1mol葡萄糖有氧呼吸产生多少ATP说课讲解
人教版高中生物必修一《细胞呼吸的原理和应用》细胞的能量供应和利用PPT(第1课时)
细胞呼吸是否都需要氧? 生物在有氧和无氧条件下 是否都能进行细胞呼吸呢?
酵母菌:一种单细胞的真菌 (真核生物),在有氧和无氧 条件下都能生存,属于兼性厌 氧菌。
我们喝的啤酒、白酒、米酒、医院里的 酒精、化妆品中的甘油,都是用酵母菌生产的。
人们通常用酵母和面, 放置一段时间后就会成为 发面,发面可以用来做包 子馒头等。为了促进发面, 有时还会向其中加入一点 蔗糖。发面时,早期并没 有酒味,而后期会有酒味。
完成【探究案3】
探究课题 自变量控制 无关变量控制
自变量 因变量 无关变量
有氧呼吸
无氧呼吸
通入空气、保证O2的 充分供应
空气先通入NaOH溶 液中,除去CO2
先将锥形瓶内的O2消耗完,再 连通盛有澄清石灰水的锥形瓶
排除有氧呼吸的干扰
O2的有无
酵母菌的呼吸产物,即产生CO2的多少、酒精的有无
酵母菌的菌种,培养液的浓度和体积,温度、PH等培 养条件等
酶
C6H12O6
2C2H5OH(酒精)+ 2CO2+ 少量能量
例:大多数植物(如水稻根、苹果果实)、酵母菌。
➢ 乳酸发酵
C6H12O6 酶
2C3H6O3(乳酸)+少量能量
例:高等动物(如肌细胞)、乳酸菌、高等植物的某些器官(马铃薯 块茎、甜菜块根、玉米胚等)。
注:微生物的无氧呼吸叫做发酵。但工业上的发酵并非完全无氧,比如醋酸发酵。
转化为ATP 的ADP 为:977.28/30.54=32mol 2.与燃烧迅速释放能量相比,有氧呼吸是逐级释放能量的, 这对于生物体来说具有什么意义?
燃烧是一种迅速释放能量的过程,而有氧呼吸过程则是 逐步缓慢释放能量,这种方式保证有机物中的能量得到最充 分的利用,主要表现在两个方面:可以使有机物中的能量逐 步地转移到ATP中;能量缓慢有序地释放,有利于维持细胞 的相对稳定状态。
atp的说课稿
atp的说课稿尊敬的各位评委老师:大家好!今天我说课的内容是“ATP”。
下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教学方法、教学过程以及教学反思这几个方面来展开我的说课。
一、教材分析“ATP”是高中生物必修 1《分子与细胞》第五章“细胞的能量供应和利用”中的重要内容。
ATP 是细胞生命活动的直接能源物质,在细胞的能量代谢中起着至关重要的作用。
教材首先介绍了 ATP 的化学组成和结构特点,让学生对 ATP 有初步的认识。
接着通过实验和实例,阐述了 ATP 与 ADP 的相互转化以及 ATP 在能量代谢中的作用。
这部分内容不仅为后续学习细胞呼吸和光合作用中能量的转化奠定了基础,也有助于学生理解生命活动中能量的来源和利用。
二、学情分析授课对象是高一年级的学生,他们已经具备了一定的化学知识和细胞结构的基础,但对于细胞能量代谢的具体过程和机制还比较陌生。
在思维能力方面,学生具有一定的逻辑思维和分析问题的能力,但抽象思维能力还有待提高。
三、教学目标1、知识目标(1)简述 ATP 的化学组成和结构特点。
(2)解释 ATP 与 ADP 的相互转化机制。
(3)阐明 ATP 在细胞生命活动中的作用。
2、能力目标(1)通过分析 ATP 与 ADP 相互转化的示意图,培养学生的读图能力和分析问题的能力。
(2)通过探究实验,提高学生的实验设计和动手操作能力。
3、情感态度与价值观目标(1)让学生认识到 ATP 作为细胞能量“通货”的重要性,培养学生对生命现象的关注和探索精神。
(2)通过小组合作学习,培养学生的团队合作意识。
四、教学重难点1、教学重点(1)ATP 的化学组成和结构特点。
(2)ATP 与 ADP 的相互转化。
2、教学难点(1)ATP 与 ADP 相互转化的机制。
(2)ATP 在能量代谢中的作用。
五、教学方法1、讲授法讲解 ATP 的相关知识,使学生对 ATP 有系统的认识。
2、直观教学法通过展示 ATP 的结构模型、动画等,帮助学生理解抽象的概念。
关于糖的无氧酵解以及有氧呼吸时产生能量的问题
曹老师:关于糖的无氧酵解以及有氧呼吸时产生能量计算的一点点疑问糖的分解代谢过程所产生的能量可分为俩部分,一部分时通过底物水平磷酸化产生的,还有一部分时辅酶I或辅酶II被还原时进入呼吸链与能量偶联产生的,也就是氧化磷酸化。
底物水平磷酸化:无氧酵解时有俩步底物水平磷酸化产生ATP:一、1,3-二磷酸甘油酸至三磷酸甘油酸。
二、磷酸烯醇式丙酮酸至烯醇式丙酮酸。
共2ATP。
(2*2=4)(2*2=4)之后进入有氧氧化后,仅有一步底物水平磷酸化产生的GTP(也是高能磷酸键):琥珀酰~CoA被羧化成琥珀酸。
(1*2=2)(1*2=2)氧化磷酸化:正常无氧呼吸时不存在氧化磷酸化,因为没有氧气可提供,但是无氧酵解三磷酸甘油醛脱氢所产生的NADH+H+可以在有氧呼吸时进入呼吸链被利用。
(NADH+H+)由于此处是无氧酵解,无氧酵解是在胞液内进行,所以此处的NADH+H+只有通过穿梭作用才可以将氢传进线粒体中的呼吸链而偶联产生能量,穿梭途径有两个:一、苹果酸穿梭,此处NADH+H+进入线粒体后依然是形成NADH+H+进入呼吸链。
二、α-磷酸甘油穿梭,此处NADH+H+进入线粒体后是以FADH2的方式进入呼吸链的。
(3*2=6/2*2=4)(2.5*2=5/1.5*2=3)这应该是算出的结果总会有俩个ATP差值的原因。
有氧呼吸时会有五步氧化磷酸化获得能量的步骤:1丙酮酸被丙酮酸脱氢酶复合体催化生成乙酰CoA。
(NADH+H+)(3*2=6)(2.5*2=5)2异柠檬酸脱氢生成α-酮戊二酸(NADH+H+)(3*2=6)(2.5*2=5)3α-酮戊二酸通过α-酮戊二酸脱氢酶系生成琥珀酰CoA。
(NADH+H+)(3*2=6)(2.5*2=5)4琥珀酸脱氢生成延胡索酸。
(FADH2)(2*2=4)(1.5*2=3)5苹果酸脱氢生成草酰乙酸。
