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6.2
細胞呼吸:有氧狀態獲取的食物能量
我們通常使用呼吸 (respiration)一詞來表示呼吸動作 (breathing)。雖然在生物體層次
上呼吸不應該跟細胞呼吸(cellular respiration)混淆,不過這兩個過程是相當有關聯性的
(圖6.3)。細胞呼吸需要跟環境周邊交換兩種氣體,細胞以氣體中的氧分子形式吸入,而
以氣體中的二氧化碳(CO2)形式讓廢物離開。呼吸動作(respiration 或breathing)造成你的
血液與外面的空氣交換相同氣體,氧氣存在於你吸入的空氣中,擴散越過肺臟內襯並流
你的血流中,血流中的二氧化碳會擴散到你的肺部深處,並在你呼氣的同時離開。你呼出的
每一個二氧化碳分子最初都是在你身體細胞內粒線體中形成的。
就像汽車上的內燃器一樣,使用氧氣(藉由氣體吸入)去分解汽油,一個細胞也
需要氧氣分解自身的能源。細胞呼吸——像一個生命模式的內燃器,是一個從食物
中的化學能量轉變成 ATP 能量的主要方式。細胞呼吸是一個有氧 (aerobic) 反應
換一個說法則是細胞呼吸需要氧氣。把這些都組合在一起,我們現在可以為細胞呼
吸 (cellular respiration) 下一個定義:即在有氧的情況下,從有機分子獲得化學機
量。☑
你與跑車有
個共同點:你們
都需要一個進氣系
統使燃燒燃料更
有效率。
☑ 檢查點
在生物體與細胞層次上,
呼吸包含吸入氣體
並排出氣體
。
。
::
圖 6.3 呼吸 (breathing) 與細胞呼吸的相關性。當你吸氣
時,你會吸入氧氣。氧氣被輸送到細胞中,這裡的氧氣在細胞
呼吸中被利用。細胞呼吸的廢棄產物二氧化碳會從你的細胞擴
散到血液中,再循環至你的肺部後離開。
(CO2
(CO₂
細胞呼吸
0₂
(CO2
肺
ST
肌肉細胞
6.2.1細胞呼吸的概述
生物學的一個重要主題就是所有的生物都取決
於能量和物質的轉變。我們在整個生命研究中看到
了這種轉化的例子,但很少像燃料(食品分子) 中
的能量轉化為細胞直接使用的形式般重要。通常
細胞使用的燃料分子是葡萄糖,即具有分子式為
CgH2O% 的單醣(monosaccharide) (參見圖 3.6) (較
使用其他有機分子來獲得能量)。以下平衡式簡述了
細胞呼吸期間葡萄糖的轉變:
C6H12O6 +60
葡萄糖
氧氣
↑
↑
能量
轉換
6CO,+6H+約32 ATP
二氧化碳
水
一序列的箭頭表示細胞呼吸由許多化學步驟
成。每個反應由一個特定的酶所催化——整個反應
徑全部超過二十多個反應。事實上,這些反應構、
了幾乎所有真核細胞——植物、真菌、原生生物和
物中發現的最重要的代謝路徑之一。這種路徑提供
了這些細胞維持生命功能所需的能量。
構成細胞呼吸的許多化學反應可以區分為三個
主要階段:糖解作用(glycolysis)、檸檬酸循環(Citric
acid cycle) 和電子傳遞(electron transport)。
圖 6.4 是一個路線圖,可以幫助你按照呼吸作用
的三個階段進行,並看看每個階段在你的細胞中發
