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。
也可用发现者的名字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α-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b→c1→c→aa3→O2。
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。
1、有氧呼吸:、有氧呼吸:有氧呼吸三阶段反应式及场所在细胞质基质中发生有氧呼吸第一阶段即:C6H12O6→2C3H4O3(丙酮酸)+4[H]+少量能量(2ATP) (每个箭头上边都加上酶,下同)在线粒体基质中发生有氧呼吸第二阶段即:2C3H4O3+6H2O→6CO2+20[H]+少量能量(2ATP)在线粒体内膜发生有氧呼吸第三阶段:24[H]+6O2→12H2O+大量能量(34ATP)总反应式 C6H12O6+6H2O+6O2→6CO2+12H2O+大量能量无氧呼吸:(两阶段都在在细胞质基质中进行)第一阶段与有氧呼吸相同:C6H12O6→2丙酮酸(C3H4O3)+4[H]+少量能量第二阶段丙酮酸转化为酒精或者乳酸的过程中并不产生能量2丙酮酸(C3H4O3)+4[H]→2C3H6O3(乳酸)2丙酮酸(C3H4O3)+4[H]→2C2H5OH(酒精)+2CO2总反应式 C6H12O6→2C3H6O3(乳酸)+少量能量C6H12O6→2C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量2、光合作用光反应与暗反应的对比分析(从与光的关系,与温度的关系,场所,必要条件,物质变化,能量变化等角度分析)①光反应 ②暗反应与光的关系①需要光参与反应 ②不需要光参与反应与温度的关系①需要适宜的温度 ②不需要适宜的温度场所 ①类囊体薄膜上 ②叶绿体基质中条件 ①光、叶绿素 ②许多有关的酶物质变化 ①⒈水的光解 叶绿素2H2O————→4[H]+O2↑ 吸收光能 ⒉ATP的形成:酶ADP+Pi+能量——→ATP②⒈CO2被固定 酶CO2+C5—→2C3⒉CO2被还原成糖: 酶2C3+[H]———→C6H12O6 ATP→ADP+Pi能量变化①光能转变成ATP中活跃的化学能 ②ATP中活跃的化学能转变成C6H12O6中稳定的化学能联系①光反应的产物[H]是暗反应中CO2的还原剂;光反应形成的ATP为暗反应提供能量。
②暗反应产生的ADP和Pi为光反应形成ATP提供原料;暗反应继续完成把无机物合成有机物,把能量贮存在有机物中的过程 总反应式 6CO2+12H2O→C6H12O6+6H2O+6O2 (箭头上边是光照,下边是叶绿体)赞同20|评论(2)向TA求助回答者:cxhalxh来自团队真我真朋友|六级采纳率:68%擅长领域:数学生物学烟台市参加的活动:暂时没有参加的活动相关内容2011-3-25help~高中生物光合作用和呼吸作用的相关知识点有哪些?模拟了几次。12010-12-30高中生物 细胞结构,微生物,光合作用,呼吸作用 ,基因工程,基础知识。