(NADH+H+)(3*2=6)(2.5*2=5)根据生化书本上可以看出1molNADH+H+经过呼吸链氧化后可以生成3molATP,1 molFADH2经过呼吸链氧化后可以生成2molATP。
【高三二轮复习】专题五光合作用与呼吸作用 教学设计
高三二轮复习专题五光合作用与呼吸作用教学设计一、考纲要求二、学情分析学生经过了一轮复习,基础知识相对扎实,但是仍然存在着知识的遗漏和比较严重的遗忘现象,没有形成相应的知识网络和知识体系,如细胞呼吸与光合作用的总体认识,还只是停留与单个知识的拼凑,综合运用知识的能力薄弱。
审题能力较弱,答题不够规范,答题速度偏慢等三、教学目标与核心素养1、生命观念说出光合作用与呼吸作用的物质和能量转化,形成物质能量观;分析光合作用与细胞呼吸的影响因素;2、理性思维理解细胞呼吸与光合作用的物质和能量转化关系;3、科学探究探究自然环境及密闭容器中植物光合作用的变化;探究影响光合作用的因素,培养学生获取信息,综合运用能力关注科学家的经典实验;4、社会责任注重环境保护,形成正确的生态观四、教学过程必备知识·自测诊断考点1.完善光合作用与细胞呼吸过程图解(1)物质转变过程:物质名称:a:叶绿素,b:O2,c:ATP,d:ADP,e:NADPH([H]),f:C5,g:CO2,h:C3。
(2)相应元素转移过程:(3)能量转换过程:2.外界条件变化时,C5、C3、[H]、ATP等物质的量的变化模式图(1)光照强度变化:(2)CO2浓度变化:1.判断有关细胞呼吸叙述的正误(1)马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸过程不能生成ATP(2019·全国卷Ⅱ,T2C)(×)(2)植物在黑暗中可进行有氧呼吸也可进行无氧呼吸(2018·全国卷Ⅱ,T5A)(√)(3)乳酸菌无氧呼吸的第二阶段需ATP水解提供能量(2019·天津高考,T2D改编)(×)(4)高等植物细胞中,葡萄糖分解产生丙酮酸的过程发生在生物膜上(2018·海南高考,T4C改编)(×)(5)若细胞既不吸收O2也不放出CO2,说明细胞已停止无氧呼吸(2017·海南高考,T7B)(×)2.判断有关光合作用叙述的正误(6)高等植物细胞中,光合作用中的光反应只发生在生物膜上(2018·海南高考,T4A改编)(√)(7)大豆幼苗在适宜条件下进行光合作用时,若突然停止CO2供应,短时间内叶绿体中C5和ATP含量都会升高(√)(8)暗反应中C原子的转移途径是14CO2―→14C3―→14C5―→(14CH2O)(×)(9)若用含有18O的水浇灌番茄,则番茄周围空气中含有18O的物质有H182O、18O2、C18O2(√)(10)光合作用过程中光能转变为化学能,细胞呼吸过程中化学能转变成热能和ATP(×)1.肌细胞内的肌质体是由什么组成的?有什么意义?_______________________________________________________ ________________________________________________________________________ _________________2.细胞呼吸产生的[H]和光反应产生的[H]是同一物质吗?其成分是蛋白质吗?___________________________________________________________ ____________________________________________________________________ _________________3.1 mol葡萄糖有氧呼吸能释放2 870 kJ的能量,而1 mol 葡萄糖分解生成乳酸,只释放196.65 kJ的能量,其中只有61.08 kJ的能量储存在ATP中。
1mol葡萄糖有氧呼吸产生多少ATP
1mol葡萄糖有氧呼吸产生多少ATP 人教版教材《分子与细胞》中有这样一个思考题:根据课本提供的数据:可以计算出结果:1161kJ÷30.54kJ/mol=38mol人教版、苏教版和中图版等教材中出现的数据均为1mol葡萄糖有氧呼吸产生36或38molATP。
浙科版相应的数据却是“大概可以产生30个ATP ”。
1mol葡萄糖经有氧呼吸究竟能产生多少molATP 呢?我们先从有氧呼吸的步骤说起:有氧呼吸与ATP合成(引自Campbell & Reece,2001)一、糖酵解阶段葡萄糖糖进入细胞后先在细胞质基质中通过酵解作用生成丙酮酸,如果有氧存在,丙酮酸进入线粒体基质经过三羧酸循环、电子传递和氧化磷酸化,最后生成ATP和水。
如果没有氧,丙酮酸经过发酵生成乳酸(或者是酒精和二氧化碳)。
糖酵解(引自Campbell & Reece,2001)糖酵解是由一组酶催化的,并在起始阶段需要消耗ATP去裂解葡萄糖。
但是,葡萄糖裂解释放的能量并没有以热的形式释放掉,而是储存在ATP或NADH中。
(一)活化阶段:此过程消耗1个葡萄糖分子消耗了2个ATP分子而活化,经酶的催化生成果糖-1,6-二磷酸分子。
葡萄糖氧化是放能反应,但葡萄糖是较稳定的化合物,要使之放能就必须给与活化能来推动此反应,即必须先使葡萄糖从稳定状态变为活跃状态。
1、葡萄糖磷酸化:葡萄糖在己糖激酶的作用下消耗1个ATP,磷酸与葡萄糖结合生成6-磷酸葡萄糖。
2、6-磷酸葡萄糖在磷酸己糖异构酶的作用下重排生成果糖-6-磷酸。
3、果糖-6-磷酸磷酸在果糖激酶-1的作用下消耗1个ATP,在生成果糖-1,6-二磷酸。
(二)放能阶段:一分子的3-磷酸甘油醛在酶的作用下生成一分子的丙酮酸。
在此过程中,发生一次氧化反应生成一个分子的NADH,发生两次底物水平的磷酸化,生成2分子的ATP。
4、果糖-1,6-二磷酸在醛缩酶的作用下断裂成3-磷酸甘油醛和磷酸二羟基丙酮。
高考生物知识点光合作用和呼吸作用
呼吸作用与光合作用1、呼吸作用的本质是氧化分解有机物,释放能量,不一定需要氧气,分为有氧呼吸和无氧呼吸。
