在我看来，最重要的生化反应，
尤其对于人类来说，是细胞呼吸。
我之所以这么看重这个反应，
是因为这个反应说明了我们如何从食物，
准确地说，是从葡萄糖中获取能量。
最终，我们所吃的食物，
至少其中的碳水化合物，都会变成葡萄糖。
在后面的视频中，我们会讨论
人体是如何从脂肪或者蛋白质中获取能量的。
但针对细胞呼吸，让我们来了解下如何从葡萄糖
生成能量和其它副产物。
为了方便大家准确理解
我在这儿写一下这个过程的化学反应式。
关于葡萄糖的化学式，
它由六个碳原子，十二个氢原子和六个氧原子构成。
C6H12O6就是葡萄糖的化学式。
所以如果你有1摩尔的葡萄糖——让我写下来
这个是你的葡萄糖——然后针对这个1摩尔的葡萄糖
如果在细胞中你有6摩尔的氧气
——这个可以看作细胞呼吸反应的粗略简化反应方程式
我想你会在这个课程接下来的几个视频中
深入了解这个化学过程。
如果你给我一些葡萄糖，
如果你有1摩尔的葡萄糖和6摩尔的氧气，
通过细胞呼吸作用——让我先在这里放个黑匣子，
让我选个好一点的颜色，
这是细胞呼吸作用。
我们可以看到这个是一个很复杂的过程。
如果你一定要深究一件事，
那每件事都可能是很复杂的。
通过细胞呼吸作用，
我们可以生成6摩尔的二氧化碳和6摩尔的水，
还有一个非常重要的产物，
我们会在这个过程中产生能量。
我们会产生能量。
这个能量可以被用来做很多重要的生命活动，
比如维持体温，比如在大脑中产生电子神经冲动。
人体中所需的任何能量，
不仅仅只是在人体中，
都是通过细胞呼吸作用来提供的。
当你说能量的时候，你可能会说，
老师你在上个视频中不是说ATP是生物系统中的能量货币嘛，
如果你上次看的刚好是那个视频的话。
你可能也会说，嘿，老师，
这里看起来葡萄糖才是生物系统中的能量货币嘛。
从某种意义上来说，
两种回答都可以是正确的。
但是如果我们来看下这两种物质是如何协同作用的，
就会发现细胞呼吸的过程中直接产生了能量，
而这个能量用来生成了ATP。
所以如果我们把细胞呼吸过程中产生的能量分配一下，
一些能量直接变成了热量。
你知道，热量可以用来维持细胞温度，
其中另外一部分能量，
根据教科书上所说，
生成了38个ATP。
ATP可以直接用于很多细胞过程，比如肌肉收缩，
产生神经冲动，或者其它任何关于生长、分裂
或者其它细胞活动所需要的能量。
所以说细胞呼吸作用产生能量是不准确的。
准确点讲，细胞呼吸就是用葡萄糖
生产ATP和副产物——热量。
但是副产物热量还是有益的。
我们需要维持一定的温度来确保细胞的正常工作。
所以这里最核心的观点是
用1摩尔的葡萄糖生成38摩尔的ATP。
（如果按照教科书上所说）
实际情况是，生成38摩尔的ATP只能在理想条件下才会达到。
我在录这个视频前看了一点教材。
实际情况是，根据细胞呼吸的效率，
1摩尔的葡萄糖更多情况下只会产生29-30摩尔的ATP。
但是这里有很大的差异，
人们还在这个领域做更加深入的研究。
但这就是细胞呼吸的实质。
在接下来的几个视频中，
我们会把细胞呼吸过程分解成几个连续的部分。
我会在这里先简单给大家介绍一下，
让大家可以了解这些过程是细胞呼吸的一部分。
细胞呼吸的第一阶段称之为糖酵解，
从字面上来理解就是葡萄糖的分解。
为了便于理解，glyco代表葡萄糖，
lysis代表分解。
就像当你看到hydrolysis水解的时候，
你就会明白这是用水去分解一个分子。
糖酵解是指葡萄糖的分解。
如果你想了解词源，
glucose葡萄糖的单词中的gluc来自于希腊语
表示甜的意思
葡萄糖确实是甜的
所有的糖类单词，都是以ose结尾的
意思为糖
所以你可以认为
glucose是一种甜的糖
但是不是所有的糖类都是甜的
比如乳糖
牛奶，可能会有一点点甜，但是当你真正把乳糖消化时
它可以转变为一种甜的糖
但是这种糖的甜度和葡萄糖、果糖
或者蔗糖是不一样的
不管怎样，这算是题外话吧
回到细胞呼吸的第一阶段糖酵解
或者说葡萄糖的分解
这个过程具体是指
6个碳原子的葡萄糖
让我把它画出来
像这样一个6个碳原子的分子
事实上它是一个碳环
让我给你看一下葡萄糖的真实结构
这个就是一个葡萄糖分子
你可以看到这里有一个，两个，三个
四个，五个，六个碳原子
这个我是从维基百科上找来的
如果你想了解葡萄糖的具体分子结构
你可以看着上面这个图
你会发现这里有6个碳原子，6个氧原子
这里是一，二，三，四，五，六个氧原子
然后其它这些蓝色的小原点
就是氢原子
这就是一个葡萄糖分子的真实结构
不过在糖酵解的过程中，我们可以简单地
把葡萄糖分子画成6个碳原子串起来的碳链
然后每个碳原子上面还有
氧原子和氢原子
但是它以碳作为骨架结构
糖酵解的过程
就是把这个碳骨架结构一分为二
然后你可以想象一下
葡萄糖和其它物质的分解过程
我没有把这个过程中所有涉及到的所有物质
都画在上面
你知道，自然界中的物质都是通过氢，氧，
还有其它原子之间的相互作用联结在一起的
那个3个碳原子的骨架结构分子