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2.3生物体内ATP的来源ATP来源 反应式光合作用的光反应ADP+Pi+能量——→ATP化能合成作用有氧呼吸无氧呼吸其它高能化合物转化(如磷酸肌酸转化) C~P(磷酸肌酸)+ADP——→C(肌酸)+ATP2.4生物体内ATP的去向2.5光合作用的色素2.6光合作用中光反应和暗反应的比较比较项目 光反应 暗反应反应场所 叶绿体基粒 叶绿体基质能量变化 光能——→电能电能——→活跃化学能 活跃化学能——→稳定化学能物质变化 H2O——→[H]+O2NADP+ + H+ + 2e ——→NADPHATP+Pi——→ATP CO2+NADPH+ATP———→(CH2O)+ADP+Pi+NADP++H2O反应物 H2O、ADP、Pi、NADP+ CO2、ATP、NADPH反应产物 O2、ATP、NADPH (CH2O)、ADP、Pi、NADP+ 、H2O反应条件 需光 不需光反应性质 光化学反应(快) 酶促反应(慢)反应时间 有光时(自然状态下,无光反应产物暗反应也不能进行)2.7 C3植物和C4植物光合作用的比较C3植物 C4植物 光反应 叶肉细胞的叶绿体基粒 叶肉细胞的叶绿体基粒暗反应 叶肉细胞的叶绿体基质 维管束鞘细胞的叶绿体基质CO2固定 仅有C3途径 C4途径—→C3途径2.8 C4植物与C3植物的鉴别方法方法 原 理 条件和过程 现象和指标 结 论生理学方法 在强光照、干旱、高温、低CO2时,C4植物能进行光合作用,C3植物不能。密闭、强光照、干旱、高温 生长状况:正常生长或枯萎死亡 正常生长:C4植物枯萎死亡:C3植物形态学方法 维管束鞘的结构差异 过叶脉横切,装片①是否有两圈花细胞围成环状结构②鞘细胞是否含叶绿体 是:C4植物否:C3植物化学。
细胞呼吸一、知识结构二、教学目的1.细胞呼吸的概念(C:理解)。
2.生物的有氧呼吸和无氧呼吸(C:理解)。3.细胞呼吸的意义(C:理解)。
三、重点和难点1.教学重点(1)有氧呼吸和无氧呼吸的知识。(2)呼吸作用的意义。
2.教学难点有氧呼吸和无氧呼吸的知识。四、教学建议在本节内容教学的一开始,教师首先要明确,呼吸作用是所有生物和活细胞的重要生理作用,不是宏观的气体交换过程,而是发生在每一个活细胞中的有机物的氧化分解、能量释放并且生成高能化合物ATP的过程。
在教学过程中,要抓住如下一些关键问题,使复杂的知识变得容易理解。一是糖类、脂肪和蛋白质等有机物都富含能量,这些储存的能量是来自光合作用中所固定的光能。
二是这些有机物只有在被氧化为更简单一些的有机物或者是被彻底氧化为水和二氧化碳时,才能部分地或者全部地把储存的能量释放出来。三是释放出来的能量或者是以热能的形状散失,或者是用来维持体温的恒定,更重要的是必需有相当一部分的能量为ADP→ATP的转化过程所捕获,并储存于ATP分子的高能磷酸键中,才能成为用于各种生命活动的“能量货币”。
四是完成能量的释放和转移的结构基础分别是细胞质的基质和线粒体,以及相关的酶系统。五是在生物进化史上,远古地球大气缺氧,那时生物以无氧呼吸生活,随着绿色植物的出现和繁盛,大气中的氧气增加,于是以有氧呼吸生活的生物占了主导地位,同时细胞质内有了专门用于有氧呼吸的细胞器——线粒体。
但是仍保留有无氧呼吸的能力。六是用比较的方法讨论无氧呼吸和有氧呼吸的过程及其区别。
也许先介绍微生物的发酵(酒精发酵和乳酸发酵),再讲有氧呼吸,最后指出高等动植物体内的无氧呼吸,更能顺理成章。七是总结细胞呼吸作用的生理意义。
另外,对于高中学生来说,应当指出无论是无氧呼吸还是有氧呼吸,都是氧化还原反应。氧化,不在于有无分子氧参加,失电子为氧化,得电子则为还原。