2、有氧呼吸的反应式:,第一阶段在细胞质基质进行,原料是糖类等,产物是丙酮酸、氢、 ATP,第二阶段在线粒体进行,原料是丙酮酸和水,产物是C02、ATP 、氢,第三阶段在线粒体进行,原料是氢和氧,产物是水、 ATP ,第一、二阶段的共同产物是氢、 ATP,三个阶段的共同产物是ATP。
1mol葡萄糖有氧呼吸产生能量2870 KJ,可用于生命活动的有1161 KJ(38molATP),以热能散失1709 KJ,无氧呼吸产生的可利用能量是 KJ( 23、无氧呼吸反应式C6H12O6 2C2H5OH(酒精)+2CO2+能量C6H12O6 2C3H3O3+能量无氧呼吸的场所是细胞质基质,分2个阶段,第一个阶段与有氧呼吸的相同,是由葡萄糖分解为丙酮酸,第二阶段的反应是由丙酮酸分解成CO2和酒精或转化成C3H3O3(乳酸)无氧呼吸产生乳酸:乳酸菌、动物、马铃薯的块茎、玉米的胚、甜菜的块根无氧呼吸产生酒精和二氧化碳:植物、酵母菌4、影响呼吸速率的外界因素:1、温度:温度通过影响细胞内与呼吸作用有关的酶的活性来影响细胞的呼吸作用。
温度过低或过高都会影响细胞正常的呼吸作用。
在一定温度范围内,温度越低,细胞呼吸越弱;温度越高,细胞呼吸越强。
2、氧气:氧气充足,则无氧呼吸将受抑制;氧气不足,则有氧呼吸将会减弱或受抑制。
3、水分:一般来说,细胞水分充足,呼吸作用将增强。
但陆生植物根部如长时间受水浸没,根部缺氧,进行无氧呼吸,产生过多酒精,可使根部细胞坏死。
4、CO2:环境CO2浓度提高,将抑制细胞呼吸,可用此原理来贮藏水果和蔬菜。
5、呼吸作用在生产上的应用:1、作物栽培时,要有适当措施保证根的正常呼吸,如疏松土壤等。
2、粮油种子贮藏时,要风干、降温,降低氧气含量,则能抑制呼吸作用,减少有机物消耗。
3、水果、蔬菜保鲜时,要低温或降低氧气含量及增加二氧化碳浓度,抑制呼吸作用。
1mol葡萄糖彻底氧化分解的能量计算
近年来,人们对于生物化学的研究越来越深入,其中生物能量代谢是一个备受关注的领域。
葡萄糖是生物体内最主要的能量来源之一,其氧化分解所释放的能量一直是科学家们极为关注的问题。
本文将从能量计算的角度,探讨葡萄糖彻底氧化分解所释放的能量,并对计算过程进行详细的阐述。
1. 葡萄糖的化学式为C6H12O6,其彻底氧化分解的反应方程式如下:C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O2. 反应过程中,葡萄糖和氧气被氧化成二氧化碳和水,这是一个放热反应。
根据热力学原理,反应放出的能量可以通过生成物与反应物的焓变来计算。
3. 焓变的计算公式为:ΔH = ΣnΔHf(生成物) - ΣmΔHf(反应物)其中ΔH为反应的焓变,ΔHf为生成物或反应物的标准生成焓,n和m分别为生成物和反应物在反应中的摩尔数。
4. 根据该反应的热力学数据,可以得到葡萄糖彻底氧化分解的焓变为-2808 kJ/mol。
5. 单位摩尔的葡萄糖在彻底氧化分解反应中放出的能量为-2808 kJ,这意味着每摩尔葡萄糖可以释放出2808千焦的能量。
6. 由于葡萄糖的分子量为180g/mol,因此每克葡萄糖所释放的能量为2808 kJ/mol / 180 g/mol ≈ 15.6 kJ/g。
7. 葡萄糖彻底氧化分解所释放的能量为15.6 kJ/g。
这一数据对于生物能量代谢的研究具有重要意义,也为人们了解生物体内能量供应的机制提供了有力的依据。
通过以上的能量计算,我们得出了葡萄糖彻底氧化分解所释放的能量为15.6 kJ/g。
这一数据可以帮助人们更全面地认识生物体内能量代谢的过程,为生物化学领域的研究和应用提供了基础。
这一研究成果也将对于生物能量代谢相关疾病的治疗和预防提供理论依据。
值得注意的是,能量计算只是生物能量代谢研究的一个方面,随着科学技术的不断发展,我们相信在这一领域将会有更多的重要发现出现。
葡萄糖在生物体内的氧化分解过程涉及到葡萄糖代谢途径,包括糖酵解和细胞色素呼吸两个主要阶段。
1mol葡萄糖有氧呼吸产生多少ATP
1mol葡萄糖有氧呼吸产生多少ATP 人教版教材《分子与细胞》中有这样一个思考题:根据课本提供的数据:可以计算出结果:1161kJ÷30.54kJ/mol=38mol人教版、苏教版和中图版等教材中出现的数据均为1mol葡萄糖有氧呼吸产生36或38molATP。
浙科版相应的数据却是“大概可以产生30个ATP ”。
1mol葡萄糖经有氧呼吸究竟能产生多少molATP呢?我们先从有氧呼吸的步骤说起:有氧呼吸与ATP合成(引自Campbell & Reece,2001)一、糖酵解阶段葡萄糖糖进入细胞后先在细胞质基质中通过酵解作用生成丙酮酸,如果有氧存在,丙酮酸进入线粒体基质经过三羧酸循环、电子传递和氧化磷酸化,最后生成ATP和水。
如果没有氧,丙酮酸经过发酵生成乳酸(或者是酒精和二氧化碳)。
糖酵解(引自Campbell & Reece,2001)糖酵解是由一组酶催化的,并在起始阶段需要消耗ATP去裂解葡萄糖。
但是,葡萄糖裂解释放的能量并没有以热的形式释放掉,而是储存在ATP或NADH中。
(一)活化阶段:此过程消耗1个葡萄糖分子消耗了2个ATP分子而活化,经酶的催化生成果糖-1,6-二磷酸分子。
葡萄糖氧化是放能反应,但葡萄糖是较稳定的化合物,要使之放能就必须给与活化能来推动此反应,即必须先使葡萄糖从稳定状态变为活跃状态。
1、葡萄糖磷酸化:葡萄糖在己糖激酶的作用下消耗1个ATP,磷酸与葡萄糖结合生成6-磷酸葡萄糖。
2、6-磷酸葡萄糖在磷酸己糖异构酶的作用下重排生成果糖-6-磷酸。
3、果糖-6-磷酸磷酸在果糖激酶-1的作用下消耗1个ATP,在生成果糖-1,6-二磷酸。
(二)放能阶段:一分子的3-磷酸甘油醛在酶的作用下生成一分子的丙酮酸。
在此过程中,发生一次氧化反应生成一个分子的NADH,发生两次底物水平的磷酸化,生成2分子的ATP。
4、果糖-1,6-二磷酸在醛缩酶的作用下断裂成3-磷酸甘油醛和磷酸二羟基丙酮。
ATP的主要来源细胞呼吸专业知识
能量和载体!!
D、细胞有氧呼吸受阻
4、一样消耗1mol葡萄糖,有氧呼吸释放能 量用于合成ATP是无氧呼吸几倍?
