第四章-光呼吸
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呼吸作用Respirationz Respiration is the process of taking complex carbon compounds, b reaking them down into simpler molecules, and simultaneously generating the ATP used to power other metabolic process.Types of Respiration 呼吸作用的类型Cell respiration is in fact a process of oxidation-reduction reaction, and it could be classified into two types based on the terminal electron acceptor in the reaction:z Aerobic respiration 有氧呼吸——The terminal electron acceptor is oxygen in the respiration.z Anaerobic respiration 无氧呼吸——Under the condition without oxygen, the terminal electron acceptor is other alternatives.z The terminal electron acceptor is the intermediates ofthe metabolic pathway——Fermentation (发酵)z The terminal electron acceptor is one kind of outsideacceptor (but not oxygen), e.g. NO3-, NO2-, SO42-, CO2and so on.有氧呼吸Aerobic Respiration有氧呼吸——指生活细胞在氧气的参与下，把某些有机物质彻底氧化分解，放出CO2并形成水，同时释放能量的过程。
葡萄糖是植物细胞呼吸最常利用的物质，因此呼吸作用的过程可简示如下：z糖酵解glycolysisz三羧酸循环，简称TAC环tricarboxylic acidcyclez电子传递及氧化磷酸化electron transportand oxidative phosphorylation★在有氧呼吸过程中，葡萄糖最终被氧化成CO2，O2则被还原为H2O！线粒体Mitochondrion 线粒体通过氧化磷酸化合成ATP，为细胞生命活动提供直接能量。
因此，线粒体被称为细胞内的“能量工厂”。
线粒体约有140余种酶，分布在各个结构组分中。
z外膜outer membranez膜间隙intermembranespacez内膜inner membranez嵴cristaez基粒elementary particle(如F1-F0 ATP酶颗粒）z基质matrix酶Enzyme酶是一类特殊的蛋白质(核酶ribozyme除外)，它可降低化学反应所需的活化能(energy of activation),因此它是一种催化剂（catalyst）。
ATP合成酶ATP synthaseATP合成酶(又称F1-F0ATP酶）是一种含有至少9条多肽链的复合体z头部——构成头部的成分为F1因子，为水溶性球蛋白组成。
它的主要功能是调节ATP酶的活力。
z膜部——构成膜部的成分为F0因子，由嵌入线粒体内膜的蔬水蛋白组成。
它对质子的进出内膜有调控作用。
z柄部糖酵解Glycolysis糖酵解，亦称为EMP途径（为纪念德国三位生物化学家：G. Embden, O. Meyerhof和J. K. Parnas而命名）——指淀粉、葡萄糖或其它6 碳糖类在无氧状态下分解成丙酮酸pyruvate的过程。
)糖酵解是在细胞质进行的！z Glycolysisz Means splitting of sugarz6-C glucose split into two 3-C moleculesz Some ‘trucks’(NADH) loadedz Produces 4 ATP moleculesz Two are used to start glycolysisz Net profit of 2 ATPsz In cytoplasmz Anaerobicz End up with 2 pyruvic acid molecules z Which still contain most of the potential energycontained in glucosez Two stages -like a businessz Have to invest to see a profit糖酵解Glycolysisz糖酵解是一切有机体细胞共同的代谢途径。
z糖酵解为11种酶所催化的一系列生化反应。
z一分子葡萄糖经糖酵解后，生成2分子丙酮酸；同时净获得2个ATP 和2个NADH（还原型辅酶I）。
z从能量来看，糖酵解释放的能量仅为葡萄糖分子所含能量的20%，80%仍保留在酵解的终产物丙酮酸中。