指出这点,可以使学生理解起来更容易一些,并且和化学基础知识相结合。 五、复习题 参考答案一、1.(╳);2.(╳)。
二、1.(D);2.(D)。三、提示:相同点是丙酮酸彻底氧化分解成为二氧化碳和水,全过程释放较多的能量。
不同点是丙酮酸分解成为酒精和二氧化碳,或者转化成为乳酸,全过程释放较少的能量。旁栏思考题 苹果在储藏过程中进行无氧呼吸产生了酒精,所以闻起来有酒味。
六、参考资料 有氧呼吸的过程 在呼吸作用的过程中,葡萄糖分子并不是像燃烧那样一下子就氧化成二氧化碳和水,而是要经过一系列复杂的化学反应的。有氧呼吸的过程可以分为以下三个步骤:(1)糖酵解——将一分子葡萄糖分解成两分子丙酮酸,并且发生氧化(脱氢)和生成少量ATP。
(2)三羧酸循环——丙酮酸彻底分解为二氧化碳和氢(这个氢被传递氢的辅酶携带着),同时生成少量ATP。(3)氧化磷酸化——氢(氢离子和电子)被传递给氧以生成水,并且放出大部分的能量,以生成ATP。
高中《生物》(必修)课本中谈到的有氧呼吸的三步化学反应,就是指这三个步骤。 (一)糖酵解糖酵解名称的由来,是因为动物进行呼吸作用时,首先利用糖元(动物淀粉)作为呼吸基质,把它转变成为葡萄糖,然后葡萄糖在无氧条件下进行分解而生成乳酸,所以这个过程称为糖酵解。
糖酵解的过程主要分为下列两步(图3-9):①葡萄糖经过两次磷酸化,并且发生异构化以后,转变成1,6-二磷酸果糖。这就是说,一个六碳化合物变成带有两个磷酸的化合物。
这一过程要消耗两分子ATP。②1,6-二磷酸果糖是不稳定的化合物,它在醛缩酶的作用下,很容易分解成为两个磷酸丙糖——磷酸二羟丙酮和磷酸甘油醛。
这两者可以互相转化,处于平衡状态。当磷酸甘油醛进一步转化而被消耗掉的时候,磷酸二羟丙酮也就跟着转变为磷酸甘油醛,参加到以后的反应中去。
由磷酸甘油醛转变为磷酸甘油酸的时候,脱出的氢被氧化型辅酶I(NAD)携带着,成为还原型辅酶I (NADH2)。在这个氧化过程中放出的能量被ATP携带着。
以后在磷酸烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸的反应中也生成ATP。在由葡萄糖到丙酮酸的整个过程中,能位是逐步下降的,但只有上述这两个反应的能位下降较大,足以生成ATP。
其他反应则只有微小的下降,不足以生成ATP。因此,一分子1,6-二磷酸果糖实际上可以形成两分子丙酮酸,共得到四分子ATP,但在糖酵解的开始阶段用掉了两分子ATP,所以一分子葡萄糖经过糖酵解净得两分子ATP。
糖酵解的过程可以概括如下:丙酮酸是呼吸过程中的一个重要的中转站。在有氧条件下,它就进入三羧酸循环在无氧条件下,它被NADH2还原成为乳酸,或者在脱去羧基(放出CO2)以后转变成为乙醛,乙醛再被还原成为乙醇。
这就是无氧呼吸的过程。 (二)三羧酸循环三羧酸循环的最初中间产物是柠檬酸,因为柠檬酸是一种三羧基酸,所以这个过程叫做三羧酸循环,也叫柠檬酸循环。
三羧酸循环的简化过程是:丙酮酸在经过氧化(脱氢)和脱羧(放出CO2)以后,生成乙酰辅酶A(乙酰CoA)。乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合形成柠檬酸(C6),柠檬酸。
细胞呼吸 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,又称细胞呼戏。
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。