A、20倍
B B、19倍
C、6倍多 D、12.7个百分点
无氧呼吸释放能量 形成2个ATP,有氧 呼吸释放能量形成
38个ATP
ATP的主要来源细胞呼吸专业知识
第37页
5、陆生植物不能长久忍受无氧呼吸,其原因是 D
(4)由该曲线提醒原理,我们在进行果实和种子贮藏时,
应取O2含量为
值a时,理由是____此__时__释__放__C__O_2_最__少__,_ 果
实和种子经过呼吸消耗物质最少
ATP的主要来源细胞呼吸专业知识
第29页
四、细胞呼吸原理应用
ATP的主要来源细胞呼吸专业知识
第30页
四、细胞呼吸原理应用
缺氧情况下,植物组 织进行无氧呼吸,产生酒 精,不利其生长。
ATP的主要来源细胞呼吸专业知识
第23页
四、观察、统计
条件 • 澄清石灰水/出现时间
有氧 变混浊/快 无氧 变混浊/慢
重铬酸钾--浓硫酸溶 液
无改变
出现灰绿色
五、试验结论
酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸。 在有氧条件下,经过细胞呼吸产生大量CO2,在无 氧条件下经过细胞呼吸产生酒精和少许CO2。
形式散失掉。
ATP的主要来源细胞呼吸专业知识
第12页
苹果储存久了,会有什 么气味散发出来?
ATP的主要来源细胞呼吸专业知识
猛烈运动后上肢和下 肢骨骼肌往往会产生 什么感觉?
第14页
三、无氧呼吸
1.场所:细胞质基质
2.过程
酶
1mol葡萄糖有氧呼吸产生多少ATP
1mol葡萄糖有氧呼吸产生多少ATP 人教版教材《分子与细胞》中有这样一个思考题:根据课本提供的数据:可以计算出结果:1161kJ÷30.54kJ/mol=38mol人教版、苏教版和中图版等教材中出现的数据均为1mol葡萄糖有氧呼吸产生36或38molATP。
浙科版相应的数据却是“大概可以产生30个ATP ”。
1mol葡萄糖经有氧呼吸究竟能产生多少molATP呢?我们先从有氧呼吸的步骤说起:有氧呼吸与ATP合成(引自Campbell & Reece,2001)一、糖酵解阶段葡萄糖糖进入细胞后先在细胞质基质中通过酵解作用生成丙酮酸,如果有氧存在,丙酮酸进入线粒体基质经过三羧酸循环、电子传递和氧化磷酸化,最后生成ATP和水。
如果没有氧,丙酮酸经过发酵生成乳酸(或者是酒精和二氧化碳)。
糖酵解(引自Campbell & Reece,2001)糖酵解是由一组酶催化的,并在起始阶段需要消耗ATP去裂解葡萄糖。
但是,葡萄糖裂解释放的能量并没有以热的形式释放掉,而是储存在ATP或NADH中。
(一)活化阶段:此过程消耗1个葡萄糖分子消耗了2个ATP分子而活化,经酶的催化生成果糖-1,6-二磷酸分子。
葡萄糖氧化是放能反应,但葡萄糖是较稳定的化合物,要使之放能就必须给与活化能来推动此反应,即必须先使葡萄糖从稳定状态变为活跃状态。
1、葡萄糖磷酸化:葡萄糖在己糖激酶的作用下消耗1个ATP,磷酸与葡萄糖结合生成6-磷酸葡萄糖。
2、6-磷酸葡萄糖在磷酸己糖异构酶的作用下重排生成果糖-6-磷酸。
3、果糖-6-磷酸磷酸在果糖激酶-1的作用下消耗1个ATP,在生成果糖-1,6-二磷酸。
(二)放能阶段:一分子的3-磷酸甘油醛在酶的作用下生成一分子的丙酮酸。
在此过程中,发生一次氧化反应生成一个分子的NADH,发生两次底物水平的磷酸化,生成2分子的ATP。
4、果糖-1,6-二磷酸在醛缩酶的作用下断裂成3-磷酸甘油醛和磷酸二羟基丙酮。
高中生物 人教版 必修1第5章 细胞的能量供应和利用 第3节 细胞呼吸的原理和应用教学参考
人教新教材“细胞呼吸的原理和应用”教学参考一.有氧呼吸储存在ATP中的能量为什么减少了?教材在介绍完有氧呼吸过程后,安排了一个思考与讨论。
其中涉及了两个问题,一个问题是让学生了解有氧呼吸生成ATP的能量转化情况,另一个则是比较有氧呼吸和体外燃烧的区别。
新教材此处1mol葡萄糖氧化分解后储存在ATP中的能量数值发生了变化,变化的原因是这样的:1个葡萄糖分子进行有氧呼吸,第一和第二阶段共生成了10个的NADH和2个的FADH2,同时经由底物水平磷酸化生成4个ATP(其中2个有时是GTP,此处均计算成ATP)。
以前认为1个NADH经电子传递链和氧化磷酸化偶联后可以生成3个ATP,而1个FADH2可以生成2个ATP。
因此1个葡萄糖氧化分解生成ATP分子的数量就是10×3+2×2+4=38(若考虑糖酵解产生的2个NADH从细胞质基质运输到线粒体中,要经过穿梭系统,穿梭后2个NADH可能转变为2个FADH2,则生成ATP的数量为8×3+4×2+4=36)。
现在一般用化学渗透学说来解释线粒体内膜上ATP的生成。
NDAH和FADH在电子2传递过程中释放的能量可以将H+转运到线粒体内外膜之间的间隙,这样就在线粒体内膜两侧建立了质子梯度,就像水电站的大坝蓄水。
由于这个质子梯度的存在,H+倾向于返回线粒体基质,返回过程发生在ATP合酶。
ATP合酶就像水电站的发电机一样,水流经发电机发电,H+流经ATP合酶生成ATP。
研究表明,每4个H+可以生成1个ATP分子。
由于1个NADH经由电子经由电子传递链传递链可以将10个H+转运到线粒体膜间隙,而1个FADH2只能转运6个H+。
因此,1个NADH可以生成2.5(10÷4)个ATP,1个FADH2能生成1.5(6÷4)个ATP。
这样1个葡萄糖分子氧化分解生成的ATP的量就是10×2.5+2×1.5+4=32(若考虑穿梭损耗则为30)。
1mol葡萄糖经有氧呼吸合成的ATP数量计算
1mol葡萄糖经有氧呼吸合成的ATP数量计算发布时间:2021-09-03T10:11:17.063Z 来源:《中小学教育》2021年10月1期作者:马彬[导读] 在人教2019版高中生物教材中,对1mol葡萄糖通过有氧呼吸合成ATP的能量做了明确,也因此明确了合成的ATP数量。
这一改变纠正了旧有的一些不准确之处。
笔者对有氧呼吸产生ATP的原理和数量的计算方法进行了阐述和补充,以供教师们参考。
马彬遂宁市安居育才卓同国际学校 629000【摘要】在人教2019版高中生物教材中,对1mol葡萄糖通过有氧呼吸合成ATP的能量做了明确,也因此明确了合成的ATP数量。
