Question

细胞呼吸包括哪几个过程？在每个过程中发生哪些主要的反应？产生多少能量

Answer 1

细胞呼吸分为发酵、有氧呼吸、无氧呼吸三种（根据最终电子受体不同的分类方式），酵母酿酒、同型乳酸发酵、异型乳酸发酵等都是属于发酵的范畴，而不是无氧呼吸。无氧呼吸指的是，依然进行三羧酸循环，还原辅酶依然经过氧化呼吸链，只不过最终的电子受体不是氧气，而是硝酸根之类的罢了，其它过程几乎和有氧呼吸一样，并且最后产能较有氧呼吸少。简单的说，并不是没有利用分子氧的氧化就是无氧呼吸。
过程概述
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细胞呼吸的全过程可以分为四个部分：

1、糖酵解（glycolysis）；

2、丙酮酸氧化脱羧（oxidation and decarboxylation of pyruvate）；

3、柠檬酸循环（citric acid cycle）(三羧酸循环)；

4、电子传递链（chain of electron transport）。
糖酵解
糖酵解途径是指细胞在细胞质中分解葡萄糖生成丙酮酸的过程，此过程中伴有少量ATP的生成。总反应为：葡萄糖+2ATP+2ADP+2Pi+2NAD+ ——>2丙酮酸+4ATP+2NADH+2H++2H2O
丙酮酸氧化脱羧
该过程发生在线粒体的基质中，释放出1分子CO2，生成一分子NADH+H+。丙酮酸脱氢酶。糖酵解过程释放的能量不足1/4。
三羧酸循环
在线粒体基质中进行，因为在这个循环中几个主要的中间代谢物是含有三个羧基的有机酸，所以叫做三羧酸循环；有由于器中第一个生成物是柠檬酸，因此又称为柠檬酸循环。
主要事件顺序为：

（1）乙酰CoA与草酰乙酸结合，生成六碳的柠檬酸，放出CoA。柠檬酸合成酶。

（2）柠檬酸先失去一个H2O而成顺乌头酸，再结合一个H2O转化为异柠檬酸。顺乌头酸酶

（3）异柠檬酸发生脱氢、脱羧反应，生成5碳的a-酮戊二酸，放出一个CO2，生成一个NADH+H+。 异柠檬酸脱氢酶

（4） a-酮戊二酸发生脱氢、脱羧反应，并和CoA结合，生成含高能硫键的4碳琥珀酰CoA，放出一个CO2，生成一个NADH+H+。 酮戊二酸脱氢酶

（5）碳琥珀酰CoA脱去CoA和高能硫键，放出的能通过GTP转入ATP琥珀酰辅酶A合成酶

（6）琥珀酸脱氢生成延胡索酸，生成1分子FADH2，琥珀酸脱氢酶

（7）延胡索酸和水化合而成苹果酸。延胡索酸酶

（8）苹果酸氧化脱氢，生成草酸乙酸，生成1分子NADH+H+。苹果酸脱氢酶。
循环
在循环开始时，一个乙酰基以乙酰-CoA的形式，与一分子四碳化合物草酰乙酸缩合成六碳三羧基化合物柠檬酸。柠檬酸然后转变成另一个六碳三羧酸异柠檬酸。异柠檬酸脱氢并失去CO2，生成五碳二羧酸α-酮戊二酸。后者再脱去1个CO2，产生四碳二羧酸琥珀酸。最后琥珀酸经过三步反应，脱去2对氢又转变成草酰乙酸。再生的草酰乙酸可与另一分子的乙酰CoA反应，开始另一次循环。
消耗
循环每运行一周，消耗一分子乙酰基（二碳），产生2分子CO2和4对氢。草酰乙酸参加了循环反应，但没有净消耗。如果没有其他反应消除草酰乙酸，理论上一分子草酰乙酸可以引起无限的乙酰基进行氧化。环上的羧酸化合物都有催化作用，只要小量即可推动循环。凡能转变成乙酰CoA或三羧酸循环上任何一种催化剂的物质，都能参加这循环而被氧化。所以此循环是各种物质氧化的共同机制，也是各种物质代谢相互联系的机制。三羧酸循环必须在有氧的情况下进行。环上脱下的氢进入呼吸链，最后与氧结合成水并产生ATP，这个过程是生物体内能量的主要来源。呼吸链由一系列按特定顺序排列的结合蛋白质组成。链中每个成员，从前面的成员接受氢或电子，又传递给下一个成员，最后传递给氧。在电子传递的过程中，逐步释放自由能，同时将其中大部分能量，通过氧化磷酸化作用贮存在ATP分子中。不同生物，甚至同一生物的不同组织的呼吸链都可能不同。有的呼吸链只含有一种酶，也有的呼吸链含有多种酶。但大多数呼吸链由下列成分组成，即：烟酰胺脱氢酶类、黄素蛋白类、铁硫蛋白类、辅酶Q和细胞色素类。这些结合蛋白质的辅基（或辅酶）部分，在呼吸链上不断地被氧化和还原，起着传递氢（递氢体）或电子（递电子体）的作用。其蛋白质部分，则决定酶的专一性。为简化起见，书写呼吸链时常略去其蛋白质部分。