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细胞呼吸


第三章 细胞的代谢

第四节 细胞呼吸

一、细胞呼吸的概念 细胞呼吸是指在细胞内进行的将糖类 等有机物分解成无机物或者小分子有机物, 并且释放出能量的过程。

需氧呼吸 (主要)

细胞呼吸
厌氧呼吸

需氧呼吸过程:
C6H12O6 ① 酶 6O2

/>热
能量

细胞溶胶
4[H]


能量

2丙酮酸

2ATP






20[H]

6H2O

能量



2ATP

26ATP

12H2O

6CO2

线粒体

第Ⅰ阶段 名称 场所 条件 反应物 产物 释能
总反应式

第Ⅱ阶段 柠檬酸循环 线粒体基质 酶的参与 丙酮酸、 H2O CO2、[H] 少量

第Ⅲ阶段 电子传递链 线粒体内膜 酶的参与 O2 [H]、O2 H2 O 大量

糖酵解 细胞溶胶 酶的参与 葡萄糖 丙酮酸、[H] 少量

注:只有场所和反应物都具备,每一阶段才能得到相应的产物

需氧呼吸的总反应式:

想一想:
①需氧呼吸的生成物CO2中的C和O分别来自哪里? ②需氧呼吸的生成物H2O中的O 从何而来? ③需氧呼吸的生成物CO2和H2O分别产生于需氧呼吸 的第几阶段? ④需氧呼吸过程中哪几个阶段有[H]产生?其去向? ⑤需氧呼吸过程中哪几个阶段有ATP产生?最多的是哪 一个阶段?

3、概念:
指细胞在氧参与下,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。 需氧呼吸是高等动物和植物细胞呼吸 的主要形式。也是通常所指的细胞呼吸形 式。

练一练
用含18O 的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧 原子,18O 转移的途径是(

D



A. 葡萄糖 → 丙酮酸 → 氧 B. 葡萄糖 → 丙酮酸 → 氧 C. 葡萄糖 → 氧 → 水 D. 葡萄糖 → 丙酮酸 → 二氧化碳

当我们长时间举 着东西,或运动量过大 时,我们的身体往往会 有酸软乏力的感觉,其 实,这就是因为我们的 肌肉得不到足够的氧气 进行需氧呼吸,这时的 肌肉细胞就不得不通过 厌氧呼吸来取得更多能 量的结果……

第三章 细胞的代谢

第四节 细胞呼吸

同步跟踪

1.水稻种子在萌发过程中主要通过需氧呼吸来获得能量, 下列与此相关的叙述中,正确的是 (

C

)

A.需氧呼吸的产物H2O和CO2都在第三阶段生成

B.第一、二、三阶段都有少量的ATP和[H]产生
C.第一、二阶段进行的场所不同,都需要酶的催化 D.由葡萄糖分解生成丙酮酸的过程在有氧和无氧条件

下需要不同的酶催化
2.需氧呼吸全过程的三个阶段中,相同的产物是( A.ATP B.H2O和CO2 C.H2O和丙酮酸

A

)

D.乳酸和ATP

3.[2006年上海高考]将酵母菌研磨成匀浆,离心后得上 清液(细胞溶胶)和沉淀物(含线粒体),把等量的上清 液、沉淀物和未曾离心的匀浆分别放入甲、乙、丙三个试 管中,各加入等量葡萄糖溶液,然后置于隔绝空气的条件 下。下列叙述正确的是 ( B ) A.甲试管中最终产物为CO2和H2O B.乙试管中不发生反应 C.丙试管中有大量的ATP产生 D.丙试管中无CO2产生

三、厌氧呼吸
1.过程 ① 糖酵解 场所:细胞溶胶


C6H12O6

2CH3COCOOH +4 [H] + 能量 (丙酮酸) (少量)

☆与需氧呼吸第一阶段相同

② 丙酮酸不彻底分解
A

场所:细胞溶胶

以乳酸为呼吸产物的厌氧呼吸:


2CH3COCOOH + 4 [H] (丙酮酸)

2C3H6O3(乳酸)

C6H12O6



2C3H6O3(乳酸)+ 少量能量

例:高等动物、乳酸菌、高等植物的 某些器官(马铃薯块茎、玉米胚、 甜菜块根等)如酸奶、酸菜的酿制; 高等动物和人在剧烈运动时骨胳肌细胞会进行 厌氧呼吸,产生乳酸。