这一改变纠正了旧有的一些不准确之处。
笔者对有氧呼吸产生ATP的原理和数量的计算方法进行了阐述和补充,以供教师们参考。
【关键词】葡萄糖;有氧呼吸;ATP 中图分类号:G652.2 文献标识码:A 文章编号:ISSN1001-2982 (2021)10-039-01在人教2007版高中生物必修1中,对有氧呼吸有这样的描述:1mol葡萄糖经有氧呼吸三个阶段,分别释放“少量能量、少量能量和大量能量”。
在教学过程中,常有参考资料沿用过去的做法,将三个阶段释放的能量具体为产生“2molATP、2molATP和34molATP”。
认为1mol 葡萄糖有氧呼吸释放的能量用以合成38molATP。
在人教2019版高中生物学必修1中,明确了1mol葡萄糖经彻底氧化分解,释放2870kJ的能量,使977.28kJ左右的能量储存在ATP中。
而1molATP合成需要30.54kJ的能量,故1mol葡萄糖经彻底氧化分解,合成了32molATP。
那么,为什么会出现这种转变呢?其实有氧呼吸的过程没有变,改变的是计算方法。
1. 有氧呼吸的过程有氧呼吸又称生物氧化。
葡萄糖在生物体内进行有氧呼吸的过程可以分为3个阶段:糖酵解、三羧酸循环、电子传递和磷酸化。
1.1 糖酵解糖酵解是指葡萄糖降解为丙酮酸的过程。
1mol葡萄糖有氧呼吸产生多少ATP
1mol葡萄糖有氧呼吸产生多少ATP 人教版教材《分子与细胞》中有这样一个思考题:根据课本提供的数据:可以计算出结果:1161kJ÷30.54kJ/mol=38mol人教版、苏教版和中图版等教材中出现的数据均为1mol葡萄糖有氧呼吸产生36或38molATP。
浙科版相应的数据却是“大概可以产生30个ATP ”。
1mol葡萄糖经有氧呼吸究竟能产生多少molATP呢?我们先从有氧呼吸的步骤说起:有氧呼吸与ATP合成(引自Campbell & Reece,2001)一、糖酵解阶段葡萄糖糖进入细胞后先在细胞质基质中通过酵解作用生成丙酮酸,如果有氧存在,丙酮酸进入线粒体基质经过三羧酸循环、电子传递和氧化磷酸化,最后生成ATP和水。
如果没有氧,丙酮酸经过发酵生成乳酸(或者是酒精和二氧化碳)。
糖酵解(引自Campbell & Reece,2001)糖酵解是由一组酶催化的,并在起始阶段需要消耗ATP去裂解葡萄糖。
但是,葡萄糖裂解释放的能量并没有以热的形式释放掉,而是储存在ATP或NADH中。
(一)活化阶段:此过程消耗1个葡萄糖分子消耗了2个ATP分子而活化,经酶的催化生成果糖-1,6-二磷酸分子。
葡萄糖氧化是放能反应,但葡萄糖是较稳定的化合物,要使之放能就必须给与活化能来推动此反应,即必须先使葡萄糖从稳定状态变为活跃状态。
1、葡萄糖磷酸化:葡萄糖在己糖激酶的作用下消耗1个ATP,磷酸与葡萄糖结合生成6-磷酸葡萄糖。
2、6-磷酸葡萄糖在磷酸己糖异构酶的作用下重排生成果糖-6-磷酸。
3、果糖-6-磷酸磷酸在果糖激酶-1的作用下消耗1个ATP,在生成果糖-1,6-二磷酸。
(二)放能阶段:一分子的3-磷酸甘油醛在酶的作用下生成一分子的丙酮酸。
在此过程中,发生一次氧化反应生成一个分子的NADH,发生两次底物水平的磷酸化,生成2分子的ATP。
4、果糖-1,6-二磷酸在醛缩酶的作用下断裂成3-磷酸甘油醛和磷酸二羟基丙酮。
1mol葡萄糖酵解产生多少molATP
1mol葡萄糖酵解产生多少molATP
1 mol葡萄糖彻底被有氧氧化,将产生30 mol或3
2 mol ATP。
解析:
值得注意的是,部分资料认为1 mol NADH氧化可产生3 mol ATP,1 mol FADH2氧化可产生2molATP,由此计算,1mol葡萄糖彻底氧化分解应产生36mol或38molATP,但是目前这一数值被废止使用。
不论采用哪一种计算方式,有氧呼吸反应全过程的能量转化效率都不算高,为35~40%,其余能量则以热能的形式散失或作为他用。
事实上,NADH和FADH2是富含能量的分子,因为它们都含有一对具有高转移势能的电子。
线粒体内有一系列电子传递载体,称为呼吸链。
有证据表明,线粒体内膜上组成呼吸链的四个主要复合体是完全独立的,每个都是蛋白复合体。
其中,有三个复合体在电子传递的同时,可以将H+从线粒体基质泵到线粒体内外膜之间的膜间腔。
电子传递所产生的电化学能被保存在质子浓度差和电荷梯度中,这包含了两层含义:(1)由膜隔开的两个区域中的H+浓度差所形成的化学势能;(2)质子跨过膜形成电荷分离而造成的电势能。
化学渗透假说认为,上述电化学梯度蕴含能量,可用来驱动线粒体内膜
上的ATP合成酶,最终驱动ATP的合成。
因此,葡萄糖氧化分解合成ATP的数量,取决于线粒体内膜内外的质子浓度差以及ATP合成酶允许多少质子跨膜。
这将最终导致1mol 葡萄糖被完全氧化时,产生的ATP分子数可以从28mol到38mol不等。
以葡萄糖为反应物的有氧呼吸总反应式
有氧呼吸是一种生物体内部氧化有机物产生能量的过程。
在这个过程中,葡萄糖是最常用的反应物之一。
葡萄糖是一种简单的糖类,通过一系列复杂的生化反应,最终会被分解成二氧化碳和水,并释放出大量能量。
下面我们将介绍以葡萄糖为反应物的有氧呼吸总反应式,并深入探讨这一反应过程的详细步骤。
一、有氧呼吸总反应式以葡萄糖为反应物的有氧呼吸总反应式可以简单表示为:C6H12O6 + 6O2 -> 6CO2 + 6H2O + 能量在这个总反应式中,葡萄糖(C6H12O6)和氧气(O2)是反应物,二氧化碳(CO2)、水(H2O)和能量是生成物。
这个反应式代表了有氧呼吸的整体过程,但实际上有氧呼吸包括了一系列复杂的细胞呼吸过程,分为三个阶段:糖酵解、Krebs循环和电子传递链。
二、糖酵解糖酵解是有氧呼吸的第一阶段,它发生在细胞质中。
在糖酵解过程中,葡萄糖经过一系列酶的作用被分解成两个分子的丙酮酸,同时生成了少量的ATP(三磷酸腺苷)和NADH(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸)。