细胞的结构和功能教学目标使学生了解原核细胞和真核细胞的区别。
理解真核细胞的细胞膜、细胞器和细胞核的结构和功能。理解细胞膜的结构特点和功能特性,物质出入细胞的三种方式和细胞核中染色质和染色体相互转化的动态关系。
通过学习真核细胞的亚显微结构和功能,培养学生识图能力和绘图的技能。在指导学生学习细胞微观结构时,培养和发展学生抽象思维能力和对微观世界的空间想象能力。
3.通过学习真核细胞结构和功能的统一,一个细胞是一个有机的统一整体,对学生进行适应、整体等生命科学观点和辩证唯物主义基本观点的教育。通过学习比较原核细胞和真核细胞的区别和地球上绝大多数生物是真核生物这一事实,使学生树立生物进化观点。
重点、难点分析1.细胞膜的结构和功能以及物质出入细胞的三种方式是教学重点。学好细胞膜结构和功能知识,对后续章节的学习影响较大。
细胞膜知识是学习植物水分代谢、矿质代谢、光合和呼吸作用以及动物新陈代谢的基础。细胞膜的结构特点和功能特性与细胞的物质交换、能量转换、信息传递、激素调节等都有密切关系。
2.教材中提及的七种细胞器,应把线粒体、叶绿体列为重点。这两种细胞器与细胞能量转换关系密切。
线粒体和叶绿体结构和功能的知识是学习呼吸作用和光合作用的基础。此外,内质网、核糖体、液泡在细胞的生命活动中具有重要生理作用。
内质网是网状的膜结构系统,对细胞内的各种生化反应、物质运输起重要作用;核糖体是合成蛋白质的细胞器,与后面章节的蛋白质代谢,蛋白质生物合成都有密切关系;液泡对植物的渗透吸水有明显影响。高尔基体和中心体都较靠近细胞核。
应提醒学生注意它们在动植物细胞中的存在情况和生理作用,为后面学习动植物细胞的有丝分裂奠定基础。3.细胞核的结构和功能是教学重点,染色质和染色体的形态变化是学习细胞分裂,掌握细胞分裂各期特点的基础。
上述知识的掌握关系到生物遗传变异的学习。4.细胞膜具有一定的流动性、细胞膜的功能特性、物质出入细胞的主动运输方式;线粒体、叶绿体和内质网等微观结构;染色质和染色体在细胞增殖周期中相互转化的过程等是教学难。
要让学生理解细胞膜具有一定的流动性的结构特点,必须与细胞膜的功能密切联系,要讲清楚细胞膜的成分和结构层次。正是由于构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子排列、分布的疏密程度不同,不均匀性以及作为骨架的磷脂双分子层的迁移、自转、水平运动等特点,加之蛋白质载体的特异性,才能保证细胞膜具有选择透过性。
主动运输需要载体,还需要消耗细胞内新陈代谢所释放的能量。至于能量的来源、产生的过程,在后面学习呼吸作用、能量代谢时还要介绍,这里点到为止即可。
线粒体、叶绿体、内质网等细胞器都是在电镜下才能观察到的微观结构,学生缺乏感性认识,教师应尽量运用挂图、模型等直视手段和丰富生动的教学语言以加强教学效果。染色体这个名词,学生听说过,有的同学较熟悉,但较少知道染色质。
教师要强调,染色体和染色质是同一物质在不同时期的不同形态不同名称而已。至于为什么有这种相互转变的动态变化,有何生物学意义,教师可略加介绍。
最后应指出,染色体的形态变化,在连续分裂的细胞中才会发生。教学过程设计一、本课题的参考课时为三课时。
二、第一课时:1.本节教学以细胞结构与功能的统一作为教学主线、突出细胞膜、各细胞器、细胞核结构和功能的统一。让学生在了解细胞各部分生理功能的基础上,去理解与功能相适应的种种形态、结构特点,从而认识细胞和生物体结构与功能统一是生物经历漫长时间进化的结果。
