呼吸系统的组成

1、呼吸系统的组成呼吸系统包括呼吸道（鼻腔、咽、喉、气管、支气管）和肺呼吸器官的共同特点是壁薄，面积大，湿润，有丰富的毛细血管分布。进入呼吸器官的血管 含缺氧血，离开呼吸器官的血管含多氧血。呼吸系统产生的疾病呼吸系统疾病是一种常见病、多发病，主要病变在气管、支气管、肺部及胸腔，病变轻者多 咳嗽、胸痛、呼吸受影响，重者呼吸困难、缺氧，甚至呼吸衰竭而致死。在城市的死亡率占 第3位，而在农村则占首位。更应重视的是由于大气污染、吸烟、人口老龄化及其他因素， 使国内外的慢性阻塞性肺病（简称慢阻肺，包括慢性支气管炎、肺气肿、肺心病）、支气管 哮喘、肺癌、肺部弥散性间质纤维化，以及肺部感染等疾病的发病率、死亡率

2、有增无减。从生物上分析呼吸的过程生物的呼吸作用包括 有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。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，产生出二氧化碳和水，同时释放出大量能量的过程。有氧呼吸是高等动物和植物进行呼吸作 用的主要形式，因此，通常所说的呼吸作用就是指有氧呼吸。细胞进行有氧呼吸的主要场所是线粒体。一般说来，葡萄糖是细胞进行有氧呼吸时最常利用的物质。编辑本段过程植物的呼吸作用有氧呼吸的全过程，可以分为三个阶段：第一个阶段（称为糖酵解），一个分子的葡萄糖分 解成两个分子的丙酮酸，在分解的过程中产生少量的氢 （用H表示）,同时释放出少量的能量。 这个阶段是在细胞质基质中

3、进行的；第二个阶段（称为三羧酸循环或柠檬酸循环），丙酮酸经过一系列的反应， 分解成二氧化碳和氢，同时释放出少量的能量。 这个阶段是在线粒体中进行的；第三个阶段（呼吸电子传递链），前两个阶段产生的氢，经过一系列的反应，与氧 结合而形成水，同时释放出大量的能量。 这个阶段也是在线粒体中进行的。以上三个阶段中的各个化学反应是由不同的酶来催化的。在生物体内，1mol的葡萄糖在彻底氧化分解以后，共释放出2870kJ的能量，其中有 977kJ左右的能量储存在 ATP中（32个ATP ），其余的 能量都以热能的形式散失了。生物进行呼吸作用的主要形式是有氧呼吸。那么，生物在无氧条件下能不能进行呼吸作用呢？科学

4、家通过研究发现，生物体内的细胞在无氧条件下能够进行另一类型的呼吸作用 无氧呼吸。无氧呼吸一般是指细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物质分解成为不彻底的氧化产物， 同时释放出少量能量的过程。这个过程对于高等植物、 高等动物和人来说，称为无氧呼吸。如果用于微生物（如乳酸菌、酵母菌），则习惯上称为发酵。细胞进行无氧呼吸的场所是细胞质基质。苹果储藏久了，为什么会有酒味？高等植物在水淹的情况下，可以进行短时间的无氧呼吸， 将葡萄糖分解为酒精和二氧化碳，并且释放出少量的能量，以适应缺氧的环境条件。高等动物和人体在剧烈运动时，尽管呼吸运动和血液循环都大大加 强了，但是仍然不能满足骨骼肌对氧的

5、需要，这时骨骼肌内就会出现无氧呼吸。高等动物和人体的无氧呼吸产生乳酸。此外，还有一些高等植物的某些器官在进行无氧呼吸时也可以产 生乳酸，如马铃薯块茎、甜菜块根等。无氧呼吸的全过程，可以分为两个阶段：第一个阶段 与有氧呼吸的第一个阶段完全相同；第二个阶段是丙酮酸在不同酶的催化下，分解成酒精和二氧化碳，或者转化成乳酸。以上两个阶段中的各个化学反应是由不同的酶来催化的。在无氧呼吸中，葡萄糖氧化分解时所释放出的能量，比有氧呼吸释放出的要少得多。例如，1mol的葡萄糖在分解成乳酸以后，共放出196.65kJ的能量，其中有61.08kJ的能量储存在 ATP中，其余的能量都以热能的形式散失了。无氧呼吸与有氧

