呼吸作用

第八节 生物的呼吸作用 本节考试大纲提及的考点（教学目的）： 1、呼吸作用的概念及反应式 2、呼吸作用的场所 （ 重点） 3、有氧呼吸的过程 （重点 ） 4、无氧呼吸的过程 （重点） 5、呼吸作用的实质和意义 6、呼吸作用与光合作用的比较 教学过程： 【知识网络】 呼吸作用的概念 生物的呼吸作用 有氧呼吸 无氧呼吸 呼吸作用的意义 一、呼吸作用的概念： 也称为生物氧化，是指生物体内的有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，最终生成二氧化碳或其它产物，并且释放出能量的总过程。 例：高等植物的呼吸作用只发生在（A） A．活细胞 B．含有叶绿体的细胞 C．不含叶绿体的细胞 D．气孔周围的细胞 例：人体内进行呼吸作用的基本单位是（A） A．细胞 B．线粒体 C．肺泡 D．呼吸系统 二、有氧呼吸 （一）概念：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。（要点：条件、反应物、反应程度、产物、能量多少） （二）总反应式：C6H12O6＋6H2O＋6O2 6CO2＋12H2O＋能量 （三）过程及场所（三种原料参与反应的阶段，两种产物生成的阶段以及各阶段的反应场所） 第一阶段（糖酵解）： C6H12O6 2CH3COCOOH+4[H]+ 2ATP <还原态的氢是一种特殊状态的氢，它与辅酶Ⅱ（NADP+）结合，形成还原型辅酶Ⅱ（NADPH），具有很强的还原性。> 第二阶段（三羧酸循环）： 2CH3COCOOH + 6H2O 6CO2 + 20[H] + 2ATP 第三阶段（氧化磷酸化）： 24[H] + 6O2 12H2O + 34ATP <图解（略）：反应物与产物各在哪个阶段参与反应；各阶段的场所；[H]和ATP的产生阶段> （四）能量利用 1mol葡萄糖彻底氧化分解，释放出2870KJ的能量，其中有1161KJ的能量储存在ATP中，其余以热能形式散失。（1mol葡萄糖在体外燃烧时，释放的热能也是2870KJ；所以或认为每mol葡萄糖所含化学能为2870KJ），能量利用率=1161÷2870≈40．5%（较多的能量以热能形式散失） 例：有氧呼吸过程中，CO2的产生和氧气参与反应分别发生在（B） A．第一阶段和第二阶段 B．第二阶段和第三阶段 C．第一阶段和第三阶段 D．都在第三阶段 三、无氧呼吸 （一）概念：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。（要点：条件、反应物、反应程度、产物、能量多少） （二）总反应式 2C2H5OH＋2CO2＋能量（高等植物、酵母菌缺氧时）（注意：发酵、无氧呼吸区别） C6H12O6 2C3H6O3＋能量（动物和人部分细胞、高等植物某些器官如马铃薯块茎、甜菜块根等缺氧时、乳酸菌、） （三）过程及场所 1．C6H12O6 2丙酮酸＋4[H]＋少量能量 酶1 2C2H5OH＋2CO2＋能量 2．2丙酮酸——> 酶2 细胞质基质 2C3H6O3＋能量 （四）能量利用 1mol葡萄糖在分解成乳酸后，共放出196．65KJ的能量，其中有61．08KJ的能量储存在ATP中，其余以热能形式散失。能量利用率=61．08÷196．65≈31%（较多的以热能形式散失）。无氧呼吸过程产生的能够直接用于各项生命活动的ATP主要是在第一阶段产生的，即2个ATP 思考：每mol葡萄糖所含化学能为2870KJ，无氧呼吸产生乳酸时仅释放196．65KJ，还有能量在哪里？（在不彻底的氧化产物——乳酸中）；根据总反应式，每mol葡萄糖在无氧呼吸产生酒精和CO2时，释放的能量是大于还是小于196．