关于厌氧呼吸产生能量的情况

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教育厌氧呼吸 |
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疑难问题:赵特工作室的平台上,许多老师提出了“厌氧呼吸产生能量的情况”话题,值得讨论。确实,平时的注意点在需氧呼吸方面,以前也研究和学习过(链接如下),关于厌氧呼吸的能量变化过程,这几天也学习了一些资料,同时也学习了李老师在这方面的研究,现总结归纳如下。
链接:细胞呼吸的过程
第一阶段:葡萄糖到丙酮酸(糖酵解阶段)
如上图所示。
在酵解的己糖阶段,首先是葡萄糖在己糖激酶的催化下磷酸化生成葡萄糖-6-磷酸,消耗一分子ATP,然后经异构酶催化转换为果糖-6-磷酸,再经果糖激酶催化再次磷酸化生成果糖-1,6-二磷酸,又消耗一分子ATP;在丙糖阶段,果糖-1,6-二磷酸在醛缩酶催化下裂解生成磷酸二羟丙酮和甘油醛-3-磷酸(两个磷酸丙糖在异构酶催化下可以相互转换),后者在甘油醛-3-磷酸脱氢酶催化下生成1,3-二磷酸甘油酸,同时使NAD+还原为NADH,然后1,3-二磷酸甘油酸在甘油酸激酶催化的底物水平磷酸化反应中生成ATP和3-磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸经变位酶催化转换为2-磷酸甘油酸,再经烯醇化酶催化形成磷酸烯醇式丙酮酸,最后在丙酮酸激酶催化的又一次底物水平磷酸化反应中生成丙酮酸和ATP。
总的来说,一个葡萄糖分解为2个丙酮酸的过程中直接产生了2个ATP,此外还产生了含有更高能量形式的2个NADH。
第二阶段:丙酮酸到乙醇和二氧化碳或乳酸
在厌氧条件下,通过丙酮酸的还原代谢使得NADH重新氧化为NAD+。在酵母的酒精发酵过程中,在丙酮酸脱羧酶催化下丙酮酸氧化脱羧生成乙醛,然后乙醛在乙醇脱氢酶的催化下被还原为乙醇,同时使NADH氧化生成NAD+。而在肌肉缺氧下的酵解过程中,乳酸脱氢酶催化丙酮酸转化为乳酸,同时也伴随着NADH重新氧化为NAD+。
在能量的变化方面,丙酮酸向乳酸或者酒精的转化过程都是吸能反应,能量由NADH释放。刚好把第一阶段产生的2个NADH消耗掉。所以第二阶段结束没有直接生成ATP,也没有可以用于生成ATP的NADH可用了,NADH在第二阶段的作用是供氢和供少能,同时有一部分以热能释放。
综合两个阶段,一个葡萄糖厌氧呼吸得到2分子乙醇和2分子二氧化碳的过程中总共就产生了2个ATP。