本节学习的是细胞的亚显微结构,要使这些平时看不见、摸不着的、枯燥又乏味的知识能让学生学得进去,学得有兴趣。要求教师从实际出发,从直观着手、善于启发诱导、充分调动学生的学习积极性和主动性。
2.引言:上节课我们学习了细胞的化学成分,知道构成细胞的每一种化合物都有其重要的生理功能,但是,任何一种化合物都不能单独地完成某一种生命活动。打个比方,电视机的零部件各有各的作用,但任何一个零件并不具备收看电视的功能,只有当这些部件进行组装、调试后才能显示电视机功能。
同样道理,当这些化合物按照一定的方式有机地组织起来,形成一种结构——细胞,才能表现出细胞和生物体的生命现象。细胞就是这些物质最基本的结构形式。
细胞虽然很微小,但却有非常精细的结构和复杂的自控功能,因此,活细胞能够进行一切生命活动。根据细胞结构和特点的复杂程度的不同,可将细胞分为原核细胞和真核细胞两大类。
展示原核细胞模式图和真核细胞亚显微结构图,教师稍加提示,由学生得出原核细胞和真核细胞的主要区别。针对真核细胞亚显微结构图指出,初中阶段使用过的光学显微镜,对细胞膜和细胞内的细微结构是分辨不出来的。
近代,由于电子显微镜的运用,将细胞放大儿子、几万、几十万倍后,我们在电镜下观察到的是细胞亚显微结构。教师强调我们所学的细胞是真核细胞,我们要学习的细胞结构是亚显微结构。
让学生观察、辨认植物或动物细胞的亚显微结构图。
细胞呼吸一、知识结构二、教学目的1.细胞呼吸的概念(C:理解)。
2.生物的有氧呼吸和无氧呼吸(C:理解)。3.细胞呼吸的意义(C:理解)。
三、重点和难点1.教学重点(1)有氧呼吸和无氧呼吸的知识。(2)呼吸作用的意义。
2.教学难点有氧呼吸和无氧呼吸的知识。四、教学建议在本节内容教学的一开始,教师首先要明确,呼吸作用是所有生物和活细胞的重要生理作用,不是宏观的气体交换过程,而是发生在每一个活细胞中的有机物的氧化分解、能量释放并且生成高能化合物ATP的过程。
在教学过程中,要抓住如下一些关键问题,使复杂的知识变得容易理解。一是糖类、脂肪和蛋白质等有机物都富含能量,这些储存的能量是来自光合作用中所固定的光能。
二是这些有机物只有在被氧化为更简单一些的有机物或者是被彻底氧化为水和二氧化碳时,才能部分地或者全部地把储存的能量释放出来。三是释放出来的能量或者是以热能的形状散失,或者是用来维持体温的恒定,更重要的是必需有相当一部分的能量为ADP→ATP的转化过程所捕获,并储存于ATP分子的高能磷酸键中,才能成为用于各种生命活动的“能量货币”。
四是完成能量的释放和转移的结构基础分别是细胞质的基质和线粒体,以及相关的酶系统。五是在生物进化史上,远古地球大气缺氧,那时生物以无氧呼吸生活,随着绿色植物的出现和繁盛,大气中的氧气增加,于是以有氧呼吸生活的生物占了主导地位,同时细胞质内有了专门用于有氧呼吸的细胞器——线粒体。
但是仍保留有无氧呼吸的能力。六是用比较的方法讨论无氧呼吸和有氧呼吸的过程及其区别。
也许先介绍微生物的发酵(酒精发酵和乳酸发酵),再讲有氧呼吸,最后指出高等动植物体内的无氧呼吸,更能顺理成章。七是总结细胞呼吸作用的生理意义。
另外,对于高中学生来说,应当指出无论是无氧呼吸还是有氧呼吸,都是氧化还原反应。氧化,不在于有无分子氧参加,失电子为氧化,得电子则为还原。
指出这点,可以使学生理解起来更容易一些,并且和化学基础知识相结合。 五、复习题 参考答案一、1.(╳);2.(╳)。