65KJ？（大于；相对氧化得更接近彻底一些） （五）意义：使生物暂时适应不利环境（缺氧环境） 例：雨水过多时，农作物常发生烂根现象，原因是（A） A．土壤中缺乏氧气，根进行无氧呼吸产生酒精而受害 B．土壤水分充足，微生物繁殖快而引起烂根 C．土壤中有毒物质溶解在水中，使根遭受毒害 D．土壤中因水涝温度低，根受低温损害 四、无氧呼吸和有氧呼吸的比较： 呼吸方式 有 氧 呼 吸 无 氧 呼 吸 不同点 场 所 先在细胞质基质中，后在线粒体中（主要） 细胞质基质内 条件 氧气、多种酶 不需分子氧参加、需多种酶 物变 彻底氧化分解，产生CO2 和H2O 分解不彻底，形成乳酸或酒精、CO2 能变 释放大量能量，形成大量ATP 释放少量能量，形成少量ATP（还有部分能量储存在简单的有机物中） 相同点 联系 第一阶段的反应完全相同，并且都是在细胞质基质内进行。 实质 分解有机物，释放能量，形成ATP，供生命活动利用。 意义 为生物体的各项生命活动提供能量。 五、实质：分解有机物，生成CO2或其他产物，释放能量 六、意义： （一）为生命活动提供能量 1． 热能散失：与维持体温有关 2． 2.储于ATP中的能量是生命活动的直接能源 （二）为体内其他化合物的合成提供原料（中间产物，如丙酮酸等） 七、呼吸作用与光合作用的比较： 与光合作 光合作用：无机物 有机物（储存能量） 过程虽相反 用的关系 呼吸作用：有机物 无机物或简单有机物 但不是简单的逆转 （释放能量） 光合作用 呼吸作用（有氧呼吸） 代谢类型 合成代谢 分解代谢 进行细胞 叶肉细胞、幼嫩皮层细胞 生物体的所有活细胞 反应场所 叶绿体 线粒体（主要场所） 反应条件 光、色素、酶 酶 物质变化 把无机物（CO2和H2O）转变成有机物 分解有机物产生CO2和H2O，同时形成ATP 能量变化 把光能转变成化学能储存在有机物中 将有机物中的化学能释放出来，一部分转移到ATP中 实 质 把CO2和H2O转变成有机物，同时把光能转变成化学能，储存在有机物中 分解有机物，释放能量产生ATP 意 义 为人类及动物提供食物、能量；净化空气 为生命活动提供直接能源，为合成新物质提供原料 联 系 光合作用的产物为呼吸作用提供了物质基础，呼吸作用产生的CO2可被光合作用所利用。 八、影响呼吸作用的因素及应用： 1、温度。温度主要是影响呼吸酶的活性。如右图。 根据温度的影响原理，在实践上贮藏水果、蔬菜时应降低温度，以减少呼吸消耗，延长保鲜时间。温度降低的幅度以不破坏植物组织为宜，否则细胞受损，对病原微生物的抵抗力大减，也易腐烂。 2、氧气：氧气是植物正常呼吸的重要因子，氧气不足直接影响呼吸速率，也影响到呼吸的性质。绿色植物在完全缺氧条件下就进行无氧呼吸，大多数陆生植物根尖细胞的无氧呼吸产物是酒精和二氧化碳，酒精对细胞有毒害作用，所以大数陆生植物不能长时间忍受无氧呼吸。在低氧条件下通常无氧呼吸和有氧呼吸都能发生，氧气的存在对无氧呼吸起抑制作用，有氧呼吸强度随氧浓度的增加而增 强。关于有氧呼吸与无氧呼吸可以用右图示。 根据氧对呼吸作用影响的原理，在贮藏蔬菜和水果时就降低氧的浓度，一般降到无氧呼吸的消失点，如降得太低，植物组织就进行无氧呼吸，无氧呼吸的产物（如酒精）往往对细胞有一定的毒害作用，而影响蔬菜水果的贮藏保鲜。如在长途运输新鲜的蔬菜水果或花卉时，在装箱时，在塑料袋中常充氮气，就是降低氧的浓度，降低呼吸消耗，延长保鲜时间。在农业上施肥后要中耕松土，有利于提高肥效，即有利于通气，促进有氧呼吸，抑制无氧呼吸。 3、二氧化碳：增加CO2的浓度对呼吸作用有明显的抑制作用，这可以从化学平衡的角度得到解释。