丙酮酸的去向？Where does Pyruvate go?丙酮酸——是细胞物质和能量代谢中一个重要的中间产物。
从丙酮酸开始的代谢途径取决于细胞当时的条件和有机体种类及组织的类型。
z在有氧的条件下，丙酮酸被完全氧化分解，最终形成CO2 和H2O。
这就是有氧呼吸。
z在无氧的条件下，丙酮酸被还原成乙醇或乳酸，释放出少量的能量。
这样，它和糖酵解就形成了无氧呼吸。
有氧呼吸途径Pathway of AerobicRespirationz糖酵解产生的丙酮酸，从细胞的基质跨越线粒体的外、内膜，进入到线粒体的基质中。
z2分子的丙酮酸经氧化、脱羧，并与辅酶A（CoA）形成2分子的乙酰辅酶A。
z乙酰辅酶A是三羧酸循环的起始低物。
z乙酰辅酶A不仅是糖类代谢的中间产物，也是油脂和某些氨基酸的代谢产物。
z Pyruvic acid must be prepped for the next step (Krebs cycle)z Pyruvic acid is broken down to acetic acid -a 2-C moleculez Energy released from this loads NADHz CO2is releasedz Another carrier molecule coenzyme A z Takes the acetic acid to the Krebs cyclez Drops it off and goes back for another丙酮酸氧化脱羧反应丙酮酸氧化脱羧形成乙酰辅酶A的反应是在线粒体基质中进行的，这是一个连接糖酵解和三羧酸循环的中心环节。
此反应是在丙酮酸脱氢酶催化下进行的，在形成乙酰辅酶A的同时，还产生1分子的CO2和1分子的NADH。
三羧酸循环Tricarboxylic Acid Cycle, TAC三羧酸循环——是糖、脂类和蛋白质三大物质氧化的共同途径。
它是由英国生物化学家Hans Krebs研究组首先发现的，故又称Krebs循环（Krebs cycle）。
2CH3COCOOH + 8NAD++ 2FAD + 2ADP + 2Pi + 4H2O Î6CO2 + 2ATP + 8NADH + 8H++ 2FADH2z Krebs cyclez Completes the breakdown of glucose z2 Acetic acids are what’s left of glucosez Acetic acid is broken down to 2CO2 z Occurs in mitochondrial matrixz Energy released from breakdownz Used to generate ATP by direct methodz Used to fill lots of ‘trucks’z NADH and FADH2z Energy from glucose now mostly in NADH z Only occurs if oxygen present -aerobic z Cycle of many reactions程三羧酸循环过程值得注意的几个方面z三羧酸循环中一系列的脱羧反应是呼吸作用释放CO2的来源（糖酵解不产生CO2！）。
z三羧酸循环中没有氧气直接参与碳的氧化，使碳氧化的氧来源于氧化底物中的氧和水中的氧。
z三羧酸循环过程中释放的能量一部分贮藏在ATP中，绝大部分贮存在NADH和FADH2中。
z一分子的葡萄糖分解形成的2分子的丙酮酸，经三羧酸循环后共获得2ATP，6NADH和2FADH2。
z NADH和FADH2不能直接被空气中的氧所氧化，而必须通过呼吸链才能将电子和质子最终传递给分子态的氧，并释放出其内贮存的能量。
电子传递及氧化磷酸化Electron Transport and Oxidative Phosphorylation z糖酵解和三羧酸循环中所产生的NADH，FADH2以及质子H+不能直接与游离的氧结合，需经过呼吸链（电子传递链）传递后，才能与氧结合。
z呼吸链respiratory chain——指位于线粒体内膜上一系列能可逆地接受和释放电子或H+的多酶氧化还原体系。
呼吸链就是电子传递链，不过构成呼吸链的传递体由氢传递体和电子传递体组成。
z氢传递体——它们既可传递质子H+，又可传递电子。
z电子传递体——主要是细胞色素复合体和铁硫蛋白（Fe-S）。
★氧化还原的本质是电子的转移；氢原子的转移其本质也是电子的转移，因为H原子可分解为H+和e-！z Need something to carry H+ and electrons from food to ETC(electron transport chain) z NADH is a carrier moleculez Picks up H+ and electrons as glucose isslowly broken downz NAD+ is empty truck,NADH loadedz‘Load’is delivered to ETC if O2is availablez Oxygen is the final electron acceptor!z This is why we need O2z To pull electrons off truck电子传递链（呼吸链）z位于线粒体的内膜上。
