细胞呼吸:糖酵解、丙酮酸、克雷布斯

细胞呼吸的化学基础

• 允许通过减慢氧化剂来提取来自糖（即葡萄糖）的能量
• 该过程将潜在的化学能转化为atp.（可以通过大多数反应使用）
• C-H键（葡萄糖中的那些）是有机分子中的主要能量键（I.E葡萄糖，辛烷值等）
• 均不会碳的碳是的电负性；因此，它们共享的电子对可以很容易地兴奋和移除
• 但是添加了氧(高电负性)需要更多的能量输入，以释放电子
• 这就解释了为什么脂肪（所有C-H债券）每克比蛋白质或碳水化合物有更多的能量（卡路里）

• 潜在的能量释放有机燃料分子在一个氧化反应
• 氧化反应是电子（E-）的损失，使分子氧化
• 一种反应的氧化总是与之相关的减少另一个分子（获得E-）
• 在生物有机体中，氧化和还原反应的耦合总是发生(氧通常是氧化剂）

• 然而:在细胞呼吸中一些反应不用氧作为氧化剂;有时电子转移在氧化过程中可能是不完整的！
• 像汽油一样，葡萄糖经历一种燃烧释放形式二氧化碳那水和能量atp.和热。
• 葡萄糖分子将完全氧化，这将导致没有能量在二氧化碳分子中
• 细胞呼吸控制燃烧；C-H键中的能量在小催化剂驱动的反应中缓慢释放
• 葡萄糖分子的燃烧和通过细胞呼吸的慢氧化会产生相同的能量。(686千卡每摩尔)[EXOGERGONIC]
• 这种能量最常见的载体是Nictinamide腺嘌呤二核苷酸（NADH）
• 这种酶脱氢酶从底物分子中移走两个氢原子并转移两个电子A.质子减少NAD + - > NADH

• NAD和食品分子之间的能量转移是非常有效的；以热量的形式损失的能量很少

细胞呼吸：概述

• 由三个阶段组成：糖酵解，柠檬酸循环（Curbs循环），电子传输链（ETC）
• 糖酵解：酶将葡萄糖(6C)分解成两个丙酮酸分子(形成ATP和NADH)
• 柠檬酸循环：乙酰Cyrecate脱羧（释放二氧化碳），进入完全氧化成CO 2的柠檬酸循环;ATP，NADH，FADH2进行。
• 等:NADH和FADH被氧化;解放电子并单独将电子传输链通过，直到它们给予氧气，水是副产品。沿着该过程，自由能将质子移动到内部线粒体空间中，为ATP合成建立梯度。

线粒体

• 该膜结合的细胞器是细胞呼吸的动力室（最大的发电机是ATP）
• 它具有双束缚膜;在矩阵中，找到柠檬水循环和等
• 它的两个膜层通过ATP合成建立了大多数ATP所需的梯度
• 仅在真核生物中发现;原核生物使用不同的举止

糖酵解

• 最古老的代谢途径(由16个催化反应组成)
• 1葡萄糖 - > 2丙酮酸
• 糖酵解是普遍的；发现在真核生物和原核生物中
• 它确实如此不要求O2（厌氧）并发生在cytosol.
• 反应物:1个葡萄糖(2个ATP)用于磷酸化
• 产品：4个ATP, 2个NADH (4ATP- 2ATP= 2ATP合)，2个丙酮酸(3C)分子
• 笔记*：ATP是制造的糖酵解II通过底物磷酸化（直接添加“P”两个衬底组以制作ATP）

丙酮酸氧化

• 糖酵解的产物(2丙酮酸分子)必须找到从细胞质进入线粒体基质的途径，才能进入柠檬酸循环
• 更大的孔隙外膜，允许扩散丙酮酸但需要一种特殊的运输蛋白来移动内膜
• 丙酮酸氧化使用脱羧反应（丢失的CoO-基团）开始该组含有极少的能量，由于高电酮氧组，并且通过除去分子以提供更高的能量输入的能量输出，以提供更高的能量输出
• 然后一个氧化反应之后的送货机2电子和1从每个丙酮酸组中除去质子，导致减少2个NADH +分子
• 最后,乙酰CoA反应辅酶A.创建高能中间进入柠檬循环

柠檬酸循环

• 这个循环发生在矩阵线粒体的
• 有一个氧化的乙酰基团到二氧化碳以及创造ATP NADH和FADH
• 每1乙酰基 - > 1 ATP（衬底型磷酸化），3个NADH，1 FADH2，2CO2,2H20
• 这个过程需要***O2

电子传递与化学渗透

• 经过柠檬酸循环后，葡萄糖中的所有碳都被吸收了完全氧化
• 已有ATP的底物磷酸化潜在的能量从葡萄糖转移到NADH和FADH2
• 的目的化学渗透就是现在从那里提取能量NADH和FADH2.
• ETC中的内部线粒体膜中发现;促进从NADH / FADH2转移电子到氧气。（此过程需要氧气）

