A+醫學百科 >> 呼吸代謝

學科：生物學

詞目：呼吸代謝

英文：respiratory metabolism

釋文：呼吸代謝一般系指由多數酶、輔酶以及其他一些有機、無機因素參與的一系列的酶反應過程。由于呼吸代謝，使多種多樣的化合物被氧化。呼吸基質可因生物的種類和器宮、組織的種類或其所處的環境而有不同。但通常多利用碳水化合物、脂類和蛋白質。同一基質在整個生物界，其呼吸的代謝途徑大致是相同的，碳水化合物經過糖酵解途徑（Embden-Meyerhof途徑，簡稱EM途徑），每一分子己糖可生成二分子3-磷酸甘油醛。然后再各自經過丙酮酸、乙酰輔酶A進入三羧酸循環，其中經脫氫和脫二氧化碳而被分解。在脂類，通過水解生成的脂肪酸，一面脫氫，一面每次脫下二個碳原子（β-氧化）而形成乙酰CoA，最后乙酰Co通過三羧酸循環而被完全分解。蛋白質通過水解生成的氨基酸，經過氨基轉移、氧化脫氨而生成酮酸，最后生成丙酮酸、乙酰輔酶 A（乙酰Co）、 α-酮戊二酸、琥珀酸、延胡索酸和草酰乙酸等而進入三羧酸循環（TCA），再進行脫氫脫羧。在上述各個過程中，脫氫反應是由脫氫酶進行的，而氫原子被傳遞給 NAD和黃素系的輔酶，并且把它們還原。以后這些還原型輔酶將氫原子或氫離子脫掉電子而再被氧化。另外電子則通過電子傳遞系統被傳遞給為細胞色素氧化酶活化的氧和氫離子而生成水。在此電子傳遞過程中，每氧化1克分子還原型NAD，則產生 3克分子ATP，每氧化 1克分子還原型黃素，則產生 2克分子 ATP（氧化磷酸化反應）。1克分子葡萄糖在完全氧化的情況下，經過 EM途徑產生 2克分子ATP，在三羧酸循環中產生2克分子ATP，經氧化磷酸化產生34克分子ATP，共生成38克分子ATP分子。因為1克分子葡萄糖完全氧化時，約生成自由能690千卡，如果從ADP生成ATP所必需的自由能約按12千卡計算時，通過呼吸就約有 460千卡即約為 66％的效率被固定下來。在酒精發酵中，每克分子葡萄糖只生成2克分子ATP，因此呼吸中獲得的能量均為其20倍。在真核生物中，呼吸系中的三羧酸循環、β-氧化以及電子傳遞系中的各種酶，存在于線粒體中。以上所述是典型的呼吸途徑。在動物的紅血球和肝臟組織以及許多植物的組織中，碳水化合物的相當部分并不通過EM途徑——三羧酸循環，而是經過磷酸五碳糖支路進行氧化，在這支路中，是直接脫氫和脫羧（NADP是受氫體）而使糖分解的。在許多植物和微生物中，乙酰輔酶 A的一部分是通過乙醛酸支路（循環）[glyoxylate by-pass]進行代謝的，另外在這些生物中，碳水化合物的分解常常是不完全的，有有機酸的積累。此外，在微生物，特別是在一部分細菌的呼吸系統中有缺乏EM途徑和三羧酸循環的，其細胞色素系的組成和線粒體型不同的也不少。也有進行硝酸呼吸、硫酸呼吸的。一般生物作為其氧的吸收途徑。除電子傳遞系—一細胞色素氧化酶外，還有銅蛋白酶、酚氧化酶、黃素系的氨基酸氧化酶、乙醇酸氧化酶，以及各種加氧酶等。尤其在動物和一部分微生物的微粒體中，有由 NAD （NADP）、黃素酶、細胞色素、加氧酶組成的電子傳遞體進行著數種有機化合物的羥化反應等。

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