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有氧呼吸的过程
细胞有氧呼吸的过程包括糖酵解、乙酰辅酶A形成、柠檬酸循环和电子传递四个阶段（图1）。糖酵解是有氧呼吸的第一阶段，在细胞质基质中发生;丙酮酸是糖酵解产物，进入线粒体，在线粒体基质中形成乙酰辅酶A，并进行柠檬酸循环;电子传递过程在线粒体内膜上进行，大多数ATP在这个过程中合成。
图1 有氧呼吸的过程
糖酵解（glycolysis）包含在细胞质基质中发生的把葡萄糖（六碳化合物）分解成2分子丙酮酸（三碳化合物）的一系列化学反应（图2）。启动糖酵解要消耗2个ATP，而糖酵解过程产生4个ATP，因此糖酵解过程每分解1个葡萄糖分子净生成2个ATP分子，效率很低。在糖酵解中使用的电子载体是NAD+（氧化态烟酰胺腺嘌呤二核苷酸），它接受2个电子与一个质子后就会形成NADH（还原态烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，可用[H]表示）。
图2 糖酵解
糖酵解后，丙酮酸分子进入线粒体，与辅酶A结合，释放二氧化碳，并形成乙酰辅酶A。此过程还会产生1分子NADH（图3）。
柠檬酸循环（citric acid cycle）包括一系列反应（图4）。每一轮循环会产生1个ATP分子和2个二氧化碳分子。反应过程中有两种电子载体参与∶NAD+和FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸）。每一轮循环能产3个NADH和一个FADH2（还原型黄素腺嘌呤二核苷酸，可用[H]表示）。
图4 柠檬酸循环
线粒体的电子传递链位于线粒体的内膜上，因此电子传递的过程是在线粒体内膜上进行的（图5）。来自线粒体基质中的NADH和FADH2在电子传递链的上游释放出活化的电子。随后电子从膜上的一个蛋白质传递至下一个蛋白质，并逐步释放能量。这些能量推动线粒体基质中的氢离子进入线粒体内外膜间隙中。此时的线粒体的内膜就像是水库的坝，强迫H+暂时留在高浓度处。当间隙中的氢离子流入线粒体基质中时，利用这种氢离子浓度梯度的能量，推动了ATP的生成。
电子传递链下游最终的电子受体是氧，氧接受4个氢离子（4H+）和4个电子，形成2分子水。这就是氧气对生物体至关重要的原因。没有氧，传递链中的蛋白质就无法传递电子，也无法再接受新的电子，很快整个电子传递链就会停滞，ATP合成也随之停止。
图5 电子传递 |
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