第3节细胞呼吸作用

2011届高三生物第一 轮 复 习下列 转变 需 经 哪些生理 过 程才能 实现光能糖 类 等有机物中 稳 定的化学能ATP中活 跃 的化学能直接用于各种生命活 动光合作用呼吸作用ATP水解一、 细 胞呼吸：想一想：呼吸与 细 胞呼吸是同一个概念 吗 ？概念： 细 胞呼吸是指生物体内的 有机物 在 活细 胞 中 经过 一系列的 氧化分解， 最 终 生成 二氧化碳或其他 产 物， 并且 释 放能量的 过 程（又叫 生物氧化 ）。为 什么萌 发 后的种子空 瘪 了？二 .细 胞呼吸的 类 型细 胞呼吸有氧呼吸 无氧呼吸（ 一） 有氧呼吸第 1阶 段：葡萄糖的初步（无氧）分解C6H12O6 酶 2CH3COCOOH +4 H + 能量（丙酮酸） （ 少量） 场 所： 细 胞 质 基 质第 2阶 段：丙 酮 酸 彻 底分解6CO2 +20 H + 能量（少量）场 所： 线 粒体基质2CH3COCOOH（ 丙酮酸）第 3阶 段： H的氧化酶 12H2O + 能量 （大量）场 所： 线 粒体内膜24H + 6O2酶+6H2O先 细 胞 质 基 质 、 后 线 粒体彻 底分解 1mol的葡萄糖共 释 放 2870KJ的能量。一部分 转 移到 ATP中 储 存 (1161KJ， 约 40%)；另一部分以 热 能形式散失 (约 60%)。C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O + 能量 酶有氧呼吸是指 细 胞在 氧的参与 下，通 过 酶 的催化作用，把糖 类 等有机物 彻 底氧化分解 ， 产 生二氧化碳和水，同 时释 放 大量能量 的 过 程。（ 二）无氧呼吸1.过 程第一 阶 段 :葡萄糖的初步分解 :C6H12O6 酶 2CH3COCOOH +4 H + 能量（丙 酮 酸） （ 少量） 场 所： 细 胞 质 基 质 与 有氧 呼吸第一 阶 段相同第二 阶 段 :丙 酮 酸不 彻 底分解 场 所： 细 胞 质 基 质 酶2C2H5OH（ 酒精） + 2CO2A.酒精 类 型例：大多数植物、酵母菌(2)2CH3COCOOH（ 丙 酮 酸）酒精的鉴定及应用+4 H第二 阶 段 :丙 酮 酸不 彻 底分解场 所： 细 胞 质 基 质 酶2C3H6O3（ 乳酸）B.乳酸 类 型例：高等 动 物 、 人 、乳酸菌、高等植物的某些器官（ 马铃 薯 块 茎、甜菜 块 根等） 2CH3COCOOH（ 丙 酮 酸） +4 H3.无氧呼吸概念无氧呼吸是指 细 胞在 无氧 条件下，通 过 酶 的催化作用，把葡萄糖等有机物分解 为 不 彻 底的氧化 产物 ，同 时释 放出 少量 能量的 过 程。为 什么 释 放出少量能量？ （酒精 类 型： 225.94；乳酸 类 型： 196.65KJ）其中61.08KJ转 移在中2.无氧呼吸 总 的反 应 式 C6H12O6 酶 2C2H5OH（ 酒精） +2CO2+少量能量 C6H12O6 酶 2C3H6O3（ 乳酸） +少量能量项 目类 型 需氧呼吸 无氧呼吸 不同条 件场 所氧化 产 物能量 变 化相同 联 系本 质先细胞质基质后线粒体 细胞质基质CO2和水 CO2和酒精 或乳酸较多 较少需要酶和 需酶不需 呼吸阶段的第一阶段完全相同都是氧化分解有机物，释放能量三、有氧 呼吸 与无氧呼吸 之间的区别与联系：根据 CO2释放量和 O2消耗量判断细胞呼吸状况在以 C6H12O6为呼吸底物情况下， CO2释放量和 O2的消耗量是判断细胞呼吸类型的重要依据，总结如下：（ 1）无 CO2释放时，细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸，此种情况下，容器内气体体积不发生变化，如马铃薯块茎的无氧呼吸。