• 复杂我：NADH脱氢酶;现在氧化NADH - > NAD +，释放一个质子（H +）进入内膜空间和两个电子（E-）沿膜进行
• 复杂的二世:琥珀酸脱氢酶;哪里Fadh2 - > FAD +，释放电子和一个质子
• Complex III：细胞色素综合体
• 复杂的IV：细胞色素氧化酶;在ATP合成酶之前链中的最终复合物;氧气接受电子对和水作为副产品制成
• 泛醇：将电子从复合体I移动到复合体II的疏水分子
• 细胞色素C：将电子从络合物III转移到络合物IV

• 每个复合物I，III，IV含有假体组织;具有氧化还原辅因子，其在减少后交替，然后氧化
• 他们接受前一个复合物的假体组的电子，然后将其捐赠给下一个复合物的假体组
• 电子沿着等移动从高到低的自由能；每个复合体都包含假体群体电负性更强比以前的是对电子的亲和力更大
• 由于沿着链条从高能量到低能量移动；每一步都放出能量沿着等等。
• 发出的这种能量用于将释放质子从NADH和FADH2移动到内部线粒体膜中
• 这增加氢浓度和降低pH值与矩阵相比的互相空间
• 这会创造一个电化学梯度；膜一侧的带电氢分子浓度更高
• 这将创建的proton-motive力(及);使用这种力量被称为化学渗透!
• ATP的产生依赖于氧化磷酸化;氧化分子间接形成ATP

解脱

• ATP合酶ATP的合成与在ETC中建立的质子梯度连接
• 注意:重要的是要了解ETC和ATP合酶的活性是不同的过程，并不总是耦合的
• 这些过程可以被任何阻止电化学梯度建立的机制解耦;使我质子可渗透的膜
• 离子创意充当向偶像剂，因为它们充当了质子可以进入晶体并回到矩阵中的频道
• 这些分子导致整体pH值升高，抑制ATP合成;因此非常有毒的

细胞呼吸效率

• 每2个电子通过ETC；10个电子被泵入膜间空间
• ATP需要3-4小时+合成;3 ATP每一个NADH分子
• 2分子的ATP是每一个Fadh2.通过等等
• 通常是一个36 ATP是由这个过程制成的;然而38 ATP.可以做，如果NADH糖酵解II是来自已经在基质中的心脏或肝细胞;而不是呆在cytosol.还得被送进去
• 高效的：ATP（7.0kcal / mol）总葡萄糖产率：（686kcal / mol），如果32次产量：32％效率有效

调节细胞呼吸

• 如果胞质中ATP过多;结合磷氨基酶并防止糖酵解术
• 此外，柠檬酸和NADH的浓度也可以通过结合来阻止ATP的合成磷氨基酶
• 这些分子的存在过量意味着细胞呼吸的后续反应发生得太慢;也许是缺氧

脂肪和蛋白的分解代谢

• Trigyleters.-主要来源用于ATP合成的电子;水解成甘油和脂肪酸;甘油使用使用糖酵解而另一个脂肪酸被分裂乙酰辅酶a为柠檬酸循环
• 蛋白质 -在氧化前水解成氨基酸作为丙酮酸或进入柠檬循环的中间体

发酵

• 在胞质中存在缺乏氧气时发生;ATP需求更大比例氧气可用
• NADH - >被氧化为NAD +再回到糖酵解II，然后再还原成ATP
• 这是在氧气供应减少(缺氧)时保持生物体存活的重要机制。

• 原核生物缺乏线粒体，因此必须使用其他方法以产生ATP
• 但是他们有ETC;有些以氧作为末端受体;其他的使用硫酸盐，硝酸盐，铁离子
• 一些原核生物严格的厌氧并要求无氧的生存的环境
• 一些生物是兼性Anaerobes;在发酵和细胞呼吸之间切换
• 一些生物是严格的气氛：在任何时候都需要氧气才能生存(即我们的大脑)

有氧生活的悖论

• 虽然氧气对于我们星球上的大多数生命至关重要;对我们的存在仍然非常危险
• 当氧气在等中没有完全减少时;它是一种活性氧（ROS）（I.E超氧化物，过氧化氢），是特别强的氧化剂
• 它们可以从DNA和蛋白质中获取电子并造成损害;高浓度的这些分子会导致细胞死亡
• 生物已经发展出抗氧化防御系统(酶和辅酶)
• enyzmes等超氧化物歧化酶和催化剂以及维生素C和E帮助处理这些ROS
• 氧气用作终端受体，因为它能够从食物中拉出大量的能量
• 但是需要注意的是细胞色素C在传递4个电子之前会抓住它们;因此，氧分子将完全还原为2个水分子，而不是部分还原为ROS