6、呼吸：呼吸作用在远古时期，地球的大气中没有氧气，那时的微生物适应在无氧的条件下生活，所以这些微生物（专性厌氧微生物）体内缺乏氧化酶类，至今仍只能在无氧的条件下生活。随着地球上绿 色植物的出现，大气中出现了氧气，于是也出现了体内具有有氧呼吸酶系统的好氧微生物。可见，有氧呼吸是在无氧呼吸的基础上发展而成的。 尽管现今生物体的呼吸形式主要是有氧 呼吸，但仍保留有无氧呼吸的能力。由上述分析可以看出，无氧呼吸和有氧呼吸有明显的不 同。无氧呼吸和有氧呼吸的过程虽然有明显的不同，但是并不是完全不同。从葡萄糖到丙酮酸，这个阶段完全相同，只是从丙酮酸开始，它们才分别沿着不同的途径形成不同的产物： 在有氧条件下，

7、丙酮酸彻底氧化分解成二氧化碳和水，全过程释放较多的能量； 在无氧条件下，丙酮酸则分解成为酒精和二氧化碳，或者转化成乳酸，全过程释放较少的能量。硝化细菌是兼性呼吸编辑本段意义对生物体来说，呼吸作用具有非常重要的生理意义，这主要表现在以下两个方面：第一， 呼吸作用能为生物体的生命活动提供能量。呼吸作用释放出来的能量，一部分转变为热能而散失，另一部分储存在 ATP中。当ATP在酶的作用下分解时，就把储存的能量释放出来， 用于生物体的各项生命活动，如细胞的分裂，植株的生长，矿质元素的吸收，肌肉的收缩， 神经冲动的传导等。 第二，呼吸过程能为体内其他化合物的合成提供原料。在呼吸过程中所产生的一些中间产物

8、， 可以成为合成体内一些重要化合物的原料。例如，葡萄糖分解时的中间产物丙酮酸是合成氨基酸的原料。发酵工程： 发酵工程是指采用工程技术手段，利用生物，主要是微生物的某些功能， 为人类生产有用的生物产品，或者直接用微生物参与控制某些工业生产过程的一种技术。人们熟知的利用酵母菌发酵制造啤酒、果酒、工业酒精，利用乳酸菌发酵制造奶酪和酸牛奶， 利用真菌大规模生产青霉素等都是这方面的例子。随着科学技术的进步，发酵技术也有了很大的发展，并且已经进入能够人为控制和改造微生物，使这些微生物为人类生产产品的现代发酵工程阶段。现代发酵工程作为现代生物技术的一个重要组成部分，具有广阔的应用前景。例如，利用DNA重组技

9、术有目的地改造原有的菌种并且提高其产量；利用微生物发酵生产 药品，如人的胰岛素、干扰素和生长素等。植物呼吸作用过程：有机物（储存能量） +氧（通过线粒体）T二氧化碳+水+能量化学式有机物（储存能量）（一般为葡萄糖 C6H12O6 ）+02 t （条件：酶）CO2+H2O+ 大量能量无氧呼吸化学式 有机物（C6H12O6 ） t2C2H5OH+2CO2+ 少量能量（条件：酶）有机物（C6H12O6 ） t2C3H6O3（乳酸）+少量能量（条件：酶）编辑本段 呼吸类型生物的呼吸作用包括有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。呼吸作用图解有氧呼吸生物进行呼吸作用的主要形式是有氧呼吸。有氧呼吸是指细胞在氧的参与下

10、，通过酶的催化作用，把糖类等有机物彻底氧化分解，产生出二氧化碳和水，同时释放出大量能量的过程。有氧呼吸是高等动物和植物进行呼吸作用的主要形式，因此，通常所说的呼吸作用就是指有氧呼吸。细胞进行有氧呼吸的主要场所是线粒体。一般说来，葡萄糖是细胞进行有氧呼吸时最常利用的物质。有氧呼吸的全过程， 可以分为三个阶段：第一个阶段，一个分子的葡萄糖分解成两个分 子的丙酮酸，在分解的过程中产生少量的氢（用H表示），同时释放出少量的能量。这个阶段是在细胞质基质中进行的；第二个阶段，丙酮酸经过一系列的反应，分解成二氧化碳和氢，同时释放出少量的能量。这个阶段是在线粒体中进行的；第三个阶段，前两个阶段产生的氢，经过一