（ 2）不消耗 O2，但产生 CO2 ，细胞只进行产生酒精的无氧呼吸。此种情况下容器内气体体积可增大，如酵母菌的无氧呼吸。（ 3）当 CO2释放量等于 O2消耗量时，细胞只进行有氧呼吸，此种情况下，容器内气体体积不变化，但若将 CO2用 NaOH溶液吸收，可引起气体体积减少。（ 4）当 CO2释放量大于 O2消耗量时，细胞同时进行产生酒精的无氧呼吸和有氧呼吸两种方式，如酵母菌在不同 O2浓度下的细胞呼吸。欲判断哪种占优势，可作如下分析： 若 VCO2 / VO2=4 /3,无氧呼吸与有氧呼吸消耗等量的葡萄糖； 若 VCO2 /VO24/3,无氧呼吸占优势。（ 5）有 H2O生成一定有有氧呼吸；有 CO2生成一定不是乳酸发酵。四、四、 细细 胞胞 呼吸意呼吸意 义义1、 为 生命活 动 提供能量2、 为 体内其他化合物合成提供原料O NH2 CH3CCOOH CH3CHCOOH丙 酮 酸 丙氨酸呼吸作用能量热 能散失能量转 移ATPADPPi能量细 胞分裂生 长发 育矿质 元素吸收肌肉收 缩神 经 冲 动 的 传导C6H12O6CO2 H2O2870kj1161kj1709kj五 . 影响 细 胞呼吸的因素内部因素 :遗传因素 (决定酶的种类和数量 )1、不同种 类 的植物呼吸速率不同。如：旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。2、同一植物的不同器官呼吸速率不同。如：生殖器官大于 营 养器官。3、同一植物在不同生 长发 育 时 期呼吸速率不同。如：幼苗、开花期呼吸速率升高，成熟期呼吸速率下降。环境因素 (温度，氧浓度，二氧化碳浓度，水）温度： 温度通过影响酶的活性来影响细胞呼吸。植物呼吸作用的最适温度一般在 25 35 ，最高温度在 35 45 。氧气浓度： （氧分压）氧浓度为 0时只进行无氧呼吸，在一定范围内随氧浓度增大，有氧呼吸逐渐增强，无氧呼吸逐渐减弱。当达到一定浓度（A)时，无氧呼吸消失，只进行有氧呼吸。CO2释放的总量无氧呼吸有氧呼吸，即O2的吸收量是 CO2释放量曲线与 O2吸收量曲线围起来的面积，代表无氧呼吸过程中 CO2的释放量。AA点之前无氧呼吸和有氧呼吸同时进行， A点之后，无氧呼吸消失，只进行有氧呼吸。二氧化碳浓度： CO2是呼吸作用的产物，对细胞呼 吸有抑制作用，实验证明，在 CO2浓度升高到 1% 10%时，呼吸作用明显被抑制。 (如图 )水： 在一定范围内，呼吸速率随含水量的增加而加快，随含水量的减少而减慢。六 .细胞呼吸的应用实 例 目的 措施种子 贮 存水果、蔬菜保 鲜作物栽培中耕松土温室大棚夜晚降温稻田晾晒给 无土栽培液通 风 或循 环流 动包扎 伤 口 ,防止破 伤风 感染 伤 口目的 ：种子 贮 存的 过 程中，在不降低种子生活力的前提下， 为 尽量减少有机物的消耗，常常通 过 一些措施使 细 胞呼吸减弱。措施 ：(1)将种子 风 干。通 过风 干，使种子的自由水含量大量减少，从而使其新 陈 代 谢 （主要是 细 胞呼吸）受到抑制，减少 储 存 过 程中有机物的消耗。种子贮存(2)将种子装袋密封，袋上打适量小孔。密封可使种子 贮 存袋内的二氧化碳含量升高、氧气含量适度降低，使 细 胞呼吸受到一定程度的限制，减少呼吸消耗； 预 留小孔，确保内部二氧化碳含量不致 过 高、氧气含量不致 过 低，避免种子因氧含量太低而 进 行无氧呼吸，防止无氧呼吸 产 物的 积累影响种子的生活力。