2019-2020年高中生物 細(xì)胞呼吸產(chǎn)生能量與細(xì)胞呼吸的過程有氧呼吸備課資料 蘇教版.doc

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2019-2020年高中生物 細(xì)胞呼吸產(chǎn)生能量與細(xì)胞呼吸的過程有氧呼吸備課資料 蘇教版 1.有氧呼吸的過程 在呼吸作用的過程中,葡萄糖分子并不是像燃燒那樣一下子就氧化成二氧化碳和水,而是要經(jīng)過一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)的。有氧呼吸的過程可以分為以下三個(gè)步驟： (1)糖酵解：將一分子葡萄糖分解成兩分子丙酮酸,并且發(fā)生氧化(脫氫)和生成少量ATP。 (2)三羧酸循環(huán)：丙酮酸徹底分解為二氧化碳和還原態(tài)氫(這個(gè)還原態(tài)氫被傳遞氫的輔酶攜帶著),同時(shí)生成少量ATP。 (3)氧化磷酸化：氫(氫離子和電子)被傳遞給氧以生成水,并且放出大部分的能量,以生成ATP。 2.糖酵解 糖酵解名稱的由來,是因?yàn)閯?dòng)物進(jìn)行呼吸作用時(shí),首先利用糖元(動(dòng)物淀粉)作為呼吸基質(zhì),把它轉(zhuǎn)變成為葡萄糖,然后葡萄糖在無氧條件下進(jìn)行分解而生成乳酸,所以這個(gè)過程稱為糖酵解。 糖酵解的過程主要分為下列兩步： ①葡萄糖經(jīng)過兩次磷酸化,并且發(fā)生異構(gòu)化以后,轉(zhuǎn)變成1,6二磷酸果糖。這就是說,一個(gè)六碳化合物變成帶有兩個(gè)磷酸的化合物。這一過程要消耗兩分子ATP。 ②1,6二磷酸果糖是不穩(wěn)定的化合物,它在醛縮酶的作用下,很容易分解成為兩個(gè)磷酸丙糖——磷酸二羥丙酮和磷酸甘油醛。這兩者可以互相轉(zhuǎn)化,處于平衡狀態(tài)。當(dāng)磷酸甘油醛進(jìn)一步轉(zhuǎn)化而被消耗掉的時(shí)候,磷酸二羥丙酮也就跟著轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿岣视腿?參加到以后的反應(yīng)中去。 由磷酸甘油醛轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿岣视退岬臅r(shí)候,脫出的氫被氧化型輔酶Ⅰ(NAD)攜帶著,成為還原型輔酶Ⅰ (NADH2)。在這個(gè)氧化過程中放出的能量被ATP攜帶著。以后在磷酸烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)楸岬姆磻?yīng)中也生成ATP。 在由葡萄糖到丙酮酸的整個(gè)過程中,能位是逐步下降的,但只有上述這兩個(gè)反應(yīng)的能位下降較大,足以生成ATP。其他反應(yīng)則只有微小的下降,不足以生成ATP。因此,一分子1,6二磷酸果糖實(shí)際上可以形成兩分子丙酮酸,共得到四分子ATP,但在糖酵解的開始階段用掉了兩分子ATP,所以一分子葡萄糖經(jīng)過糖酵解凈得兩分子ATP。 糖酵解的過程可以概括如下： 丙酮酸是呼吸過程中的一個(gè)重要的中轉(zhuǎn)站。在有氧條件下,它就進(jìn)入三羧酸循環(huán)在無氧條件下,它被NADH2還原成為乳酸,或者在脫去羧基(放出CO2)以后轉(zhuǎn)變成為乙醛,乙醛再被還原成為乙醇。這就是無氧呼吸的過程。 3.三羧酸循環(huán) 三羧酸循環(huán)的最初中間產(chǎn)物是檸檬酸,因?yàn)闄幟仕崾且环N三羧基酸,所以這個(gè)過程叫做三羧酸循環(huán),也叫檸檬酸循環(huán)。 三羧酸循環(huán)的簡(jiǎn)化過程是：丙酮酸在經(jīng)過氧化(脫氫)和脫羧(放出CO2)以后,生成乙酰輔酶A(乙酰CoA)。乙酰輔酶A與草酰乙酸縮合形成檸檬酸(C6),檸檬酸脫水成為烏頭酸,烏頭酸加水再形成異檸檬酸。然后,異檸檬酸氧化脫羧形成α酮戊二酸(C5),α酮戊二酸再氧化脫羧形成琥珀酸(C4),琥珀酸經(jīng)過脫氫氧化,最終成為草酰乙酸。草酰乙酸可以再與乙酰輔酶A相結(jié)合,再次進(jìn)入三羧酸循環(huán)。這樣下去,循環(huán)不已。每一分子葡萄糖經(jīng)過糖酵解生成兩分子丙酮酸,然后這兩個(gè)丙酮酸氧化脫羧,各進(jìn)入三羧酸循環(huán),共產(chǎn)生六分子CO2。 在三羧酸循環(huán)中,一共發(fā)生五次脫氫,其中四次脫出的氫被NAD攜帶著,另一次(從琥珀酸)脫出的氫被黃酶(FAD)攜帶著,以后在氧化磷酸化過程中被氧化成為水。