有氧呼吸與無氧呼吸
呼吸通常是通過用氧氣燃燒食物,以三磷酸腺苷(ATP)的形式形成能量,但是在沒有氧氣的情況下還有另一種類型的呼吸發生,稱為無氧呼吸。這兩種主要的呼吸方式有許多不同之處,包括生物化學途徑和產生能量的量。
什麼是有氧呼吸?
根據定義,有氧呼吸是生物體細胞內發生的一系列事件,在有氧的情況下燃燒食物產生ATP。ATP是細胞內儲存能量的最佳形式。經過有氧呼吸的整個過程,二氧化碳就形成了廢物。糖(葡萄糖)、氨基酸和脂肪酸是呼吸過程中消耗最多的呼吸底物。有氧呼吸過程使用氧氣作為最後的電子受體。整個呼吸過程包括糖酵解、丙酮酸的氧化脫羧、檸檬酸循環(Krebs循環)和氧化磷酸化。在所有的過程發生後,一個葡萄糖分子(C6H12O6)將淨產生38個ATP分子。然而,由於膜洩漏和在這個過程中移動一些分子的努力,一個葡萄糖分子的淨產量限制在30個左右。這一途徑的規模是巨大的;人體內無數細胞通過有氧呼吸產生了數萬億個ATP分子,在產生同樣數量的二氧化碳的同時,需要大量的氧氣。所有這些需求和生產都是通過吸入和呼氣的外部呼吸維持的,循環系統促進氧氣和二氧化碳的上下輸送。
什麼是無氧呼吸?
呼吸對於獲得能量是很重要的;然而,並不是世界上所有的地方都有氧氣,這就要求生物體適應不同的技術,才能在這樣的環境中生存。無氧呼吸是利用其他化學物質從有機物質中提取能量的方法之一。硫酸鹽或硝酸鹽化合物作為最後的電子受體。此外,這些末端電子受體的還原電位效率較低,而且每個葡萄糖分子只能產生幾個ATP分子。通常,廢物是硫化物、亞硝酸鹽或甲烷,對人類和大多數其他動物來說都是難聞的氣味。乳酸是通過無氧呼吸產生的另一種廢物。有趣的是,無氧呼吸也可以發生在人體內,尤其是當需要大量氧氣來進行快速肌肉運動時。在這種情況下,會產生乳酸,導致肌肉痙攣。厭氧呼吸是發酵的同義詞,尤其是在糖酵解途徑中,但乙醇和二氧化碳是發酵過程中產生的廢物。
有氧呼吸和無氧呼吸有什麼區別?•氧參與有氧呼吸,但不參與無氧呼吸。•有氧呼吸的能量產生效率遠高於無氧呼吸。•在生物體中,有氧呼吸比無氧呼吸更常見。•厭氧呼吸中,根據終端電子受體的類型,廢物的產生也不同,二氧化碳是有氧呼吸的主要廢物。•有氧呼吸有助於維持大氣中的含氧量,而無氧呼吸則有助於維持碳循環、氮循環等。 |