能量的流轉
細胞呼吸作用(cellular respiration) 是生物能量轉換和釋放的作用 細胞分解葡萄糖、脂肪酸等有機化合物以獲得能量的作用 分為有氧呼吸和無氧呼吸兩類
呼吸作用的類別 (有氧呼吸) 有氧狀態 6CO2 + 6H2O + 36ATP 2酒精 + 2 CO2 + 2ATP 葡萄糖→2丙酮酸 葡萄糖→2丙酮酸 無氧狀態 (無氧呼吸)
細胞呼吸作用(cellular respiration) 有氧呼吸(aerobic respiration) 糖解作用:細胞質 檸檬酸循環(克氏循環):粒線體 電子傳遞暨ATP形成:粒線體內膜 無氧呼吸(anaerobic respiration) 酒精發酵 乳酸發酵
有氧呼吸 C6H12O6+6O2 6CO2+12H2O+36ATP 粒線體是細胞內呼吸作用的主要場所 呼吸作用可分為: 糖解作用:細胞質 檸檬酸循環(克氏循環):粒線體 電子傳遞暨ATP形成:粒線體內膜
有氧呼吸的主要過程
糖解作用 於細胞質進行 C6H12O62*丙酮酸(3C)+2*NADH+2*ATP
形成乙醯輔酶A進克氏循環
檸檬酸循環(克氏循環) OAA
檸檬酸循環 (克氏循環) 於粒線體的基質內進行 丙酮酸(3C)+輔酶A(Co-A) 乙醯輔酶A +NADH+ CO2 進入克氏循環,乙醯輔酶A會脫去輔酶A,形成2C+4C的第一個6C反應物檸檬酸,故稱檸檬酸循環 每分子的丙酮酸(3C)產生 3NADH+1NADH 1ATP 1FADH2
電子傳遞 於粒線體的內膜上進行 NADH、FADH2經膜上電子傳遞,分別氧化為NAD+、FAD 並釋出能量 此能量將H+唧到內膜與外膜中,用於形成H+濃度差,誘使ATP合成酶啟動,合成ATP—氧化磷酸化 電子被氧接收並形成水。
有氧呼吸能量所得 糖解作用: 克氏循環: 故一個C6H12O6可得36ATP ATP形成方式:化學滲透(H+ 濃度差造成) 2ATP 2NADH:4 ATP 克氏循環: 2*4NADH:24 ATP 2*1FADH2: 4 ATP 2*1ATP: 2ATP 故一個C6H12O6可得36ATP ATP形成方式:化學滲透(H+ 濃度差造成)
有氧呼吸的能量總帳
無氧呼吸 發酵作用:於細胞質中完成糖解作用 產物並非水與CO2等簡單分子,故所得能量亦低 若缺氧時間較長,容易使能量不足,引起疲勞或組織壞死 酒精發酵 酵母菌 C6H12O62C2H5OH+2CO2+2ATP 乳酸發酵 乳酸菌 C6H12O62CH3CHOHCOOH+2ATP 產物並非水與CO2等簡單分子,故所得能量亦低 若缺氧時間較長,容易使能量不足,引起疲勞或組織壞死
酒精發酵
乳酸發酵
各種養分在呼吸作用的角色 醣類、脂肪和蛋白質參與呼吸作用示意圖(圖中黑線表示分解路線,紅線表示合成路線)
植物的呼吸 由高而低 分生組織 幼苗 根 未成熟果實 成熟的葉片 儲存根 種子
影響呼吸作用的因素 溫度: 酵素 在5-30度C左右,每升高10度,呼吸速率加快一倍 氧 ATP/ADP比値 較高,抑制 較低,促進
光合作用與呼吸作用的生態功能 能量流動 元素流動 光合作用:將光能轉為化學能儲存於有機物之中 呼吸作用:藉分解有機物,並將能量存於ATP中,以獲得生理所須能量 元素流動 是碳氫氧循環的主要途徑 燃燒作用亦可釋出碳氫氧
生化合成需能 細胞合成自己所需物質 生長和修補組織 儲存能量 合成物質耗能 活化分子需要活化能 例如:葡萄糖 + 果糖 蔗糖 + 水 ATP 細胞合成自己所需物質 生長和修補組織 儲存能量 合成物質耗能 活化分子需要活化能 例如:葡萄糖 + 果糖 蔗糖 + 水 ATP ADP + Pi
主動運輸需能 主動運輸 細胞藉載體蛋白質運輸物質 載體蛋白質需要消耗能量以改變構形 反抗濃度梯度,又稱幫浦 例如:鈉-鉀幫浦
鈉-鉀幫浦(Na+-K+ATPase)
運動時耗能 肌肉收縮而牽動骨骼產生運動 肌纖維含有粗、細兩種肌絲 肌絲滑動需要消耗能量 肌肉收縮的能量供應 ATP 磷酸肌酸 葡萄糖
肌肉、骨骼聯合運動 人臂 昆蟲腿部
骨骼肌組成與運動
肌肉收縮的能量供應