11、系列的反应，与氧结合而形成水，同时释放出大量的能量。这个阶段也是在线 粒体中进行的。以上三个阶段中的各个化学反应是由不同的酶来催化的。在生物体内，1mol的葡萄糖在彻底氧化分解以后，共释放出2870kJ的能量，其中有1161kJ左右的能量储存在ATP中，其余的能量都以热能的形式散失了。有氧呼吸过程中能量变化在有氧呼吸过程中，葡萄糖彻底氧化分解，1mol的葡萄糖在彻底氧化分解以后，共释放出2870kJ的能量，其中有1161kJ的能量储存在 ATP中，其余的能量都以热能的形式散 失了。有氧呼吸公式第一阶段 C6H12O6酶t细胞质基质=2丙酮酸+4H+能量（2ATP ）第二阶段2丙酮酸+6H2O酶

12、t线粒体基质=6CO2+20H+能量（2ATP ）第三阶段 24H+6O2酶t线粒体内膜=12H2O+能量（34ATP ）总反应式 C6H12O6+6H2O+6O2 酶t6CO2+12H2O+ 大量能量（38ATP ）有氧呼吸详细内容有氧呼吸-介绍指物质在细胞内的氧化分解，具体表现为氧的消耗和二氧化碳、水及三磷酸腺苷（ATP ）的生成，又称细胞呼吸。其根本意义在于给机体提供可利用的能量。细 胞呼吸可分为3个阶段，在第1阶段中，各种能源物质循不同的分解代谢途径转变成乙酰 辅酶A。在第2阶段中，乙酰辅酶 A （乙酰CoA ）的二碳乙酰基，通过三羧酸循环转变为 CO2和氢原子。在第3阶段中，氢原子进

13、入电子传递链（呼吸链），最后传递给氧，与之 生成水；同时通过电子传递过程伴随发生的氧化磷酸化作用产生ATP分子。生物体主要通过脱羧反应产生 CO2，即代谢物先转变成含有羧基（-COOH ）的羧酸，然后在专一的脱羧 酶催化下，从羧基中脱去CO2。细胞中的氧化反应可以 脱氢” 加氧”或失电子”等多种方式进行，而以脱氢方式最为普遍，也最重要。在细胞呼吸的第1阶段中包括一些脱羧和氧化反应，但在三羧酸循环中更为集中。三羧酸循环是在需氧生物中普遍存在的环状反应序列。 循环由连续的酶促反应组成，反应中间物质都是含有3个羧基的三羧酸或含有 2个羧基的二羧酸，故称三羧酸循环。因柠檬酸是环上物质，又称柠檬酸循环。

14、也可用发现者的名子命名为克雷布斯循环。在循环开始时，一个乙酰基以乙酰-CoA的形式，与一分子四碳化合物草酰乙酸缩合成六碳三羧基化合物柠檬酸。柠檬酸然后转变成另一个六碳三羧酸异柠檬酸。 异柠檬酸脱氢并失去 CO2，生成五碳二羧酸 a酮戊二酸。后者再脱去 1个CO2，产生四碳 二羧酸琥珀酸。最后琥珀酸经过三步反应，脱去2对氢又转变成草酰乙酸。再生的草酰乙酸可与另一分子的乙酰 CoA反应，开始另一次循环。循环每运行一周，消耗一分子乙酰基（二碳），产生2分子CO2和4对氢。草酰乙酸参加了循环反应，但没有净消耗。如果没 有其他反应消除草酰乙酸，理论上一分子草酰乙酸可以引起无限的乙酰基进行氧化。环上的羧酸