我们称之为丙酮酸
接下来我们会具体来讨论这个
但是糖酵解过程本身
需要2个ATP
产生4个ATP
所以这个过程的净产量是2个ATP
让我用另外一中颜色写出来——糖酵解净生成2个ATP
所以这个是细胞呼吸的第一阶段
这个过程可以在无氧的情况下进行
以后我会针对糖酵解做一个专门的讲解视频
接着糖酵解的副产物
会重组进入下一个阶段
称之为克雷布斯循环
循环中会产生另外2个ATP
接着，有趣的是
你可以称之为
克雷布斯循环后的下一个阶段
当我们在一个细胞中的时候
所有的反应是同时进行的
但是我们通常把这一阶段认为是在糖酵解
和克雷布斯循环后的第三阶段
这个阶段需要氧气
让我解释得更清楚一点，细胞呼吸第一阶段，糖酵解
不需要氧气的参与
不需要氧气
糖酵解过程在有氧和无氧的条件下都可以进行
不需要氧气
或者你可以称之为厌氧过程
这个是细胞呼吸过程中的厌氧部分
让我把这个也写下来
或许我可以把这个写在这里
糖酵解，因为不需要氧气
我们可以说它是厌氧的
你可能比较熟悉有氧运动
有氧运动就是让你呼吸地更厉害
因为你需要很多氧气
去做有氧运动
因此无氧意味着你不需要氧气
而有氧意味着你需要氧气
无氧意味着相对的过程
你不需要氧气
所以，糖酵解是无氧过程
净产生2个ATP
然后我们来看克雷布斯循环
这里有一些具体的程序在里面
我们接下来会具体讨论
但当反应进行到克雷布斯循环阶段是需氧的
它是有氧反应
它需要周围提供氧气
然后产生2个ATP
老实讲，我刚开始学习这个过程的时候
也有点困惑
但是我这么写
是因为一直以来都是这么写的
然后你就会进入——我们使用太多相同的颜色了
——然后你就会进入细胞呼吸的第三个阶段
称之为电子传递链
这个过程中
会产生大量的ATP
34个ATP
并且这个过程是需氧的
它需要氧气
所以现在你能明白在无氧条件下
细胞不能产生很多能量
只能产生一小部分能量
但是在无氧条件下不可能产生
在有氧条件下一样数量级的能量
事实上当你缺乏氧气时
你就无法将细胞呼吸过程往糖酵解后的阶段继续推进了
那么在无氧条件下糖酵解后的副产物不进入克雷布斯循环
和电子传递链的话又发生了什么新的反应呢
这些副产物会进入另一个反应
我们称之为发酵
在部分有机体中
发酵过程会利用糖酵解产生的副产物
生成酒精
这是酒精的生产过程
因此也称之为酒精发酵
另一方面，作为我们人类，不知是幸运还是不幸
我们的肌肉细胞在无氧条件下不会直接生成酒精
而是生成乳酸
因此我们称之为乳酸发酵
让我把这个写下来
乳酸
这个过程在人类和其它哺乳动物中都存在
但是在其它某些生物中，比如真菌
在无氧情况下会进行酒精发酵
这也是为什么我们在短跑过程中
因为无法及时获得足够的氧气
我们的肌肉会产生并累积乳酸
并导致肌肉酸痛
这个算是一个旁证
所以当我们有足够的氧气，细胞呼吸
就可以进入克雷布斯循环阶段产生两个AT并进入电子传递链
并产生34个ATP
这个过程是细胞呼吸过程中生成大量ATP的阶段
这个过程我说得比较简单
但从某种意义上来说并不是这样的
因为当这些物质在细胞呼吸过程中参与反应时
也产生了其它分子
他们不是在过程中完全生成这些分子
而是在反应中利用这些分子；我知道这样会把问题变得复杂
但是我想通过这个课程接下来的几个视频
我们会了解到，在细胞呼吸的糖酵解和克雷布斯循环过程中
一直会利用NAD分子，我把它写成NAD+
并且在这个过程中不断加入氢原子
来生成NADH
在这个过程中，一个葡萄糖分子
在分解中会伴随生成10个NAD分子
或者说10个NAD+分子会变成NADH
这个也是电子传递链中的关键成分
针对这个我会具体解释更多 有关这个过程是如何发生的
还有能量是如何产生的
以及这个有氧反应是如何进行的和其它相关过程
并解释在这个过程中什么物质被氧化，什么物质被还原
我只是想强调这个过程的重要性
这些物质在糖酵解和克雷布斯循环中
不仅仅只是产生两个ATP
还有产生或者准确点说是结合生成了10个NADH
一个NADH会在电子传递链中
可以生成三个ATP
在这个过程中还有FAD的参与
FAD和NAD起类似的作用
只不过在过程中生成的是FADH
我知道这个看起来很复杂
我会在后面关于这个制作专门的视频
在这里最重要的是要记住
细胞呼吸是利用葡萄糖，通过重组葡萄糖中的能量
把能量转移存储到38个ATP中
如果按照教科书上所说的话
当然如果你在参加考试，38个应该是你的答案
虽然在实际情况中会是一个比38小的数值
因为这个过程中同时产生了热量
事实上很多能量都转化成了热量，而不是38个ATP
这个能量转化的过程是通过三个阶段实现的
第一个阶段就是糖酵解
我们可以简单理解成一个葡萄糖分子分裂成了两部分
同时产生了一些ATP
但是更重要的是产生了NADH
进入到后面的电子传递链中
接着
一些副产物继续在克雷布斯循环中分解
直接产生两个ATP
和更多的NADH
所有的NADH进入到后面的电子传递链中
生成大量的能量货币
或者说34个ATP