糖酵解的反应式可以表示为:C6H12O6 -> 2C3H4O3 + 2ATP + 2NADH三、Krebs循环Krebs循环是有氧呼吸的第二阶段,它发生上线粒体的基质中。
在Krebs循环中,丙酮酸被氧化成二氧化碳,同时生成了更多的ATP、NADH和FADH2(氟代腺苷二核苷酸)。
Krebs循环的反应式可以表示为:2C3H4O3 + 3O2 -> 6CO2 + 8ATP + 6NADH + 2FADH2四、电子传递链电子传递链是有氧呼吸的最后一个阶段,它发生上线粒体的内质膜上。
在这个阶段,NADH和FADH2释放出的氢离子和电子通过一系列的载体蛋白传递,从而驱动ATP合成酶催化磷酸化ADP生成ATP。
氧气与电子和氢离子结合形成水。
电子传递链的反应式可以表示为:6O2 + 24H+ + 24e- -> 12H2O + 28ATP以葡萄糖为反应物的有氧呼吸总反应式可以分为三个阶段:糖酵解、Krebs循环和电子传递链。
一分子葡萄糖经过有氧氧化生成atp数目的计算思路
一分子葡萄糖经过有氧氧化生成atp数目的计算思路在生物学中,ATP是细胞内用作能源的化学货币。
当我们的身体需要能量时,ATP会被分解成ADP和磷酸根(Pi)。
然后,通过新的有机化合物反应或代谢,Pi会被重新连接到ADP上,从而生成新的ATP,使细胞再次得到能量供应。
这个过程类似于充电、放电模式的电池,因此也被称为ATP循环。
ATP的合成方式非常复杂,涉及到很多不同的代谢途径。
其中最重要的途径之一是通过有氧氧化来生成ATP。
这个过程可以粗略地分为三个阶段:糖解、三羧酸循环和氧化磷酸化。
首先,葡萄糖分子被分解成两个分子的丙酮酸。
这个过程称为糖解。
这个过程需要消耗两个ATP分子,但是会产生四个ATP分子,因此净效果是每个葡萄糖分子产生2个ATP分子。
此外,糖解还会产生两个NADH分子。
NADH是另一种细胞内能量储备,它可以通过某些途径再生出ATP分子。
接下来,丙酮酸分子进入三羧酸循环。
这个循环中,丙酮酸被氧化成二氧化碳和水。
这个过程中还会产生一些辅酶分子,例如FADH2和NADH。
这些分子可以将更多的磷酸基团传递到ADP分子上,从而产生更多的ATP分子。
每个葡萄糖分子可以产生2个ATP分子,2个FADH2分子和6个NADH分子。
最后,NADH和FADH2分子进入氧化磷酸化途径。
这个过程是通过细胞内线粒体(mitochondria)内质膜上的酶系统完成的。
在这个过程中,NADH和FADH2分子释放出一些能量,这些能量被用来将ADP转化为ATP。
每个NADH分子可以产生3个ATP分子,每个FADH2分子可以产生2个ATP分子。
因此,每个葡萄糖分子可以产生6个NADH分子和2个FADH2分子,总共可以产生32个ATP分子。
综上所述,从一分子葡萄糖到ATP的生成,需要经过复杂的代谢途径和化学反应。
这一过程的效率和产出量非常高,是人体得到能量的最重要的途径之一。
理解这个过程对于我们理解生物体内代谢途径、营养代谢等方面都非常重要。
原核生物中1摩尔葡萄糖有氧氧化可产生多少ato
原核生物中1摩尔葡萄糖有氧氧化可产生多少ato
原核生物中1摩尔葡萄糖有氧氧化是有机物燃烧的一个重要过程,是一种化学反应,它可
以从一摩尔糖原废物中产生大量的能量和水,而且也可产生一定的生物碱。
在原核生物中,1摩尔葡萄糖有氧氧化过程可以将1摩尔葡萄糖分解为2个乙酰辅酶A(AcCoA),经过
多步中间体变化,合成6个分子氧化还原橙(NADH)和2个二磷酸焦烯(FADH2),并
从这些分子中产生有用的能量。
1摩尔葡萄糖有氧氧化是原核生物发电的主要过程,也是它们获得能量的方式。
当1摩尔
葡萄糖有氧氧化完成时,就会得到多少ato。
根据理论,每个摩尔葡萄糖有氧氧化过程可
以产生36个ato的。
事实上,由于各种因素的影响和滞后,有时这个数字可能会比理论
值高,也可能会比理论值低。
通常情况下,完全有氧氧化时,原核生物会以一种被称为糖异构酶路径的方式将葡萄糖转
化为ATP。
在糖异构酶路径中,每次有氧氧化都会产生2个ATP。
因此,1摩尔葡萄糖有
氧氧化时,完全有氧氧化就会产生72个ato。
有时,当细胞缺乏氧气和营养时,它可以利用表观氧化还原路径(Glycolysis)来分解葡萄糖。
这种过程不需要氧气,但每次分解仅产生2个ato,因此,1摩尔葡萄糖有在表观氧
化还原路径中氧化只会产生24个ato。
因此,原核生物中,1摩尔葡萄糖有氧氧化产生的ato确实是有差别的,根据完全有氧氧
化和表观氧化还原路径情况的不同,原核生物中1摩尔葡萄糖有氧氧化可产生24至72
个ato。
【全版】一分子葡萄糖和六碳脂肪酸产生的ATPHO推荐PPT
β-氧化:脱氢,水化,脱氢,硫解。
一分子六碳脂肪酸可生成三分子乙酰COA,经TCA循环可产生6分子H2O
由于一分子G可生成10分子NADH,2分子FADH2;在呼吸链中HADN→H2O,FADH2→H2O则一分子G彻底氧化可产生10分子H2O
β-氧化:脱氢,水化,脱氢,硫解六。碳脂肪酸可进行两轮β-氧化则生成两分子NADH,两分子FADH2,三分子乙
糖酵解过程
•2-磷酸甘油酸→PEP(分子内脱水形成双键)生成一份子H2O
•3-磷酸甘油醛氧化生成二磷酸甘油酸(酵解首次遇到的氧化反应),此反应生成一分 子NADH •由于磷酸丙糖的同分异构化,一分子G可生成2分子3-磷酸甘油醛,因此糖酵解过 程生成2分子H2O,2分子NADH
Diagram
中心环节,三酸循环
一分子六碳脂肪酸产生的H2O分子数
β-氧化作用
每进行一轮β-氧化消耗一分子H2O,生成一分子FADH2,一分 子NADH,则每轮β-氧化可净生成一分子H2O 一分子六碳脂肪酸可生成三分子乙酰COA,经TCA循环可产生6 分子H2O 一分子六碳脂肪酸彻底氧化可产生6+2=8分子H2O
因此一分一子分葡萄子糖N彻AD地H氧(F化A可D2H+21)0经*2.呼吸链可生成
2.5(1.5)分子ATP
一分子六碳脂肪酸可生成ATP分子数
脂肪酸活化消耗能量ATP→AMP,相当于两分子ATP
因此一分子葡萄糖彻地氧化可2+10*2.