二、1.(D);2.(D)。三、提示:相同点是丙酮酸彻底氧化分解成为二氧化碳和水,全过程释放较多的能量。
不同点是丙酮酸分解成为酒精和二氧化碳,或者转化成为乳酸,全过程释放较少的能量。旁栏思考题 苹果在储藏过程中进行无氧呼吸产生了酒精,所以闻起来有酒味。
六、参考资料 有氧呼吸的过程 在呼吸作用的过程中,葡萄糖分子并不是像燃烧那样一下子就氧化成二氧化碳和水,而是要经过一系列复杂的化学反应的。有氧呼吸的过程可以分为以下三个步骤:(1)糖酵解——将一分子葡萄糖分解成两分子丙酮酸,并且发生氧化(脱氢)和生成少量ATP。
(2)三羧酸循环——丙酮酸彻底分解为二氧化碳和氢(这个氢被传递氢的辅酶携带着),同时生成少量ATP。(3)氧化磷酸化——氢(氢离子和电子)被传递给氧以生成水,并且放出大部分的能量,以生成ATP。
高中《生物》(必修)课本中谈到的有氧呼吸的三步化学反应,就是指这三个步骤。 (一)糖酵解糖酵解名称的由来,是因为动物进行呼吸作用时,首先利用糖元(动物淀粉)作为呼吸基质,把它转变成为葡萄糖,然后葡萄糖在无氧条件下进行分解而生成乳酸,所以这个过程称为糖酵解。
糖酵解的过程主要分为下列两步(图3-9):①葡萄糖经过两次磷酸化,并且发生异构化以后,转变成1,6-二磷酸果糖。这就是说,一个六碳化合物变成带有两个磷酸的化合物。
这一过程要消耗两分子ATP。②1,6-二磷酸果糖是不稳定的化合物,它在醛缩酶的作用下,很容易分解成为两个磷酸丙糖——磷酸二羟丙酮和磷酸甘油醛。
这两者可以互相转化,处于平衡状态。当磷酸甘油醛进一步转化而被消耗掉的时候,磷酸二羟丙酮也就跟着转变为磷酸甘油醛,参加到以后的反应中去。
由磷酸甘油醛转变为磷酸甘油酸的时候,脱出的氢被氧化型辅酶I(NAD)携带着,成为还原型辅酶I (NADH2)。在这个氧化过程中放出的能量被ATP携带着。
以后在磷酸烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸的反应中也生成ATP。在由葡萄糖到丙酮酸的整个过程中,能位是逐步下降的,但只有上述这两个反应的能位下降较大,足以生成ATP。
其他反应则只有微小的下降,不足以生成ATP。因此,一分子1,6-二磷酸果糖实际上可以形成两分子丙酮酸,共得到四分子ATP,但在糖酵解的开始阶段用掉了两分子ATP,所以一分子葡萄糖经过糖酵解净得两分子ATP。
糖酵解的过程可以概括如下:丙酮酸是呼吸过程中的一个重要的中转站。在有氧条件下,它就进入三羧酸循环在无氧条件下,它被NADH2还原成为乳酸,或者在脱去羧基(放出CO2)以后转变成为乙醛,乙醛再被还原成为乙醇。
这就是无氧呼吸的过程。 (二)三羧酸循环三羧酸循环的最初中间产物是柠檬酸,因为柠檬酸是一种三羧基酸,所以这个过程叫做三羧酸循环,也叫柠檬酸循环。
三羧酸循环的简化过程是:丙酮酸在经过氧化(脱氢)和脱羧(放出CO2)以后,生成乙酰辅酶A(乙酰CoA)。乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合形成柠檬酸(C6),柠檬酸脱水成为乌头酸,乌头酸加水再形。
概念:
活细胞利用氧,将有机物分解成二氧化碳和水,并且将储存在有机物中的能量释放出来.供给生命活动的需要,这个过程叫作呼吸作用。
呼吸作用的表达式:
有机物(储存着能量)+氧气→二氧化碳+水+能量
呼吸作用的场所:
生物体的所有活细胞在生命活动中都要消耗能量,细胞中的线粒体是呼吸作用的主要场所,是细胞中的能量转换器。
