的酶包括NADH-泛醌還原酶、琥珀酸-泛醌還原酶、細(xì)胞色素c氧化酶和ATP合酶等。關(guān)鍵反應(yīng)包括電子傳遞鏈上的各個(gè)步驟，如NADH和FADH2的氧化、泛醌的還原和氧化、細(xì)胞色素c的還原和氧化以及氧的還原等。這些反應(yīng)通過一系列的電子傳遞和質(zhì)子泵送過程，最終驅(qū)動(dòng)ATP的合成。關(guān)鍵酶關(guān)鍵反應(yīng)氧化磷酸化中的關(guān)鍵酶和反應(yīng)不同營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)產(chǎn)生的ATP數(shù)量不同以葡萄糖為例，通過糖酵解和三羧酸循環(huán)產(chǎn)生的NADH和FADH2在線粒體內(nèi)膜上進(jìn)行氧化磷酸化，總共可以產(chǎn)生約30-32個(gè)ATP分子。其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)如脂肪酸和氨基酸等也可以進(jìn)行氧化磷酸化產(chǎn)生ATP，但具體數(shù)量會(huì)有所不同。要點(diǎn)一要點(diǎn)二ATP產(chǎn)量受多種因素影響氧化磷酸化產(chǎn)生的ATP數(shù)量受到多種因素的影響，如營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的種類和濃度、線粒體的功能狀態(tài)、氧氣的供應(yīng)情況以及細(xì)胞內(nèi)的能量需求等。氧化磷酸化產(chǎn)生的ATP數(shù)量PART05細(xì)胞呼吸的調(diào)控與影響因素2023REPORTING細(xì)胞內(nèi)的代謝物濃度可以影響細(xì)胞呼吸的速率，如葡萄糖、氧氣等濃度的變化可以調(diào)節(jié)細(xì)胞呼吸相關(guān)酶的活性。代謝物調(diào)節(jié)細(xì)胞呼吸過程中的關(guān)鍵酶，如己糖激酶、磷酸果糖激酶等，其活性受到別構(gòu)效應(yīng)劑或共價(jià)修飾的調(diào)節(jié)。酶活性調(diào)節(jié)細(xì)胞呼吸相關(guān)基因的表達(dá)受到轉(zhuǎn)錄因子、表觀遺傳修飾等的調(diào)控，從而影響細(xì)胞呼吸的速率和效率?；虮磉_(dá)調(diào)控細(xì)胞呼吸的調(diào)控機(jī)制溫度適宜的溫度可以保證細(xì)胞呼吸相關(guān)酶的活性，過高或過低的溫度都會(huì)抑制酶的活性，從而影響細(xì)胞呼吸的速率。氧氣濃度氧氣是細(xì)胞呼吸的最終電子受體，其濃度直接影響細(xì)胞呼吸的速率和效率。低氧條件下，細(xì)胞呼吸受抑制，ATP生成減少。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)葡萄糖等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是細(xì)胞呼吸的底物，其供應(yīng)充足可以保證細(xì)胞呼吸的正常進(jìn)行。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)缺乏時(shí)，細(xì)胞呼吸受抑制。影響細(xì)胞呼吸的因素及其作用

細(xì)胞呼吸異常與疾病的關(guān)系缺氧性疾病如高原反應(yīng)、慢性阻塞性肺疾病等，由于氧氣供應(yīng)不足導(dǎo)致細(xì)胞呼吸受抑制，ATP生成減少，引發(fā)一系列病理生理變化。糖尿病糖尿病患者由