福建省人教版高中生物必修1备课资料53-TP的主要来源——细胞呼吸.doc

●备课资料
1.细胞有氧呼吸中ATP的产生和消耗
在细胞有氧呼吸的过程中，ATP有产生，也有消耗。细胞的有氧呼吸过程需要经过一系列复杂的化学反应，它们可以概括为以下三个阶段：
糖酵解 这是指葡萄糖在无氧条件下进行分解而形成丙酮酸的过程。

图5－3－3
这一过程可以分为以下两步：第一步是1分子葡萄糖经过两次磷酸化，而形成1分子的1，6－二磷酸果糖，这一过程要消耗2分子的ATP；第二步是1分子的1，6－二磷酸果糖，在有关酶的催化作用下，最终形成2分子的丙酮酸，并将2分子的氧化型辅酶I（NAD＋）还原成2分子的还原型辅酶I（NADH），这一过程生成2分子的ATP。

图5－3－4
三羧酸循环 这一循环过程的最初中间产物是柠檬酸，而柠檬酸是一种三羧基酸，所以这个过程叫做三羧酸循环，也叫做柠檬酸循环。
概括地说，这一过程一共发生了5次脱氢，其中4次脱出的氢都被NAD＋携带着，形成NADH，另一次则被黄酶（FAD）携带着，形成还原型黄酶（FADH），并形成2分子ATP。在氧化磷酸化过程中，1分子NADH彻底被氧化，需要发生3次磷酸化，生成3分子的ATP；1分子的FADH彻底被氧化，则生成2分子的ATP。这样，1分子葡萄糖被氧化磷酸化的情况，可以概括如下：

下面可以把整个细胞有氧呼吸中ATP的产生和消耗情况，做一个小结。
（1）糖酵解

氧化磷酸化 在这一过程中，NADH中的H传递给了FAD，于是NADH被氧化成 NAD＋，而FAD则被还原成FADH2。FADH2中的H2则分离成游离的氢离子（H＋）和电子（e）：
FADH2FAD＋2H＋＋2e
电子e可以在多种细胞色素中按顺序传递，最终传递给氧，再加上由FADH游离出来的H＋，最终生成H2O。这一过程中，H＋和e在各传递体中依次传递，共同构成了一条链，因此叫做细胞呼吸电子传递链，或简称为呼吸链。在电子传递过程中，因为氧化NADH和FADH而释放出的能量形成了ATP，并且这一氧化作用与磷酸化作用总是偶联在一起的，所以这一过程叫做氧化磷酸化。

图5－3－5
（2）三羧酸循环
（3）氧化磷酸化

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因为1 mol的物质含有6.02×1023个分子，所以，每氧化1 mol的葡萄糖，则生成6 mol的二氧化碳和6 mol的水，并生成38 mol的ATP。在标准状态下，1 molADP形成1 molATP，需要30.54 kJ的能量，那么，38个ATP就需要1 161 kJ的能量。每氧化1 mol葡萄糖释放出来的能量是2 870 kJ，其中只有1 161 kJ被保留在ATP中，它们可供细胞生命活动利用。这就是说，有氧呼吸的能量转换效率约为40％左右，其余的能量则以热能的形式散失或作他用。
2.细胞呼吸在线粒体中进行的部位和途径
通过细胞匀浆法和分级离心技术等手段处理，然后测定各细胞亚显微结构的成分得知，有氧呼吸中参与糖酵解阶段的酶，存在于细胞质基质中。参与三羧酸循环阶段和氧化磷酸化阶段的酶，都存在于线粒体内：与三羧酸循环阶段有关的酶存在于线粒体基质中；与氧化磷酸化阶段有关的酶存在于线粒体内膜上。
总之，细胞质基质是有氧呼吸第一阶段的场所；线粒体则是有氧呼吸第二阶段和第三阶段的场所。由于三羧酸循环和氧化磷酸化，在有氧呼吸过程中形成很多的ATP，所以，人们将线粒体形象地比喻成“能量转换站”或“细胞的发电厂”。至于无氧呼吸，则是在细胞质基质中进行的。