15、化合物都有催化作用，只要小量即可推动循环。凡能转变成乙酰CoA或三羧酸循环上任何一种催化剂的物质，都能参加这循环而被氧化。所以此循环是各种物质氧化的共同机制， 也是各种物质代谢相互联系的机制。三羧酸循环必须在有氧的情况下进行。环上脱下的氢进入呼吸链，最后与氧结合成水并产生ATP，这个过程是生物体内能量的主要来源。呼吸链由一系列按特定顺序排列的结合蛋白质组成。链中每个成员，从前面的成员接受氢或电子， 又传递给下一个成员，最后传递给氧。在电子传递的过程中，逐步释放自由能，同时将其中大部分能量，通过氧化磷酸化作用贮存在ATP分子中。不同生物，甚至同一生物的不同组织的呼吸链都可能不同。有的呼吸链只含有

16、一种酶，也有的呼吸链含有多种酶。但大多数呼 吸链由下列成分组成，即：烟酰胺脱氢酶类、黄素蛋白类、铁硫蛋白类、辅酶Q和细胞色素类。这些结合蛋白质的辅基（或辅酶）部分，在呼吸链上不断地被氧化和还原，起着传递 氢（递氢体）或电子（递电子体）的作用。其蛋白质部分，则决定酶的专一性。为简化起见， 书写呼吸链时常略去其蛋白质部分。上图即是存在最广泛的 NADH呼吸链和另一种FADH2呼吸链。图中用 MH2代表任一还原型代谢物，如苹果酸。可在专一的烟酰胺脱氢酶（苹果 酸脱氢酶）的催化下，脱去一对氢成为氧化产物M （草酰乙酸）。这类脱氢酶，以NAD+（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸）或NADP+ （烟酰胺腺嘌呤二核苷酸

17、磷酸）为辅酶。这两种辅酶都含有烟酰胺（维生素 PP ）。在脱氢反应中，辅酶可接受1个氢和1个电子成为还原型辅酶，剩余的1个H+留在液体介质中。NAD+2H（2H+2e）NADH+H+ NADP+2H（2H+2e）NADPH+H+ 黄素蛋白类是以黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD ）或黄素单核苷酸（FMN ）为辅基的脱氢酶，其辅基中含核黄素（维生素B2 ）。NADH脱氢酶就是一种黄素蛋白，可以将 NADH的氢原子加到辅基 FMN上，在NADH呼吸链中起递氢体作用。琥珀酸脱氢酶也是一种黄素蛋白，可以将底物琥珀酸的 1对氢原子直接加到辅基 FAD上，使其氧化生成延胡索酸。FADH2 继续将H传递给FADH2

18、呼吸链中的下一个成员，所以FADH2呼吸链比NADH呼吸链短， 伴随着呼吸链产生的 ATP也略少。铁硫蛋白类的活性部位含硫及非卟啉铁，故称铁硫中心。其作用是通过铁的变价传递电子：Fe3+eFe2+。这类蛋白质在线粒体内膜上，常和黄素脱氢酶或细胞色素结合成复合物。在从NADH到氧的呼吸链中，有多个不同的铁硫中心，有的在NADH脱氢酶中，有的和细胞色素 b及c1有关。辅酶Q是一种脂溶性醌类化合物， 因广泛存在于生物界故又名泛醌。其分子中的苯醌结构能可逆地加氢还原成对苯二酚衍生物，在呼吸链中起中间传递体的作用。细胞色素是一类以铁卟啉（与血红素的结构类似）为辅基的红色或棕色蛋白质，在呼吸链中依靠铁的化

19、合价变化而传递电子：Fe3+eFe2+。目前，发现的细胞色素有 b、c、c1、aa3等多种。这些细胞色素的蛋白质结构、辅基结构及辅基与蛋白质部分的连接方式均有差异。在典型的呼吸链中，其顺序是CHctaa302 。现在还不能把a和a3分开，而且只有 aa3能直接被分子氧氧化，故将 a和a3写在一起并 称之为细胞色素氧化酶。生物界各种呼吸链的差异主要在于组分不同，或缺少某些中间传递体，或中间传递体的成分不同。如在分枝杆菌中用维生素K代替辅酶Q;又如许多细菌没有完整的细胞色素系统。呼吸链的组成虽然有许多差异，但其传递电子的顺序却基本一致。生物进化越高级，呼吸链就越完善。与呼吸链偶联的ATP生成作用叫

