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第四节 细胞呼吸
情境导入
课程目标
1.说出需氧呼吸的概念、反应 式。 2.概述需氧呼吸三个阶段的反 应场所、条件、物质变化和能 量变化。 3.说出厌氧呼吸的概念、反应 式。 4.比较需氧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。 2.类型:根据过程中是否有氧参与,分为需氧呼吸和厌氧呼吸。 需氧呼吸是细胞呼吸的主要方式。 3.细胞呼吸在常温下进行,所产生的能量中有相当一部分贮存在 ATP中,其余的则转变成热能。
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名师精讲 1.需氧呼吸的概念 需氧呼吸是细胞在氧的参与下,通过多种酶的催化作用,把葡萄 糖等有机物彻底氧化分解,产生二氧化碳和水,释放能量,产生许多 ATP的过程。 2.需氧呼吸过程 (1)第一阶段(糖酵解)。 ①场所:细胞溶胶中。 ②物质和能量变化:一分子葡萄糖(C6H12O6)分解成 2分子丙酮酸 (C3H4O3),分解过程中释放少量能量,形成少量ATP。
产物 2 个丙酮酸,少量 ATP,少量 NADH 6 个 CO2,少量 ATP,大量 NADH
12 个 H2O,大量 ATP
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【例题1】 用含18O的葡萄糖跟踪需氧呼吸过程中的氧原子,18O
转移的途径是( )
A.葡萄糖→丙酮酸→水
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
解析 葡萄糖的需氧呼吸过程可分为三个阶段。第一阶段是葡
萄糖在无氧参与的情况下分解成丙酮酸,同时产生[H]和少量ATP;
第二阶段是丙酮酸分解成CO2,同时产生[H]和少量ATP;第三阶段是 前两个阶段产生的[H],还原从空气中吸收的氧,生成水,同时产生大
量的ATP。从C6H12O6被氧化分解产生H2O和CO2的全过程可以看 出,葡萄糖中18O的转移途径是葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳。
放少量能量,这个阶段是在细胞溶胶中进行的;第二个阶段是丙酮
酸分解成CO2和[H],释放少量能量,该过程是在线粒体基质中进行 的;第三个阶段是氧气与[H]结合成水,并放出大量能量,该过程是在
C6H12O6+2ADP+2Pi 2C2H5OH(酒精)+2CO2+2ATP。 ②实例:大多数植物、葡萄的果实、苹果的果实、酵母菌等。 ③微生物的这种厌氧呼吸叫作乙醇发酵。
(2)乳酸发酵。
①反应式:C6H12O6+2ADP+2Pi 2C3H4O3(乳酸)+2ATP。 ②实例:动物、乳酸菌以及少数植物(玉米胚、马铃薯块茎)等。 ③微生物的这种厌氧呼吸叫作乳酸发酵。 自主思考 利用酵母菌酿酒时,应如何处理? 提示 利用酵母菌生产酒精、啤酒时,应先进行通气培养生产大 量酵母菌细胞,然后采取隔绝或排除氧的措施让其产生酒精。
答案 D
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变式训练 1生物体吸收的O2用于( ) A.在线粒体内合成CO2 B.在细胞溶胶中与[H]结合成水
C.部分形成CO2,部分与[H]结合成水 D.在线粒体内与[H]结合成水
解析 生物体吸收的O2显然是用于需氧呼吸。需氧呼吸全过程 分为三个阶段:第一阶段是葡萄糖分解为丙酮酸,产生少量[H]和释
二、需氧呼吸
1.概念 需氧呼吸是指细胞在有氧条件下,将葡萄糖等氧化分解,产生 二氧化碳和水,释放能量并生成许多ATP的过程。 2.反应式
C6H12O6+6O2 3.反应过程
6CO2+6H2O+能量
第一阶段:1个葡萄糖分子在细胞溶胶中分解为2个丙酮酸分子和
少量还原氢,并释放少量能量,形成少量ATP。
第二阶段:有氧条件下,2个丙酮酸分子进入线粒体内,在线粒体基
质中,存在着与此阶段有关的酶,也有少量有关的酶在嵴上。此阶
段中,在水的参与下,丙酮酸被分解为6个二氧化碳分子和大量还原
氢,释放少量能量,形成少量ATP。
第三阶段:前两个阶段产生的还原氢在线粒体内膜上与氧气结合
生成水,并释放大量能量,产生大量ATP。
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特别提醒 ①反应物的元素去向
②O2参与反应的阶段是第三阶段,CO2是在第二阶段产生的。
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3.需氧呼吸过程三个阶段的区别
过程 条件 场所
糖酵解 不需氧 细胞溶胶
柠檬酸 循环
不需氧
线粒体 基质
电子传 递链
需氧
线粒体 内膜
自主思考 真核生物进行需氧呼吸的主要场所是线粒体,某些原 核生物也能进行需氧呼吸,却没有线粒体,那么他们进行需氧呼吸 的场所在哪里?
提示 细胞溶胶和细胞膜上。在细胞溶胶和细胞膜上有与需氧 呼吸有关的酶。
三、厌氧呼吸 1.概念 厌氧呼吸是指在无氧条件下,将糖类等有机物分解为不彻底的氧 化产物,释放出少量能量的过程。 2.反应过程(无氧条件下、在细胞溶胶中进行) 第一阶段:同需氧呼吸。 第二阶段:在不同酶的催化作用下,形成不同的产物。最常见的 产物是乳酸或乙醇。 (1)乙醇发酵。 ①反应式:
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需氧呼吸 问题导引 有氧运动被公认为是最好的健康减肥的方法。有氧运动是指人 体在氧气充分供应的情况下进行的体育锻炼。即在运动过程中,人 体吸入的氧气与需求相等,达到生理上的平衡状态。为什么说有氧 运动是最好的健康减肥方法? 提示 俗话说运动是生命之源,人的健康离不开运动,适量的运 动有利于身体状态的调整,有利于瘦身减肥。有氧运动是在氧气充 分供应的情况下进行的体育锻炼,能提高人体的新陈代谢速率,且 有机物能彻底氧化分解。
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(2)第二阶段(柠檬酸循环)。 ①场所:线粒体基质。 ②物质和能量变化:2分子丙酮酸分解(需要6H2O参与反应)产生6 分子CO2,释放少量能量,形成少量ATP。同时,氢也被释放出来。一 些特殊的分子携带氢原子进入下一阶段。
(3)第三阶段(电子传递链)。 ①场所:线粒体的内膜上。 ②物质和能量变化:特殊的分子所携带的氢和电子经过一系列物 质的传递,与6分子O2结合成12分子H2O,释放大量能量,形成大量 ATP,是产能最多的阶段。