另外,在酮戊二酸氧化脫羧而生成琥珀酸的時(shí)候,也形成一分子ATP。 在三羧酸循環(huán)的整個(gè)過程中,只有丙酮酸被徹底分解,其他的酸是不被徹底分解的,所以它們只要有少量存在,就可以推動(dòng)這個(gè)循環(huán)繼續(xù)進(jìn)行下去。其他的酸就像工廠里的傳送帶一樣,把丙酮酸分子向前傳送,并且逐步分解。 4.與呼吸有關(guān)的幾個(gè)概念 (1)呼吸強(qiáng)度(呼吸速率) 它是指一定溫度下，單位重量的產(chǎn)品進(jìn)行呼吸時(shí)所吸入的氧氣或釋放二氧化碳的毫克數(shù)或毫升數(shù)，單位通常用O2或CO2 mg(mL)/(hkg)(鮮重)來表示。是表示呼吸作用進(jìn)行快慢的指標(biāo)。由于無氧呼吸不吸入O2，一般用CO2生成的量來表示更確切。呼吸強(qiáng)度高，說明呼吸旺盛，消耗的呼吸底物(糖類、蛋白質(zhì)、脂肪、有機(jī)酸)多而快，儲(chǔ)藏壽命不會(huì)太長(zhǎng)。 (2)呼吸商(呼吸系數(shù)RQ) 它是指產(chǎn)品呼吸過程中釋放CO2和吸入O2的體積比。RQ=VCO2/VO2，RQ的大小與呼吸底物和呼吸狀態(tài)(有氧呼吸、無氧呼吸)有關(guān)。以葡萄糖為底物的有氧呼吸，如公式所示，RQ＝6 mol CO2／6 mol O2＝1。 ①以含氧高的有機(jī)酸為底物的有氧呼吸，RQ>1，如：草酸2C2H2O4+O24CO2+2H2O,RQ=4 mol CO2／1 mol O2＝4>1。 ②以含碳多的脂肪酸為底物的有氧呼吸，RQ<1，如：硬脂酸甘油酯，C18H 36O2+26O218CO2+18H2O，RQ=18 mol CO2/26 mol O2＝0.69<1。 RQ值也與呼吸狀態(tài)即呼吸類型有關(guān)。當(dāng)無氧呼吸時(shí)，吸入的氧少，RQ>1，RQ值越大，無氧呼吸所占的比例越大。RQ值還與儲(chǔ)藏溫度有關(guān)。同種水果，不同溫度下，RQ值也不同，如茯苓夏橙0～25 ℃時(shí)RQ為1左右，而38 ℃為1.5。這表明高溫下可能存在有機(jī)酸的氧化或有無氧呼吸，也可能二者兼而有之。 （3）呼吸熱 呼吸熱是呼吸過程中產(chǎn)生的、除了維持生命活動(dòng)以外而散發(fā)到環(huán)境中的那部分熱量，通常以B.t.u.（英國熱量單位）表示。由于測(cè)定呼吸熱的方法極其復(fù)雜，果蔬儲(chǔ)藏運(yùn)輸時(shí)，常采用測(cè)定呼吸速率的方法間接計(jì)算它們的呼吸熱。 當(dāng)大量產(chǎn)品采后堆積在一起或長(zhǎng)途運(yùn)輸而缺少通風(fēng)散熱裝置時(shí)，由于呼吸熱無法散出，產(chǎn)品自身溫度升高，進(jìn)而又刺激了呼吸，放出更多的呼吸熱，加速產(chǎn)品腐敗變質(zhì)。因此，儲(chǔ)藏中通常要盡快排除呼吸熱，降低產(chǎn)品溫度；但在北方寒冷季節(jié)，環(huán)境溫度低于產(chǎn)品要求的溫度時(shí)，產(chǎn)品利用自身釋放的呼吸熱進(jìn)行保溫，防止冷害和凍害的發(fā)生。 （4）呼吸溫度系數(shù) 在生理溫度范圍內(nèi)，溫度升高10 ℃時(shí)呼吸速率與原來溫度下呼吸速率的比值即溫度系數(shù)，用Q10來表示；它能反映呼吸速率隨溫度而變化的程度，如Q10=2～2.5時(shí)，表示呼吸速率增加了1～1.5倍，該值越高，說明產(chǎn)品呼吸受溫度影響越大。研究表明，果蔬的Q 10在低溫下較大，因此，在儲(chǔ)藏中應(yīng)嚴(yán)格控制溫度，即維持適宜而穩(wěn)定的低溫，是搞好儲(chǔ)藏的前提。 （5）呼吸高峰 在果實(shí)的發(fā)育過程中，呼吸強(qiáng)度隨發(fā)育階段的不同而不同。果實(shí)幼小時(shí)呼吸強(qiáng)度高，以后隨著果實(shí)成熟的過程而下降。當(dāng)果實(shí)進(jìn)入成熟期時(shí)，有些果蔬，呼吸強(qiáng)度驟然升高，達(dá)到高峰(稱呼吸高峰)后，隨后呼吸下降，果實(shí)衰老死亡，伴隨呼吸高峰的出現(xiàn)，體內(nèi)的代謝發(fā)生很大的變化，這一類果蔬被稱為躍變型或呼吸高峰型果蔬，這一現(xiàn)象被稱為呼吸躍變。另一類果蔬進(jìn)入成熟期呼吸強(qiáng)度不提高，一直保持低水平，呼吸強(qiáng)度在采后一直下降，直至衰老死亡，這類果蔬被稱為非躍變型果實(shí)。