ATP的本质（ATP是怎么产生的高中生物讲解）

上一节里我们讲到，细胞中能量的“通货”是ATP。ATP是怎么产生的呢？“放能反应”又发生在哪里？今天我们就来一起了解。

我们之前说能量是由线粒体提供的，事实上这个说法不够准确。ATP由细胞呼吸产生，而细胞呼吸中只有某些阶段在线粒体内进行。细胞呼吸，其实就是细胞内有机物氧化分解，并释放能量。

细胞呼吸的过程

我们知道，人类的呼吸是需要氧气的，细胞呼吸是否也都需要氧气？在伤口较深，且被污染的时候，我们要去医院打破伤风疫苗。破伤风的病原体破伤风杆菌，就是一种只能在无氧环境下生长繁殖的细菌，它们的能量也来源于细胞呼吸。由此可见，细胞呼吸并不一定需要氧气。细胞呼吸分为有氧呼吸和无氧呼吸两种，我们体内细胞每时每刻进行着的，大多是有氧呼吸。

破伤风杆菌

对于大多数生物来说，有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式，这一过程必须有氧气参与。有氧呼吸最常利用的物质是葡萄糖，此时细胞呼吸的化学反应方程式可以简写成

有氧呼吸的全过程十分复杂，在高中阶段，它被分为三个阶段。

第一阶段被称为糖酵解，在细胞质中进行。在细胞质中，一分子葡萄糖被分解成两分子丙酮酸，同时生成四个[H]以及少量能量。[H]指还原性氢（NADPH），它在有氧呼吸的第三阶段将会发挥作用。这个阶段不需要氧气的参与。

第二阶段与第三阶段在线粒体中进行。第二阶段在线粒体基质中发生，葡萄糖分解而成的丙酮酸在水的参与下被彻底地分解为二氧化碳和[H]，同时释放少量能量。这一阶段并不需要氧气的直接参与，但在无氧的情况下，这一阶段不会发生。

第三阶段在线粒体内膜上发生。线粒体的结构很有意思，它具有内、外两层膜，内膜的某些部位相线粒体内腔折叠成嵴，嵴使得内膜的膜面积大大增加，这为酶提供了大量附着位点。参与有氧呼吸第三阶段的酶，就大量附着线粒体内膜上。在第一阶段和第二阶段生成的[H]，就在第三阶段中经历一系列化学反应，与氧气结合形成水，并释放大量能量。

线粒体内腔折叠成嵴，增大了膜面积

在整个有氧呼吸的过程中产生的能量，一部分参与生成了ATP，一部分作为热量散失了。而如果燃烧葡萄糖，同样消耗了氧气，结果也都是生成了二氧化碳和水，为什么燃烧不能生成ATP呢？这是因为燃烧与有氧呼吸，反应的途径是不一样的。有氧呼吸过程温和，有机物中的能量经过一系列化学反应逐步释放，这些能量有相当一部分被储存在ATP中。

以上是有氧呼吸的大致内容。无氧呼吸呢？

酿酒需要使用到酵母菌，酵母菌就可以进行无氧呼吸产生酒精。用于制作酸奶的乳酸菌，进行无氧呼吸产生乳酸。无氧呼吸有很多类型，生成的产物也很多，在高中阶段，我们主要接触到的就是产生乳酸或酒精的无氧呼吸。

无氧呼吸的全过程一般能分为两个阶段。第一阶段与有氧呼吸完全相同，第二阶段则不相同。在第二阶段中，丙酮酸和[H]在酶的作用下，转化为酒精和二氧化碳，或者乳酸。无氧呼吸都只在第一阶段释放出少量的能量，生成少量ATP，大部分能量存留在酒精或乳酸中。

除了提供赖以生存的能量外，细胞呼吸还有许多应用。酿酒、做酸奶，都离不开细胞呼吸。除此之外，在各种各样的领域，如食品加工，药物制作、农业生产等等领域中，细胞呼吸的相关知识也为生产带来的诸多便利。你有了解过吗？欢迎在评论区中进行讨论。