椐此原理，在蔬菜水果的保鲜中，增加CO2的浓度也具有良好的保鲜效果。如在冬天，北方地区常用地窖来贮藏大白菜，在冬天地窖里的温度比外界高一些，一般不结冰，地窖的口基本上是密封的，地窖中的大白菜在进行呼吸作用时消耗掉地窖中的大量氧气，地窖中氧气含量下降，延长大白菜的保鲜时间。 例：下图表示大气中氧的浓度对植物组织内二氧化碳产生量的影响，试据图回答： （1）A点表示植物组织中释放的CO2较多，这些CO2是无氧呼吸的产物； （2）由A-B，CO2的释放量急剧减少，其原因是氧气浓度开始升高，有氧呼吸较弱，无氧呼吸受抑制； （3）由B-C，CO2的释放量又不断增加，其主要原因是氧气充足，有氧呼吸增强，释放CO2快速增加； （4）为有利于贮藏蔬菜和水果，贮藏室内的氧气浓度应调节到图中的哪一点所对应的浓度？ B点；理由是：总呼吸作用强度最低，有氧呼吸较弱，无氧呼吸也被抑制，有机物分解得最慢。 例：（多选）条件适宜的情况下，下列有关曲线表示正确的是（AC） 例：在实验条件下，测试某种恒温动物离体细胞的呼吸强度(E)受温度变化的影响，正确结果是（C） 05年高考名： 1．（2005·广东）温室栽培可不受季节、地域限制，为植物的生长发育提供最适宜的条件，有利于提高品质和产量。在封闭的温室内栽种作物，以下哪种不能提高作物产量（D） A、增加室内CO2浓度 B、增大室内昼夜温差 C、增加光照强度 D、采用绿色玻璃盖顶 2．（2005·江苏）线粒体和叶绿体都是进行能量转换的细胞器。下列相关叙述错误的是（B） A、两者都能产生ATP，但最初的能量来源不同 B、需氧型生物的细胞均有线粒体，植物细胞都有叶绿体 C、两者都含有磷脂、DNA和多种酶，叶绿体中还含有色素D、两者都有内膜和外膜，叶绿体基质中一般还有基粒 3．（2005·江苏生物·30）溴代麝香草酚蓝(BTB)是一种灵敏的酸碱指示剂，对光不敏感。其一定浓度的水溶液中性偏碱时呈淡蓝色，弱酸性时呈淡黄色。向4支试管分别注入5mi淡菇色BTB水溶液，根据下表的处理顺序操作。注：“＋”表示有，“－”表示无 处理 试管号 I.充入CO2到饱和 II.放入适量黑藻 III．适宜光照 1 － ＋ ＋ 2 ＋ － ＋ 3 ＋ ＋ － 4 ＋ ＋ ＋ 在适宜黑藻生长的温度下放置2小时后．溶液呈现淡蓝色的试管有（AD） A、试管1 B、试管2 C、试管3 D、试管4 4．（2005·江苏）下列过程能使ADP含量增加的是（D） A、消化道内蛋白质的消化 B、线粒体内的[H]与02结合 C、叶绿体中的叶绿素a失去电子 D、细胞分裂时纺锤丝的收缩 5．（2005·上海）下列关于新陈代谢的叙述正确的是（A） A、糖类在生物体内氧化和体外燃烧都生成CO2和H2O，释放的能量也相等 B、运动员在100m赛跑时，腿部肌肉的能量供应主要来自此时所进行的有氧呼吸 C、淀粉是贮存能量的化合物，可以为植物细胞直接供能 D、在夏季晴朗的白天，温度适宜的条件下，绿色植物光合速率等于呼吸速率 6．（2005·江苏）蔬菜和水果长时间储藏、保鲜所需要的条件应为（B） A、低温、干燥、低氧 B、低温、湿度适中、低氧 C、高温、干燥、高氧 D、高温．湿度适中、高 7．（2005·上海）酵母菌发酵产生CO2的摩尔数为N，在安静情况下，人消耗同样数量的葡萄糖可以产生的CO2量是（B）A、1/3Nmol B、3Nmol C、6Nmol D、12Nmol 8．（2005·江苏）香蕉成熟过程中。随着贮藏物质强烈水解并转化为还原糖，香蕉逐渐变甜，其呼吸速率变化如图中曲线a所示。图中符合香蕉内还原糖含量变化趋势的曲线是（C） A、曲线1 B、曲线2 C、曲线3 D、曲线4 9．