呼吸作用的意义:
呼吸作用是生物体获得能量的主要方式。
影响呼吸作用的外界因素:
温度、水分、氧气和二氧化碳浓度是影响呼吸作用的主要因素。
(1)温度:温度对呼吸作用的强度影响最大。温度升高,呼吸作用加强;温度过高,呼吸作用减弱。
(2)水分:植物含水量增加,呼吸作用加强。
(3)氧气:在一定范同内,随着氧气浓度的增加,呼吸作用显著加强。
(4)二氧化碳:二氧化碳浓度大大超出正常值时,抑制呼吸作用。在储藏蔬菜、水果、粮食时采取低温、干燥、充加二氧化碳等措旌,可延长储藏时间。
ATP的主要来源——细胞呼吸
*细胞呼吸:有机物在细胞内经过一系列氧化分解,生成CO2或其他产物,释放能量并生成ATP过程
细胞呼吸方式
*有氧呼吸与无氧呼吸比较
场所 产物
有氧呼吸 细胞质基质、线粒体(主要) CO2,H2O,能量
无氧呼吸 细胞质基质 CO2,酒精(或乳酸)、能量
化学反应式
有氧呼吸 C6H12O6→6CO2+12H2O能量
无氧呼吸 C6H12O6→2C3H6O3+少量能量
C6H12O6→2C2H5OH+2CO2+少量能量
过程
有氧呼吸
第一阶段:1分子葡萄糖分解为2分子丙酮酸和少量[H],释放少量能量(细胞质基质)
第二阶段:丙酮酸和水彻底分解成CO2和[H],释放少量能量( 线粒体基质)
第三阶段:[H]和O2结合生成水,大量能量,线粒体内膜
无氧呼吸
第一阶段:同有氧呼吸
第二阶段:丙酮酸在不同酶催化作用下,分解成酒精和CO2或转化成乳酸
细胞呼吸原理应用:
1包扎伤口,选用透气消毒纱布,抑制细菌有氧呼吸
2酵母菌酿酒:选通气,后密封。先让酵田菌有氧呼吸,大量繁殖,再无氧呼吸产生酒精
3花盆经常松土:促进根部有氧呼吸,吸收无机盐等
4稻田定期排水:抑制无氧呼吸产生酒精,防止酒精中毒,烂根死亡
5提倡慢跑:防止剧烈运动,肌细胞无氧呼吸产生乳酸
6破伤风杆菌感染伤口:须及时清洗伤口,以防无氧呼吸
第四节 能量之源__光与光合作用
一 捕获光能的色素
*活细胞所需能量的最终源头是太阳能;流入生态系统的总能量为生产者固定的太阳能
捕获光能的色素
叶绿体的结构
二 光合作用的原理和应用
*光合作用是指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把CO2和H2O转化成储存能量的有机物,并且释放出O2的过程。
光合作用探究历程
18C中期,人们认为只有土壤中水分构建植物,未考虑空气作用
1771年,英国普利斯特利实验证实植物生长可以更新空气,未发现光的作用
1779年,荷兰英格豪斯多次实验验证,只有阳光照射下,只有绿叶更新空气,但未知释放该气体的成分。
1785年,明确放出气体为O2,吸收的是CO2
1845年,德国梅耶发现光能转化成化学能
1864年,萨克斯证实光合作用产物除O2外,还有淀粉
1939年,美国鲁宾卡门利用同位素标记法证明光合作用释放的O2来自水。
光合作用的过程
*光反应(一定需要光)
场所:叶绿体类囊体薄膜,
过程:(1)水的光解2H2O→ [H]+O2↑
(2)ATP的形成ADP+Pi+能量→ATP
*暗反应(有没有光都可以进行)
场所:叶绿体基质
产物:糖类等有机物和五碳化合物
过程:(1)CO2的固定:C5+CO2→2C3
(2)C3的还原:
(3)C5的再生:
*联系:光反应阶段与暗反应阶段既区别又紧密联系,是缺一不可的整体,光反应为暗反应提供[H]和ATP。
光合作用原理的应用