B

以酒精和二氧化碳为呼吸产物的厌氧呼吸:


2CH3COCOOH + 4 [H] (丙酮酸)

2C2H5OH(酒精)

+ 2CO2

C6H12O6



2C2H5OH(酒精)+ 2CO2+少量能量

②常见例子: 苹果、水稻等绝大多数高等植 物在缺氧时可进行这样的反应; 酵母菌在缺氧时也可进行这样的 反应。

四、需氧呼吸与厌氧呼吸之间的联系:
相同阶段
在有氧时

不同阶段 12H2O+6CO2+能量 酶

(需氧呼吸)

葡萄糖

丙酮酸
在无氧时



2C2H5OH +2CO2+能量 或
2C3H6O3 +能量

(厌氧呼吸)

需氧呼吸与厌氧呼吸的比较:
需氧呼吸 厌氧呼吸 细胞溶胶(①阶段); 细胞溶胶(①②阶段) 场所 线粒体(②③阶段) 氧气与酶 不需氧气,但需要酶 条件 不 同 能量变化 释放能量较多(30ATP) 释放能量较少(2ATP) 有机物彻底氧化分解 有机物不彻底氧化分解 点 成CO2和H2O 产生乳酸或酒精、CO2 物质变化 酶 ADP+Pi+能量→ATP
相 同 点

联系 实质
意义

①第一阶段完全相同均在细胞溶胶中进行; ②需氧呼吸在厌氧呼吸的基础上进化而来的。 分解有机物,释放能量 为生物体的各项生命活动提供直接能源

知识拓展:
酵母菌是兼性厌氧型生物, 既能进行需氧呼吸又能进行 厌氧呼吸。

例1、有一瓶混有酵母菌的葡萄糖培养液,当通入不同 浓度的氧气时,其产生的C2H5OH和CO2的量如表所示。 通过对表中数据分析可得出的结论是( D )
氧浓度(%)
产生CO2的量 产生酒精的量

a
9mol 9mol

b
12.5mol 6.5mol

c
15mol 6mol

d
30mol 0mol

A、a时酵母菌需氧呼吸速率等于厌氧呼吸 B、b时酵母菌需氧呼吸速率大于厌氧呼吸 C、c时50%的葡萄糖用于酵母菌酒精发酵 D、d时酵母菌只进行需氧呼吸未进行厌氧呼吸

五、影响细胞呼吸的因素及在实践中的应用
1、、温度
呼 吸 速 率

a

温度℃

2、O2浓度
在O2浓度为零时,只进行厌氧呼吸;由于O2对厌氧呼吸有抑制 作用,因此在一定范围内,随O2浓度增加,厌氧呼吸逐渐被抑制, 需氧呼吸逐渐增强,此时细胞既进行需氧呼吸,又进行厌氧呼吸; 当O2浓度超过一定限度,厌氧呼吸停止,只进行需氧呼吸,随后O2 浓度进一步增加,需氧呼吸的速率不再增加(受呼吸酶内部因素的 影响)。

(3)CO2浓度

CO2是细胞呼吸产物,从化学平衡角度
分析,CO2浓度增加,呼吸速率下降。

(4)含水量
细胞呼吸的各种化学反应都是在水 中进行的,一定范围内含水量增加,代 谢加强。

【例4】为了尽量延长新鲜水果的贮藏时间,贮藏条件最 好是 (

B

)

A.低O2、适当的湿度、零下低温
B.低O2、适当的湿度、零上低温 C.无O2、保持干燥、零上低温 D.无O2、保持干燥、零下低温

【例2】用图3-7所示装置测定小麦种子萌发时进行的呼吸作用类型,同时 关闭活塞,在25 ℃下经过20 min,再观察红色液滴移动情况。下 列 对实验结果的分析,不符合实际的是 (A )

图3-7

A.若装置1的红色液滴左移,装置2的红色液滴不移动,则说明萌发 的种子既进行需氧呼吸也进行厌氧呼吸 B.装置1的红色液滴向左移动的体积是呼吸作用消耗O2的体积,装置 2的红色液滴向右移动的体积是呼吸作用释放CO2和消耗O2的体 积之差 C.若装置1红色液滴左移,装置2的红色液滴不移动,则说明萌发的种 子只进行需氧呼吸 D.若装置1红色液滴不移动,装置2的红色液滴右移,则说明萌发的种 子只进行厌氧呼吸


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