（2005·北京）关于有氧呼吸的叙述，错误的是（D） A、主要在线粒体内进行 　B、与无氧呼吸的全过程不完全相同 C、释放出的能量较多　　D、产物为二氧化碳、酒精或乳酸　 10．（2005·广东）在高等植物细胞中，线粒体和叶绿体是能量转换的重要细胞器，请答以下问题：(1)叶绿体中合成ATP的能量来源是 光能 ，合成的ATP用于 CO2的还原 ，释放的氧气的来源是 水的分解 ，CO2除来自大气外还来源于 呼吸作用 。 (2)线粒体中合成ATP的能量来源是 有机物的分解 ．合成的ATP用于 生命活动 ．吸收的氧气除来自大气外还来源于 光合作用 。 （3）将提取的完整线粒体和叶绿体悬浮液，分别加入盛有丙酮酸溶液和NaHCO3溶液的两支大小相同的试管中，给予充足光照，都会产生气泡：请问这两种气泡成分是否一样?请解释原因。 答：不一样。因为丙酮酸在线粒体中进行有氧呼吸，产生了CO2，而叶绿体利用HCO3—进行光合作用产生CO2； (4)假如将上述两支试管移入黑暗的环境中，保持温度不变，两支试管产生气泡的量分别有什么变化?为什么? 答：（4）前者基本不变，后者逐渐减少直至停止。因为光是光合作用的必需条件，而在温度恒定时，呼吸作用基本稳定 。 11．（2005·江苏）)无土栽培是近几十年来迅速发展起来的一项栽培技术，其方法是把植物体生长发育过程中所需要的各种矿质元素按照一定的比例配制成营养液，并用这种营养液来栽培植物．请分析回答问题： (1)用无土栽培营养液培养花卉等植物时，往往要给营养液通入空气，这一措施的目的主要是促进根的 有氧呼吸(呼吸) 作用，以利于根对矿质元素的吸收．这一生理过程主要发生在植物根细胞的 线粒体 (填一种细胞器)中． (2)植物在吸收营养液中的矿质离子一段时间后，检测到营养液中留存的Ca2+较多而NO3－较少这说明植物根细胞的细胞膜是一种 选择透过性 膜． (3)如果植物在培养过程中出现了萎蔫现象，其原因很可能是营养液浓度 大于 (填“大于”、“小于”或“等于”)细胞液浓度． 12．（2005·江苏)在适宜温度下，采用完全营养液培养黄瓜幼苗，研究营养液中氧含量变化对K‘吸收速率的影响。实验结果如下图，分析并回答下列问题。 （1）黄瓜幼苗根系细胞吸收K＋的方式是 主动运输 ，图中ab段为此提供的依据是 K＋的吸收速率随氧含量的增加而增加 ，表明该过程需要 能量 。曲线bc段限制K＋吸收速率的内在因素是 根部细胞膜上运输K＋的载体数量 。 （2）植物的生长都有一个最适温度。在氧含量等条件稳定、适宜的情况下，研究在10℃～40℃范围内的温度变化对黄瓜幼苗K＋吸收速率的影响，预期K＋吸收速率变化的趋势是10℃到最适温度范围内．随温度的升高而升高；超过最适温度。随温度的升高而降低 。 （3）如用缺少某种矿质元素的营养液培养一段时间后，黄瓜幼苗的茎尖和新生嫩叶首先出现坏死斑点，则缺乏的元素可能是 Ca或Fe 。 线粒体基质 酶 呼吸；在没有氧存在时进行无氧呼吸，质，并且储存能量。 ������������������������������������������������������������������������������������������� 线粒体内膜 酶 呼吸；在没有氧存在时进行无氧呼吸，质，并且储存能量。 ������������������������������������������������������������������������������������������� 酶 细胞质基质 1 _1120237282.unknown _1120238092.unknown _1120237221.unknown