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细胞呼吸相关知识总结


第四次周末培优:细胞呼吸
1.细胞呼吸总过程: (以葡萄糖为底物)

注意:(1)有氧呼吸第一、二阶段产生的[H]用于第三阶段与 O2 结合生成水;无氧呼吸第一 阶段产生的[H]用于第二阶段将丙酮酸还原为 C2H5OH 和 CO2 或乳酸。 (2)有氧呼吸中 H2O 既是反应物,又是生成物,且生成的 H2O 中的氧全部来自 O2。 (3)不同生物无氧呼吸的产物不同,是由于参与催化反应的酶不同。 (4)有氧呼吸中氧元素的来源和去路

(5)葡萄糖能直接进入线粒体,必须氧化成丙酮酸才可进入线粒体,所以线粒体不能利用 葡萄糖。

写出无氧呼吸两个反应式 2.有氧呼吸三个阶段的比较
比较项目 反应场所 反应条件 反应底物 生出物质 与氧的关系 产生的能量 产生 ATP 的量 第一阶段 细胞质基质 酶 葡萄糖 丙酮酸+[H] 无关 少量 2mol 第二阶段 线粒体基质 酶 丙酮酸和 H2O CO2+[H] 无关 少量 2mol 第三阶段 线粒体内膜 酶和氧气 [H]+O2 H2O 必需氧 大量 34mol

3.有氧呼吸与无氧呼吸的比较
项目 有氧呼吸 无氧呼吸

场所 不 同 点 条件 产物 能量 特点

细胞质基质和线粒体 需 O2、需酶 CO2、H2O 大量 有机物彻底分解,能量完全释放

细胞质基质 不需 O2、需酶 酒精和 CO2 或乳酸 少量 有机物没有彻底分解, 能量没有完全释放

葡萄糖分解为丙酮酸阶段完全相同 相 联系 同 实质 分解有机物,释放能量,合成 ATP 点 意义 为生物体的各项生命活动提供能量 注意:(1)有 H2O 生成一定是有氧呼吸,有 CO2 生成一定不是乳酸发酵。 (2)无氧呼吸只释放少量能量,其余的能量储存在分解不彻底的氧化产物——酒精或 乳酸中。 (3)水稻等植物长期水淹后烂根的原因:无氧呼吸的产物酒精对细胞有毒害作用。玉 米种子烂胚的原因:无氧呼吸产生的乳酸对细胞有毒害作用。 (4)原核生物无线粒体,仍可进行有氧呼吸,如蓝藻、好氧细菌等。

4.不同生物无氧呼吸的产物不同
生物 植物 动物 微生物 大多数植物细胞,如根细胞 马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等 所有动物细胞 乳酸菌 酵母菌 无氧呼吸产物 酒精和 CO2 乳酸 乳酸 乳酸 酒精和 CO2

5.影响细胞呼吸的因素及在农业上的应用
①.内部因素——遗传因素(决定酶的种类和数量) (1)不同种类的植物细胞呼吸速率不同,如旱生植物小于水生植物,阴生植物小于阳生 植物。 (2)同一植物在不同的生长发育时期细胞呼吸速率不同,如幼苗期、开花期细胞呼吸速 率较高,成熟期细胞呼吸速率较低。 (3)同一植物的不同器官细胞呼吸速率不同,如生殖器官大于营养器官。 ②.外部因素 因素 影响机理 影响呼吸酶的活性:最适温度 时,细胞呼吸最强;超过最适温 度呼吸酶活性降低,甚至变性失 活,呼吸受抑制;低于最适温度 酶活性下降,呼吸受抑制 氧气作为有氧呼吸的原料而影 响细胞呼吸的速率和性质(在 O2 浓度为零时只进行无氧呼吸;浓 度为大于零小于 10%时,既进行 有氧呼吸又进行无氧呼吸;浓度 为 10% 以上时,只进行有氧呼 吸。) 曲线模型 实践应用 ①低温下贮存蔬菜、水果; ②在大棚蔬菜的栽培过程 中夜间适当降温,以降低 细胞呼吸,减少有机物的 消耗,提高产量

