细胞呼吸是生物体中有机物氧化分解以释放能量并产生ATP的过程,它分为三个主要阶段:糖酵解、三羧酸循环(柠檬酸循环),以及电子传递链。

1. 糖酵解(Glycolysis):

发生在细胞质中,不需要氧气。

开始于一个葡萄糖分子,经过一系列酶促反应被分解成两个丙酮酸分子。

这个过程中,每个葡萄糖分子净生成2分子ATP。

产生2分子NADH,这是呼吸链中的电子载体。

2. 丙酮酸氧化脱羧(Pyruvate氧化):

在有氧呼吸中,丙酮酸进入线粒体基质。

被丙酮酸脱氢酶复合体催化,转化为乙酰辅酶A(AcetylCoA),同时产生CO₂和NADH。

无氧呼吸中,这个步骤会根据生物类型不同而产生乳酸或酒精。

3. 三羧酸循环(Citric Acid Cycle / TCA cycle):

也在线粒体基质中进行。

乙酰辅酶A与草酰乙酸结合形成柠檬酸,随后经历一系列转化,包括脱氢和脱羧,最终再生草酰乙酸。

每轮循环产生2分子CO₂,总共生成3分子NADH和1分子FADH₂(另一种电子载体),以及少量ATP。

4. 电子传递链(Electron Transport Chain, ETC):

位于线粒体内膜上。

NADH和FADH₂将电子传递给电子传递链中的载体分子,如辅酶Q(CoQ)和细胞色素。

电子传递过程中,质子(H⁺)被泵到内膜外侧,形成质子梯度。

质子通过ATP合成酶流回内膜内侧,驱动ATP的合成,这一过程称为氧化磷酸化。

在有氧条件下,电子最终被氧气接受,形成水。

这一阶段是ATP产生的主要场所,大约生成34个ATP(具体数量可能因生物种类和条件而异)。

无氧呼吸在缺乏氧气时发生,通常只涉及糖酵解过程,并且在糖酵解产物丙酮酸的处理上有所不同,产生乳酸或酒精,同时产生较少的ATP。发酵是无氧呼吸的一种形式,发生在酵母和某些细菌中,不涉及完整的TCA循环和电子传递链。

细胞呼吸的主要过程是什么