一分子六碳脂肪酸可生成ATP分子数
β-氧化:脱氢,水化,脱氢,硫解。
中心环节:丙酮酸氧化脱羧生成乙酰COA,此过程生成1分子NADH
5+2=32(30)分子ATP
酰COA。
由于一分子G可生成10分子NADH,2分子FADH2;在呼吸链中HADN→H2O,FADH2→H2O则一分子G彻底氧化可产生10分子H2O
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1m o l葡萄糖有氧呼吸产生多少A T P1mol葡萄糖有氧呼吸产生多少ATP 人教版教材《分子与细胞》中有这样一个思考题:根据课本提供的数据:可以计算出结果:1161kJ÷30.54kJ/mol=38mol人教版、苏教版和中图版等教材中出现的数据均为1mol葡萄糖有氧呼吸产生36或38molATP。
浙科版相应的数据却是“大概可以产生30个ATP ”。
1mol葡萄糖经有氧呼吸究竟能产生多少molATP呢?我们先从有氧呼吸的步骤说起:有氧呼吸与ATP合成(引自Campbell & Reece,2001)一、糖酵解阶段葡萄糖糖进入细胞后先在细胞质基质中通过酵解作用生成丙酮酸,如果有氧存在,丙酮酸进入线粒体基质经过三羧酸循环、电子传递和氧化磷酸化,最后生成ATP和水。
如果没有氧,丙酮酸经过发酵生成乳酸(或者是酒精和二氧化碳)。
糖酵解(引自Campbell & Reece,2001)糖酵解是由一组酶催化的,并在起始阶段需要消耗ATP去裂解葡萄糖。
但是,葡萄糖裂解释放的能量并没有以热的形式释放掉,而是储存在ATP或NADH中。
(一)活化阶段:此过程消耗1个葡萄糖分子消耗了2个ATP分子而活化,经酶的催化生成果糖-1,6-二磷酸分子。
葡萄糖氧化是放能反应,但葡萄糖是较稳定的化合物,要使之放能就必须给与活化能来推动此反应,即必须先使葡萄糖从稳定状态变为活跃状态。
1、葡萄糖磷酸化:葡萄糖在己糖激酶的作用下消耗1个ATP,磷酸与葡萄糖结合生成6-磷酸葡萄糖。
2、6-磷酸葡萄糖在磷酸己糖异构酶的作用下重排生成果糖-6-磷酸。
3、果糖-6-磷酸磷酸在果糖激酶-1的作用下消耗1个ATP,在生成果糖-1,6-二磷酸。
(二)放能阶段:一分子的3-磷酸甘油醛在酶的作用下生成一分子的丙酮酸。
在此过程中,发生一次氧化反应生成一个分子的NADH,发生两次底物水平的磷酸化,生成2分子的ATP。
4、果糖-1,6-二磷酸在醛缩酶的作用下断裂成3-磷酸甘油醛和磷酸二羟基丙酮。
5、磷酸二羟基丙酮在丙糖磷酸异构酶的作用下很快转变为3-磷酸甘油醛。
6、3-磷酸甘油醛在3-磷酸甘油醛脱氢酶的作用下氧化生成1,3-二磷酸甘油酸,同时释放出两个电子和一个H+, 传递给电子受体NAD+,生成NADH,并且将能量转移到高能磷酸键中。
7、不稳定的1,3-二磷酸甘油酸在磷酸甘油酸激酶的作用下失去高能磷酸键,生成3-磷酸甘油酸,能量转移到ATP中,一个1,3-二磷酸甘油酸生成一个ATP。
此步骤中发生第一次底物水平磷酸化。
8、3-磷酸甘油酸在磷酸甘油酸变位酶的作用下重排生成2-磷酸甘油酸。
9、2-磷酸甘油酸在烯醇酶的作用下脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)。
10、PEP在丙酮酸激酶作用下将磷酸基团转移给ADP生成ATP,同时形成丙酮酸。
此步骤中发生第二次底物水平磷酸化。
这样,一个葡萄糖分子在糖酵解的第二阶段共生成4个ATP和2个NADH,产物为2个丙酮酸。
在糖酵解的第一阶段,一个葡萄糖分子活化中要消耗2个ATP,因此在糖酵解过程中一个葡萄糖生成2分子的丙酮酸的同时,净得2分子ATP、2分子NADH和2分子水。
二、三羧酸循环(一)乙酰辅酶A的生成丙酮酸进入线粒体,并被氧化生成乙酰CoA。
丙酮酸氧化时首先生成乙酸和一分子CO2,乙酸立即与辅酶A结合,生成乙酰CoA,同时将NAD+还原成NADH。
乙酰CoA的生成(引自Campbell & Reece,2001)(二)三羧酸循环有氧呼吸的第三个阶段是三羧酸循环。
三羧酸循环途径将两个碳的乙酰辅酶A分子彻底氧化为C02和H20。
三羧酸循环概览(引自Solomon,et.al.,2002)乙酰CoA一旦形成,立即进入线粒体基质的循环氧化途径,即三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle,TCA cycle),又称Krebs循环(以发现的科学家命名)、柠檬酸循环。
参与TCA循环的酶有很多种,除琥珀酸脱氢酶是结合在内膜上以外,其他的酶都存在于线粒体基质。
循环开始,由乙酰CoA和草酰乙酸缩合成有3个羧基的柠檬酸,柠檬酸经一系列反应,一再氧化脱羧,经酮戊二酸、琥珀酸,再降解成草酰乙酸。
每循环一次,仅用去1分子乙酰基中的二碳单位,最后生成2分子的CO2、1分子ATP、4分子的NADH(连同丙酮酸脱羧形成乙酰CoA时产生的1分子NADH在内)和1分子的FADH2。
一个葡萄糖分子在糖酵解产物为2个丙酮酸。
因此,经过三羧酸循环,可得到4分子的CO2、2分子ATP、8分子的NADH和2分子的FADH2。
三、氧化磷酸化电子传递链又称呼吸链(respiratory chain),是线粒体内膜上一组酶的复合体。
其功能是进行电子传递、H+的传递及氧的利用,产生H2O和ATP。
在三羧酸循环中,乙酰CoA中的两个碳被完全氧化生成两分子CO2释放出来,直接产生的能量(ATP)又很少,此过程释放的大部分能量都储存在辅酶(NADH和FADH2)分子中。