(3)适当降低 贮 存温度。降低温度可使 酶 活性下降，使 细 胞呼吸 暂时 减弱，有利于有机物消耗的减少。(4)适当降低 贮 存 环 境的湿度。种子在 贮 存 过 程中，若湿度太大，种子容易吸潮增 强 细 胞呼吸，也有利于霉菌生活，容易 导 致种子 发 霉 变质 。目的 ：既要减少 营 养物 质 的消耗，又要防止水分含量的降低和无氧呼吸 产 物的出 现 ，以免影响水果、蔬菜的 “新 鲜 ”。措施 ：(1)适度降低 贮 存温度。与种子 贮 存一 样 ，也是通 过 降低温度减弱 细 胞呼吸，从而减少有机物的消耗。与种子 贮 存不同的是，种子在 风 干状 态 下 对 低温的耐受性 强 ，不容易受 冻伤 ，水果和蔬菜在新 鲜 状 态 下，自由水含量高，温度太低易受 冻 害，因此，降低温度 应 以不使水果、蔬菜受 冻 害 为 前提。(2)让贮存环境保持一定湿度。在湿度太小的环境中，水果与蔬菜容易失水，使 “新鲜 ”程度下降。(3)用保鲜袋（膜）进行包装。控制袋（膜）内氧气含量，以适度抑制细胞呼吸的进行，减少有机物的消耗，但应避免因氧含量太低而导致其进行无氧呼吸，因为水果、蔬菜在无氧呼吸时易产生酒精，导致品质下降、变味。水果、蔬菜保鲜通 过 中耕松土，可改善土壤通气状 态 ，促 进 根系的有氧呼吸，保 证 根系吸收 矿质 养分所需的能量，可有效避免根系因无氧呼吸造成的酒精中毒。另外，在 进 行中耕松土时 ， 还 可去除 杂 草，避免养分流向人 们 不需要的方向，促进 养分朝着人 们 需要的方向（ 农 作物）流 动 。作物栽培目的 ：以获得高产、优质的收获物为目的。措施 ：如增加作物对养分的吸收、减少有机物的消耗及其增加无土栽培营养液中的氧含量等。中耕松土通过适当降低温室大棚内夜晚的温度，可减少作物呼吸消耗，以达到积累更多有机物目的。温室大棚夜晚降温通过稻田晾晒，使稻田间歇缺水，一方面可促进根系生长，形成更加发达的根系，增大根系的吸收面积；另一方面，会改善土壤的通气状态，促进根系的细胞呼吸，达到促进矿质养分吸收的目的，还有利于被土壤胶体固定的养分的释放，有利根系的吸收。这些措施都有利于水稻的增产。稻田晾晒氧气在水中的溶解度很低，往往成为限制作物生长的因素，为了保证无土栽培植物根系进行有氧呼吸对氧气的需要，一是利用通气设备，向营养液中不断通入空气，增加溶氧；也可通过抽水装置促使营养液能够不断流动，通过营养液的流动促进溶氧增加向无土栽培营养液中通气或让营养液始终循环流动。包扎伤口选用透气消毒纱布，目的是抑制厌氧细菌的无氧呼吸。防止破伤风感染伤口较深的伤口里缺少氧气，破伤风芽孢杆菌适合在这种环境中生存并大量繁殖。所以，伤口较深或被锈钉扎伤后，患者应及时请医生处理重铬酸钾 (K2Cr2O7)可以 检测 有无酒精存在。 这 一原理可以用来 检测 汽车 司机是否喝了酒。具体做法是： 让 司机呼出的气体直接接触到 载 有用 硫酸处 理 过 的重 铬 酸 钾 或三氧化 铬 的硅胶（两者均 为 橙色），如果呼出的气体中含有酒精，重 铬 酸 钾 或三氧化 铬 就会 变成 灰 绿 色 的硫酸 铬 。怎样检测汽车司机是否喝了酒？1.(双 选 ） 刚进 入西藏的湖南援藏干部， 对 高原缺氧 环 境所产 生的生理反 应 是（ ）A.造血功能增 强 ， 红细 胞数增多B.呼吸 频 率加快C.细 胞大多以无氧呼吸 获 得能量D.心率加快BD2.同样消耗 1mol的葡萄糖，有氧呼吸产生的 ATP比无氧呼吸产生的 ATP多（