温度

氧气

适当降低氧气浓度能够抑 制细胞呼吸,减少有机物 消耗,以延长蔬菜、水果 的保鲜时间

CO2 浓 度

增加 CO2 的浓度对细胞呼吸有明 显的抑制效应。这可以从化学平 衡的角度得到解释 在一定范围内,细胞呼吸强度随 含水量的增加而加强,随含水量 的减少而减弱

在蔬菜和水果的保鲜中, 增加 CO2 的浓度, 可提高保 鲜效果 将种子风干,以减弱细胞 呼吸,从而减少有机物的 消耗,延长作物种子储藏 时间

H2O

该曲线重要知识点分析: 1、若只产生 CO2,不消耗 O2,则只进行无氧呼吸(图中 A 点) 。 2、若产生 CO2 的物质的量比吸收 O2 的物质的量多,则两种呼吸同时存在(图中 AC 段) 。 3、若产生 CO2 的物质的量与吸收 O2 的物质的量相等,则只进行有氧呼吸(图中 C 点以后) 。 4、B 点表示无氧呼吸与有氧呼吸速率相等(用 CO2 释放量表示) ,此时 CO2 的总释放量最低。 D 点表示 O2 浓度超过一定值(10%)以上时,无氧呼吸消失,细胞只进行有氧呼吸。 5、从图中可以看出,在氧气浓度为 3%-5%时,总呼吸速率最低。因为在低氧环境下,无氧 呼吸被强烈抑制,而有氧呼吸还很弱,所以有机物消耗速率最慢。 注意:(1)O2 浓度为零时,细胞呼吸强度并不为零,因为细胞可进行无氧呼吸。 (2)随着 O2 浓度的增加,无氧呼吸受到抑制,有氧呼吸也因氧气浓度较低而较弱,细 胞呼吸的总强度较低;但后来随着氧气浓度的升高,有氧呼吸逐渐增强,细胞呼吸总强度又 增大。 6.探究酵母菌细胞的呼吸方式 ①.实验原理 (1)酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存,属于兼性厌氧菌。酵母菌进行有氧呼吸能 产生大量的 CO2,在进行无氧呼吸时能产生酒精和少量 CO2。 (2)CO2 可使澄清石灰水变浑浊,也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。根据石灰 水浑浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短,可以检测酵母菌培养液中 CO2 的产 生情况。 (3)橙色的重铬酸钾溶液,在酸性条件下可与乙醇发生化学反应,变成灰绿色。

③.注意事项 (1)通入 A 瓶的空气中不能含有 CO2, 以保证使第三个锥形瓶中的澄清石灰水变浑浊是由

酵母菌有氧呼吸产生的 CO2 所致。所以 NaOH 的作用就是排除空气中的二氧化碳对实验结果 的干扰。 (2)B 瓶应封口放置一段时间,待酵母菌将 B 瓶中的氧气消耗完,再连通盛有澄清石灰 水的锥形瓶,确保通入澄清石灰水中的 CO2 是由无氧呼吸产生的。

7.植物组织细胞呼吸速率的测定与探究
(1)测定原理:细胞呼吸速率常用 CO2 释放量或 O2 吸收量来表示,一般利用 U 形管液面变 化来判定或通过玻璃管液滴的移动进行测定,装置如下所示。由于细胞呼吸时既产生 CO2 又 消耗 O2,前者可引起装置内气压升高,而后者则引起装置内气压下降,为便于测定真实呼吸 情况,应只测其中一种气体变化情况。为此,测定过程中,往往用 NaOH 或 KOH 吸收掉细胞 呼吸所产生的 CO2,所以单位时间内着色液向左移动的距离即 O2 的吸收速率,可用来表示呼 吸速率。对照组将 NaOH 或 KOH 替换为蒸馏水即可。 注意:种子发芽所消耗的有机物种类不同,着色液的移动情况不同: 糖类:CO2 释放量=O2 吸收量 脂肪:CO2 释放量<O2 吸收量 蛋白质:CO2 释放量<O2 吸收量

(2)物理误差的校正 ①如果实验材料是绿色植物,整个装置应遮光处理,否则植物的光合作用会干扰呼吸速 率的测定。 ②如果实验材料是种子,为防止微生物呼吸对实验结果的干扰,应对装置及所测种子进 行消毒处理。 ③为防止气压、温度等物理膨胀因素所引起的误差,应设置对照实验,将所测的生物材 料灭活(如将种子煮熟) ,其他条件均不变。 10. 根据 CO2 释放量与 O2 消耗量判断细胞呼吸类型(以细胞呼吸底物为葡萄糖为例) ①不消耗 O2,无 CO2 释放,细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸,本类呼吸在密闭空间内 不引起气压的变化。 ②CO2 释放量=O2 消耗量,细胞只进行有氧呼吸或同时进行产生乳酸的无氧呼吸和有氧 酶 酶 呼吸,由 C6H12O6+6O2+6H2O――→12H2O+6CO2+能量及 C6H12O6――→2C3H6O3+能 量,可以看出,反应过程中 O2 消耗量与 CO2 释放量相等,此时如在密闭的空间内,细胞呼 吸也不引起气压变化。 ③CO2 释放量>O2 消耗量 细胞同时进行产生酒精的无氧呼吸及有氧呼吸两种呼吸方式。 酶 酶 C6H12O6+6O2+6H2O――→12H2O+6CO2+能量及 C6H12O6――→2CO2+2C2H5OH+ CO2释放量 4 CO2释放量 4 能量,当有氧呼吸和无氧呼吸强度相等时, = ;若 > ,无氧呼吸强 O2消耗量 3 O2消耗量 3 度比有氧呼吸强,反之,有氧呼吸强度强。


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