20、做氧化磷酸化。NADH 呼吸链每传递1对氢原子到氧，产生 3个ATP分子。FADH2呼吸链则只生成 2个ATP分 子。无氧呼吸无氧呼吸一般是指细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物质分解成为不彻底的氧化产物， 同时释放出少量能量的过程。这个过程对于高等植物、高等动物和人来说，称为无氧呼吸。如果用于微生物（如乳酸菌、酵母菌），则习惯上称为发酵。细胞进 行无氧呼吸的场所是细胞质基质。苹果储藏久了会有酒味； 高等植物在水淹的情况下，可以进行短时间的无氧呼吸，将葡萄糖分解为酒精和二氧化碳，并且释放出少量的能量，以适应缺氧的环境条件；高等动物和人体在剧烈运动时，尽管呼吸运动和血液循环都大大

21、加强了，但是仍然不能满足骨骼肌对氧的需要，这时骨骼肌内就会出现无氧呼吸。高等动物和人体的无氧呼吸产生乳酸。此外，还有一些高等植物的某些器官在进行无氧呼吸时也可以产生乳酸，如马铃薯块茎、甜菜块根等。植物的呼吸作用无氧呼吸的全过程，可以分为两个阶段：第一个阶段与有氧呼吸的第一个阶段完全相同；第二个阶段是丙酮酸在不同酶的催化下，分解成酒精和二氧化碳，或者转化成乳酸。以上两个阶段中的各个化学反应是由不同的酶来催化的。在无氧呼吸中，葡萄糖氧化分解时所释放出的能量，比有氧呼吸释放出的要少得多。例如，1mol的葡萄糖在分解成乳酸以后，共放出196.65kJ的能量，其中有61.08kJ的能量储存在 ATP中，

22、其余的能量都以热能的形式散 失了。二者的区别无氧呼吸：指生活细胞对有机物进行的不完全的氧化。这个过程没有分子氧参与，其氧化后的不完全氧化产物主要是酒精。总反应式：C6H12OT2C2H5OH+2CO2+226千焦耳（54千卡）在高等植物中常将无氧呼吸称为发酵。其不完全氧化产物为酒精时，称为酒精发酵；为乳酸则称为乳酸发酵。在缺氧条件下，只能进行无氧呼吸，暂时维持其生命活动。无氧呼吸最终 会使植物受到危害，其原因，一方面可能是由于有机物进行不完全氧化、产生的能量较少。于是，由于巴斯德效应，加速糖酵解速率，以补偿低的ATP产额。随之又会造成不完全氧化产物的积累，对细胞产生毒性；此外，也加速了对糖的消

23、耗，有耗尽呼吸底物的危险。有氧呼吸：有氧呼吸是指细胞在氧气的参与下， 通过酶的催化作用，把糖类等有机物彻底氧化分解， 产生出二氧化碳和水，同时释放出大量的能量的过程。有氧呼吸是高等动植物进行呼吸作用 的主要形式。无氧呼吸公式：酒精发酵:C6H12O6-2C2H5OH+2CO2+能量（横线应改为箭头，上标:酶）孚L酸发酵:C6H12O6-2C3H6O3+ 能量（横线应改为箭头，上标:酶）有氧呼吸公式：C6H12O6+6H2O+6O2 酶宀 6CO2+12H2O+38ATP有氧呼吸主要在线粒体内，而无氧呼吸主要在细胞基质内有氧呼吸需要分子氧参加，而无氧呼吸不需要分子氧参加有氧呼吸分解产物是二氧化碳和水，无氧呼吸分解产物是：酒精或者乳酸有氧呼吸释放能量较多，有氧呼吸释放能量较少历史发展过程在远古时期，地球的大气中没有氧气，那时的微生物适应在无氧的条件下生活，所以这些微生物（专性厌氧微生物）体内缺乏氧化酶类，至今仍只能在无氧的条件下生活。随着地球上绿色植物的出现， 大气中出现了氧气，于是也出现了体内具有有氧呼吸酶系统的好氧微 生物。可见，有氧呼吸是在无氧呼吸的基础上发展而成的。尽管现今生物体的呼吸形式主要是有氧呼吸，但仍保留有无氧呼吸的能力。由上述分析可以看出，无氧呼吸和有氧呼吸有明显的不同。无氧呼吸和有氧呼吸的过程虽然有明显的不同，但是并不是完全不同。从葡萄糖到丙酮酸，这个阶段