空气中CO2浓度,土壤中水分多少,光照长短与强弱,光的成分及温度高低等,都是影响光合作用强度的外界因素:可通过适当延长光照,增加CO2浓度等提高产量。
化能合成作用
*自养生物:可将CO2、H2O等无机物合成葡萄糖等有机物,如绿色植物,硝化细菌(化能合成)
*异养生物:不能将CO2、H2O等无机物合成葡萄糖等有机物,只能利用环境中现成的有机物来维持自身生命活动,如许多动物。
有氧呼吸:
第一阶段:C₆H₁₂O₆→2丙酮酸+2ATP+4[H](在细胞质中)
第二阶段:丙酮酸+6H₂O→6CO₂+20[H]+2ATP(线粒体基质中)
第三阶段:24[H]+6O₂→12H₂O+34ATP(线粒体内膜中)
第一阶段 1摩尔葡萄糖在酶的催化下分解为2摩尔丙酮酸和4摩尔[H],并释放少量能量(部分以热能的形式散失,部分用于合成2ATP),场所为细胞质基质;
第二阶段 2摩尔丙酮酸和6摩尔水在酶的催化下生成6摩尔二氧化碳和20摩尔[H],并释放少量能量(部分以热能的形式散失,部分用于合成2ATP),场所为线粒体基质;
第三阶段 24摩尔[H和6摩尔氧气在酶的催化下生成水,并释放大量能量(部分以热能的形式散失,部分用于合成34ATP),场所为线粒体内膜。
无氧呼吸:
第一阶段:C₆H1₂O₆→2丙酮酸+2ATP+4[H](细胞质基质)
第二阶段:2丙酮酸→2酒精+2CO₂+能量(细胞质基质)或2丙酮酸→2乳酸+能量(细胞质基质)
扩展资料:
有氧呼吸以分子氧(O₂)为最终电子受体,无氧呼吸 以无机氧化物为最终电子受体,发酵 以有机物为最终电子受体。酵母酿酒、同型乳酸发酵、异型乳酸发酵等都是属于发酵的范畴,而不是无氧呼吸。
依然进行三羧酸循环,还原辅酶依然经过氧化呼吸链,只不过最终的电子受体不是氧气,而是无机氧化物罢了。其它过程几乎和有氧呼吸一样,并且最后产能较有氧呼吸少。简单的说,并不是没有利用分子氧的氧化就是无氧呼吸。
无氧呼吸原理的应用:
(1)作物栽培要及时松土透气,利用根系的有氧呼吸,促进水和无机盐的吸收;稻田需定期排水,否则会因根进行无氧呼吸产生大量酒精而对细胞有毒害作用,使根腐烂。
(2)提倡有氧运动的原因之一是不因为会 因为剧烈运动,使细胞无氧呼吸积累过多的乳酸而使肌肉酸胀无力。
(3)馒头、面包的过程中利用酵母发面使面包馒头变得松软可口。
无氧呼吸原理的应用:
(1)选用“创可贴”、透气的纱布包扎伤口,为伤口创造透气的环境,避免厌氧病原菌的繁殖,利于伤口愈合。
(2)酵母菌、既可以进行有氧呼吸,又可进行无氧呼吸。有氧时,进行有氧呼吸,大量繁殖;无氧时,进行无氧呼吸,产生酒精或食醋。所以生产中,在控制通气的情况下,可生产各种酒食醋等。
(3)豆腐乳的制作是利用了真菌的无氧呼吸发酵生成多种营养物质的原理。
参考资料来源:搜狗百科——细胞呼吸
有氧呼吸:第一阶段,1分子的葡萄糖分解成2分子的丙酮酸,释放少量能量,产生少量【H】.(氧化型辅酶转化成还原性辅酶)不需要氧气参与,在细胞质中进行.
第二阶段:丙酮酸和水彻底分解成二氧化碳和【H】,并释放少量能量.这一阶段不需要氧气参与,在线粒体基质中进行.
第三阶段:上述两个阶段产生的【H】,经过一系列的反应,与氧结合生成水,同时释放大量能量.这一阶段需要氧气参与,在线立体内膜上进行.
整个过程都需要酶的参与.
无氧呼吸:只是把丙酮酸分解成乳酸,或酒精和二氧化碳.
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