解讀生物的氧化分解論文
摘要:生物的氧化分解是生物體內(nèi)重要的代謝反應(yīng),通過生物氧化,生物獲得生命活動(dòng)所需要的能量。在有氧條件下進(jìn)行有氧氧化,無氧也可以提供能量,只不過沒有有氧呼吸提供的能量多。有氧呼吸和無氧呼吸都具有重大意義,是生物適應(yīng)環(huán)境的表現(xiàn)之一。
關(guān)鍵詞:細(xì)胞呼吸;有氧氧化;無氧呼吸;能量?搖ATP
我們知道,生物的一切活動(dòng)(包括內(nèi)部的臟器活動(dòng)和各種合成作用以及個(gè)體的生活活動(dòng))皆需要能量。能量的來源為糖、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)在體內(nèi)的氧化。在生物體中,生物大分子的氧化就叫做生物氧化,也叫細(xì)胞呼吸或呼吸作用。生物大分子在體內(nèi)氧化與在體外燃燒氧化,在本質(zhì)上是相同的:都要消耗O2,產(chǎn)物都是CO2和H2O。但是它們彼此之間又有許多不同之處,例如葡萄糖在體外燃燒時(shí),釋放出的能量100%以光和熱能形式散失掉;而在體內(nèi)氧化時(shí),約有40%的能量?jī)?chǔ)存到ATP分子中,還有一些能量以磷酸肌酸的形式儲(chǔ)存起來,供需要時(shí)使用。此外,在氧化方式上也存在著巨大的差異。葡萄糖在體外燃燒是一步完成的;而在體內(nèi)氧化卻是逐步進(jìn)行的,并且?guī)缀趺恳环磻?yīng)步驟都有相應(yīng)酶催化,是在PH接近中性、體溫條件下進(jìn)行,能量是逐步釋放,不產(chǎn)生高熱等。
生物氧化中很多步驟都是氧化還原反應(yīng)。好氣性生物需要氧,厭氧性生物不需要氧。無氧呼吸一般是指細(xì)胞在無氧條件下,通過酶的催化作用,把葡萄糖等有機(jī)物質(zhì)分解成為不徹底的氧化產(chǎn)物,同時(shí)釋放出少量能量的過程。這個(gè)過程對(duì)于高等植物、高等動(dòng)物和人來說,稱為無氧呼吸。如果用于微生物(如乳酸菌、酵母菌),則習(xí)慣上稱為發(fā)酵。它們氧化的能量通過底物水平磷酸化反應(yīng)轉(zhuǎn)移到ATP分子中;在有氧呼吸中,是通過氧化磷酸化把氧化的能量存儲(chǔ)在ATP分子中。
蘋果儲(chǔ)藏久了,為什么會(huì)有酒味?高等植物在水淹的情況下,可以進(jìn)行短時(shí)間的無氧呼吸,將葡萄糖分解為酒精和二氧化碳,并且釋放出少量的能量,以適應(yīng)缺氧的環(huán)境條件。高等動(dòng)物和人體在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí),盡管呼吸運(yùn)動(dòng)和血液循環(huán)都大大加強(qiáng)了,但是仍然不能滿足骨骼肌對(duì)氧的需要,這時(shí)骨骼肌內(nèi)就會(huì)出現(xiàn)無氧呼吸。高等動(dòng)物和人體的無氧呼吸產(chǎn)生乳酸。缺氧環(huán)境下,葡萄糖分解為乳酸的過程叫糖酵解,糖酵解在胞液中進(jìn)行,代謝反應(yīng)過程可以分為兩個(gè)階段:第一階段是葡萄糖或糖原分解至丙酮酸的過程,稱之為酵解途徑;第二階段為丙酮酸轉(zhuǎn)變成乳酸或酒精的過程,糖酵解最主要的'生理意義在于迅速提供能量,這對(duì)肌肉收縮尤為重要。哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞不含線粒體,靠糖酵解維持其能量的需要。
糖在有氧的條件下徹底氧化生成二氧化碳和水的反應(yīng)過程稱為有氧氧化。糖的有氧氧化包括胞液內(nèi)反應(yīng)階段和線粒體內(nèi)反應(yīng)階段。胞液內(nèi)反應(yīng)階段為葡萄糖循酵解途徑分解至丙酮酸的過程,線粒體內(nèi)反應(yīng)階段包括:①丙酮酸在丙酮酸脫氫酶復(fù)合體催化下氧化脫羧生成乙酰COA、NADH+H+、二氧化碳;②三羧酸循環(huán)和氧化磷酸化。糖的有氧氧化不僅是糖氧化的主要途徑,也是脂質(zhì)、蛋白質(zhì)最終氧化成二氧化碳和水的重要途徑。其經(jīng)過的代謝途徑三羧酸循環(huán)可產(chǎn)生較多的NADH+H+釋放大量能量,是三大物質(zhì)分解代謝的共同途徑。
呼吸作用具有很重要的生理意義,主要表現(xiàn)在下列兩個(gè)方面:
。1)呼吸作用提供生物生命活動(dòng)所需要的大部分能量。呼吸作用釋放能量的速度較慢,而且逐步釋放,適合于細(xì)胞利用。釋放出來的能量,一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮,?duì)于恒溫動(dòng)物來說,可以維持體溫的恒定,是很有意義的。一部分則以ATP等形式貯存著。以后當(dāng)ATP等分解時(shí),就把貯存的能量釋放出來,供生物生理活動(dòng)需要。植株對(duì)礦質(zhì)元素的吸收和運(yùn)輸,有機(jī)物的運(yùn)輸和合成,細(xì)胞的分裂和伸長,生物的生長和發(fā)育等,無一不需要能量。任何活細(xì)胞都在不停地呼吸,呼吸停止則意味著死亡。
。2)呼吸過程為其他化合物合成提供原料。呼吸過程產(chǎn)生一系列的中間產(chǎn)物,這些中間產(chǎn)物很不穩(wěn)定,成為進(jìn)一步合成生物體內(nèi)各種重要化合物的原料,也就是在生物體內(nèi)有機(jī)物轉(zhuǎn)變方面起著樞紐作用。
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