SATⅡ Biology:對細胞呼吸內容的解析

　　摘 要：在SATⅡ Biology中，細胞呼吸占據著很大的比重，這和必修內容很相似，它主要包括細胞呼吸的類型，有氧呼吸的三個階段具體的場所、反應，無氧呼吸等內容，在考試中經常出現與這部分內容相關的知識。
　　關鍵詞：有氧呼吸；糖酵解；克雷布斯循環；電子傳遞鏈和化學滲透作用；無氧呼吸
　　
　　細胞呼吸在SATⅡ Biology考試的內容很多和高中必修課本內容重合，但有些又難于高中必修要求的知識，這些知識點出現后要仔細對待。筆者通過幾年的SATⅡ Biology教學來解析這部分
　　內容。
　　1.對于呼吸的總概述
　　細胞呼吸是一系列氧化葡萄糖的過程，逐步釋放能量，合成ATP，這些ATP貯存的能量釋放用于各項生命活動。比如肌肉收縮、神經沖動傳導和主動運輸等。
　　2.ATP
　　ATP是高能分子，儲存的能量立刻就可以釋放出來用于生命活動，ATP中含有三個磷酸基團，一分子adenosine腺苷（adenine腺嘌呤+ribose核糖）。ATP釋放能量之后，就變成更為穩定的ADP和Pi，當ADP吸收能量之后，又變成了ATP。
　　3.細胞呼吸的類型
　　3.1有氧呼吸（aerobic respiration）
　　有氧呼吸包括三個階段：糖酵解（glycolysis），克雷布斯循環（the krebs cycle）和電子傳遞鏈（ETC）
　　第一階段：糖酵解——發生的場所在細胞質基質（cytoplasm）
　　反應式為：C6H12O6+2ATP+2NAD+■2pyruvate+4ATP+2NADH
　　注意：①葡萄糖比較穩定，需要2ATP提供活化能，在反應中釋放4ATP，所以總的來說釋放了2ATP。ATP是通過底物水平磷酸化合成的（吸收的能量是化學能），2分子NAD+被還原，產生了2分子的NADH；②本階段不需要氧氣的參與，屬于有氧呼吸的無氧階段。
　　第二階段：克雷布斯循環（the krebs cycle）——發生的場所在線粒體基質（matrix）
　　本階段分為兩步：Part1：丙酮酸氧化脫羧——乙酰輔酶A的
　　產生
　　Part2:克雷布斯循環
　　注意：①每一輪三羧酸循環會生成一個ATP，3個NADH和1個FADH2，一個葡萄糖產生兩個HS-coA，所以1分子葡萄糖共產生2ATP，6NADH和2 FADH2；②產生的從氣孔里逸出或者通過呼吸作用呼出體外。
　　第三階段：電子傳遞鏈和化學滲透作用——發生場所：線粒體內膜上cristae
　　電子傳遞鏈在線粒體內膜上創造質子梯度，這個梯度通過化學滲透作用產生ATP。
　　Part1：質子梯度
　　Part2：化學滲透作用
　　在發生電子傳遞時釋放出的能量使ETC的蛋白質復合體將質子由內膜的內側通過主動運輸到達外側，造成膜兩側的質子梯度，外側濃度高而內側濃度低，這樣就造就了一個跨膜的質子梯度。電子傳遞鏈使得線粒體內膜兩側形成了質子梯度，但質子不能通過內膜，只有通過ATP合成酶的質子通道才進入膜內，膜兩側的質子梯度是一種勢能，一旦質子通過通道，這種勢能通過ATP合成酶合成ATP。
　　注意：①一分子NADH釋放的質子的能量可以合成3ATP，每分子FADH2釋放的質子的能量可以合成2ATP。②ATP合成的途徑為氧化磷酸化。③第三階段共形成32分子ATP。④電子傳遞鏈不僅存在于線粒體內膜上，而且還存在于葉綠體類囊體薄膜上。
　　總結1：有氧呼吸的三個階段
　　總結2：有氧呼吸的能量流動
　　Glucose——NAD and FAD——ETC（chemiosmosis）——ATP
　　3.2無氧呼吸（anaerobic respiration）
　　第一階段是糖酵解（glycolysis），第二階段酒精發酵（alcohol
　　fermentation）或者乳酸發酵（lactic fermentation）。
　?、倬凭l酵過程包括糖酵解把葡萄糖轉變為丙酮酸（pyruvate），后又繼續變為酒精和CO2，面包中加入酵母粉，通過無氧呼吸可以產生CO2，使面包膨松，啤酒、葡萄酒和白酒都要依靠酵母菌無氧呼吸產生酒精。
　?、谌樗岚l酵經常發生在高強度的訓練中，當機體沒有得到足夠的氧氣，丙酮酸就變成乳酸，從而引起肌肉收縮疲勞和疼痛。正如所說的:“no pains no gains”當氧氣充足時，乳酸就會從骨骼肌上移走，在肝臟（liver）又變回了丙酮酸（pyruvate）。
　　由以上分析可知：細胞呼吸包含以上三部分內容，細胞呼吸類型中的有氧呼吸無疑是SATⅡBiology考查的重點，理解起來非常有難度，要結合必修內容學習記憶，一定要重視這部分知識的學習。
　　參考文獻：
　?。?］ Deborah T.goldberg.M.S，Barron’s SATⅡ生物［E/M］.世界圖書出版社，2008-09.
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