呼吸作用 - 高中笔记

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细胞呼吸是细胞内有机物（如葡萄糖）在酶的作用下氧化分解，释放能量并生成 $A T P$ 的过程。其本质是能量转换（化学能 → $A T P$ + 热能）。

有氧呼吸

第一阶段

位于细胞质基质：

$C_{6} H_{12} O_{6} \overset{酶}{\to} 2 C_{3} H_{4} O_{3} （丙酮酸） + 4 [H] + 少量能量$
特点：不需氧气。

第二阶段

位于线粒体基质：

$2 C_{3} H_{4} O_{3} + 6 H_{2} O \overset{酶}{\to} 20 [H] + 6 C O_{2} + 少量能量$

第三阶段

位于线粒体内膜：

$24 [H] + 6 O_{2} \overset{酶}{\to} 12 H_{2} O + 大量能量$

总反应式

$C_{6} H_{12} O_{6} + 6 O_{2} \overset{酶}{\to} 6 C O_{2} + 6 H_{2} O + 能量$

无氧呼吸

在缺氧条件下，丙酮酸在细胞质基质中还原：

第一阶段

位于细胞质基质：
$C_{6} H_{12} O_{6} \overset{酶}{\to} 2 C_{3} H_{4} O_{3} 丙酮酸 + 4 [H] + 少量能量$

生成酒精

$2 C_{3} H_{4} O_{3} + 4 [H] \overset{酶}{\to} 2 C_{2} H_{5} O H + 2 C O_{2} + 少量能量$

实例：酵母菌、植物缺氧根部

生成乳酸

$2 C_{3} H_{4} O_{3} + 4 [H] \overset{酶}{\to} 2 C_{3} H_{6} O_{3} （乳酸）$

实例：动物骨骼肌、乳酸菌

能量分析

效率：约40%转化为 $A T P$ ，60%以热能散失
ATP用途：直接供能（肌肉收缩、物质合成、主动运输等）

核心对比

特征	有氧呼吸	无氧呼吸
氧气需求	必需	不需
终产物	$C O_{2} + H_{2} O$	$C_{2} H_{5} O H + C O_{2}$ 或 $C_{3} H_{6} O_{3}$
能量效率	$30 - 32 ATP/葡萄糖$	$2 ATP/葡萄糖$
发生场所	细胞质基质 + 线粒体	细胞质基质

关键提示

线粒体是真核细胞有氧呼吸主要场所；
无氧呼吸产能效率不足有氧呼吸的7%；
人体细胞无氧呼吸仅产生乳酸；
$[H]$ （还原型辅酶 I，又称还原性氢）是电子载体。

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