只有将这些还原型的辅酶氧化成氧化型的辅酶,才能将能量释放出来,该过程涉及电子从NADH或FADH2传递到氧,最后生成水,氧化型的NAD+和FAD又可参与三羧酸循环:如果上述反应将能量一次性释放的话,就会太大,不仅不能全部收集和储存,还会使细胞受到损伤。
为此,细胞利用线粒体内膜中一系列的电子载体(呼吸链),伴随着电子逐步传递,将NADH或FADH2进行氧化,自由能逐步收集最后用于ATP的合成,将能量储存在ATP的高能磷酸键。
电子通过呼吸链的流动称为电子运输或电子传递,而将ADP转变成ATP称为磷酸化,伴随氧化进行的磷酸化就称为氧化磷酸化。
组成呼吸链的成员除了作为电子载体外,有些还具有将质子跨膜传递到膜间间隙的作用,将能够传递氢质子的复合物称为递氢体。
质子从线粒体基质跨膜传递到线粒体膜间间隙是一种耗能的过程,递氢体利用电子在呼吸链中传递时释放的自由能完成递氢过程。
实际上,正是呼吸链中的递氢体通过对质子的跨膜传递,将NADH和FADH2在氧化过程中释放出来的自由能转变成势能,这种势能可进一步用于ATP 的合成。
参阅各教材中有关有氧呼吸的叙述,可以明确的是,无论是1mol葡萄糖有氧呼吸产生36或38molATP,还是产生30或32molATP,其中涉及的所有生物化学反应步骤都是一样的,并无差别,而差别在于经氧化磷酸化产生的ATP是不一样。
前者计算方法是每个NADH经电子传递链、氧化磷酸化后产生了3个ATP,FADH2产生了2个ATP:2(糖酵解净得ATP)+2(三羧酸循环净得ATP)+30(每个NADH经电子传递链、氧化磷酸化后产生了3个ATP,共10个NADH)+4(每个FADH2经电子传递链、氧化磷酸化后产生了2个ATP,共2个FADH2)+2(琥珀酰辅酶A →琥珀酸:底物磷酸化) = 38后者的计算方法是根据最新测定计算,每个NADH经电子传递链、氧化磷酸产生了2.5个ATP,FADH2产生了1.5个ATP:2(糖酵解净得ATP)+2(三羧酸循环净得ATP)+25(每个NADH经电子传递链、氧化磷酸化后产生了2.5个ATP,共10个NADH)+3(每个FADH2经电子传递链、氧化磷酸化后产生了1.5个ATP,共2个FADH2)+ 2(琥珀酰辅酶A →琥珀酸:底物磷酸化) = 32需要说明的是,不论是36或38个ATP还是30或32个ATP,这其中2个ATP差异产生的原因是有些细胞如心脏、肝、肾等细胞中经糖酵解产生的NADH在进入线粒体时是通过苹果酸-天冬氨酸环路来实现的,无需消耗ATP,而有些细胞是通过磷酸甘油环路需要消耗1分子ATP,方能使1分子NADH 间接进入线粒体完成氧化磷酸化过程,所以就有了2个ATP的差别。
专家意见细胞呼吸过程中,1分子葡萄糖完全氧化产生多少个分子ATP?这是高中生物学教学中常常需要讨论的问题。
其实这个问题尚未完全解决。
长期以来,教科书中的答案是36或38。
但是20世纪90年代中期以后,许多生物化学教科书中答案已改为最可能是30或32。
原因在于P/O比的测定值(注:P/O比值是指代谢物氧化时每消耗1摩尔氧原子所消耗的无机磷原子的摩尔数,即合成ATP的摩尔数)。
P/O比是被磷酸化的ADP分子数和消耗的O原子数之比。
以前认为NADH氧化的P/O比是3,FADH2被氧化的P/O比是2。
90年代以后的测定值分别是2.5和1.5。
不过真实的数据还因具体的代谢条件而异,可能比这两个数据为低。
教学中如果一定要说出具体数字,不要咬定38或36,可以说许多个或30多个。
(吴相钰《一分子葡萄糖完全氧化产生多少个ATP》《生物学通报2004年第39卷第10期》)附两大穿梭机制:一、苹果酸-天冬氨酸穿梭机制在哺乳动物的肝脏和其它的某些组织,存在着活跃的苹果酸-天冬氨酸穿梭机制(下图)。
这一穿梭机制涉及胞液和基质中的苹果酸脱氢酶和天冬氨酸转氨酶,以及线粒体内膜中的转运体。
首先,在苹果酸脱氢酶的催化下,胞液NADH将草酰乙酸还原为苹果酸。
其次,苹果酸经二羧酸转位酶进入线粒体基质。
在基质中,线粒体苹果酸脱氢酶催化苹果酸重新氧化为草酰乙酸,使线粒体内的NAD+还原为NADH,经呼吸链氧化。
草酰乙酸在线粒体天冬氨酸转氨酶的催化下,与谷氨酸反应生成a-酮戊二酸和天冬氨酸。
a-酮戊二酸经二羧酸转位酶运出线粒体。
天冬氨酸经谷氨酸-天冬氨酸转位酶与谷氨酸交换运出线粒体。
在胞液中,天冬氨酸和a-酮戊二酸在天冬氨酸转氨酶的作用下生成谷氨酸和草酰乙酸,谷氨酸在与天冬氨酸的交换中重新进入线粒体,而草酰乙酸与胞液中的另一分子NADH反应,重复上述循环。
胞液中的NADH经苹果酸-天冬氨酸穿梭途径可以转换为线粒体中的NADH,再经电子传递和氧化磷酸化过程,所以胞液中的一分子NADH也可以生成3分子ATP。
二、甘油磷酸穿梭机制:甘油磷酸穿梭机制及两个酶,胞液中依赖于NAD+的甘油-3-磷酸脱氢酶和跨膜的甘油-3-磷酸脱氢酶复合物。
首先,在胞液甘油-3-磷酸脱氢酶催化下,NADH使磷酸二羟丙酮还原生成甘油-3-磷酸然后,甘油-3-磷酸被跨膜的甘油-3-磷酸脱氢酶复合物转换回二羟丙酮磷酸。
在转换过程中,两个电子被转移到跨膜酶的FAD辅基上生成FADH2。
FADH2将两个电子转给可移动的电子载体Q,然后再转给泛醌-细胞色素c氧化还原酶(复合物III)。
酶-FAD+甘油-3-磷酸酶-FADH2+二羟丙酮磷酸(下图)胞液中的NADH通过这一途径转换成QH2后氧化所产生的能量(2个ATP)比线粒体内NADH氧化的能量(3个ATP)少。