2019-2020年高中生物 細胞呼吸產生能量與細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 細胞呼吸產生能量與細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,而是要經過一系列復雜的化學反應的。有氧呼吸的過程可以分為以下三個步驟： (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(這個還原態(tài)氫被傳遞氫的輔酶攜帶著),同時生成少量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,是因為動物進行呼吸作用時,首先利用糖元(動物淀粉)作為呼吸基質,把它轉變成為葡萄糖,然后葡萄糖在無氧條件下進行分解而生成乳酸,所以這個過程稱為糖酵解。 糖酵解的過程主要分為下列兩步： ①葡萄糖經過兩次磷酸化,并且發(fā)生異構化以后,轉變成1,6二磷酸果糖。這就是說,一個六碳化合物變成帶有兩個磷酸的化合物。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磷酸丙糖——磷酸二羥丙酮和磷酸甘油醛。這兩者可以互相轉化,處于平衡狀態(tài)。當磷酸甘油醛進一步轉化而被消耗掉的時候,磷酸二羥丙酮也就跟著轉變?yōu)榱姿岣视腿?參加到以后的反應中去。 由磷酸甘油醛轉變?yōu)榱姿岣视退岬臅r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變?yōu)楸岬姆磻幸采葾TP。 在由葡萄糖到丙酮酸的整個過程中,能位是逐步下降的,但只有上述這兩個反應的能位下降較大,足以生成ATP。其他反應則只有微小的下降,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重要的中轉站。在有氧條件下,它就進入三羧酸循環(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)的最初中間產物是檸檬酸,因為檸檬酸是一種三羧基酸,所以這個過程叫做三羧酸循環(huán),也叫檸檬酸循環(huán)。 三羧酸循環(huán)的簡化過程是：丙酮酸在經過氧化(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相結合,再次進入三羧酸循環(huán)。這樣下去,循環(huán)不已。每一分子葡萄糖經過糖酵解生成兩分子丙酮酸,然后這兩個丙酮酸氧化脫羧,各進入三羧酸循環(huán),共產生六分子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候,也形成一分子ATP。 在三羧酸循環(huán)的整個過程中,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,就可以推動這個循環(huán)繼續(xù)進行下去。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.與呼吸有關的幾個概念 (1)呼吸強度(呼吸速率) 它是指一定溫度下，單位重量的產品進行呼吸時所吸入的氧氣或釋放二氧化碳的毫克數或毫升數，單位通常用O2或CO2 mg(mL)/(hkg)(鮮重)來表示。是表示呼吸作用進行快慢的指標。由于無氧呼吸不吸入O2，一般用CO2生成的量來表示更確切。呼吸強度高，說明呼吸旺盛，消耗的呼吸底物(糖類、蛋白質、脂肪、有機酸)多而快，儲藏壽命不會太長。 (2)呼吸商(呼吸系數RQ) 它是指產品呼吸過程中釋放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。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。當無氧呼吸時，吸入的氧少，RQ>1，RQ值越大，無氧呼吸所占的比例越大。RQ值還與儲藏溫度有關。同種水果，不同溫度下，RQ值也不同，如茯苓夏橙0～25 ℃時RQ為1左右，而38 ℃為1.5。這表明高溫下可能存在有機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生的、除了維持生命活動以外而散發(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。由于測定呼吸熱的方法極其復雜，果蔬儲藏運輸時，常采用測定呼吸速率的方法間接計算它們的呼吸熱。 當大量產品采后堆積在一起或長途運輸而缺少通風散熱裝置時，由于呼吸熱無法散出，產品自身溫度升高，進而又刺激了呼吸，放出更多的呼吸熱，加速產品腐敗變質。因此，儲藏中通常要盡快排除呼吸熱，降低產品溫度；但在北方寒冷季節(jié)，環(huán)境溫度低于產品要求的溫度時，產品利用自身釋放的呼吸熱進行保溫，防止冷害和凍害的發(fā)生。 （4）呼吸溫度系數 在生理溫度范圍內，溫度升高10 ℃時呼吸速率與原來溫度下呼吸速率的比值即溫度系數，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，表示呼吸速率增加了1～1.5倍，該值越高，說明產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，在儲藏中應嚴格控制溫度，即維持適宜而穩(wěn)定的低溫，是搞好儲藏的前提。 （5）呼吸高峰 在果實的發(fā)育過程中，呼吸強度隨發(fā)育階段的不同而不同。果實幼小時呼吸強度高，以后隨著果實成熟的過程而下降。當果實進入成熟期時，有些果蔬，呼吸強度驟然升高，達到高峰(稱呼吸高峰)后，隨后呼吸下降，果實衰老死亡，伴隨呼吸高峰的出現，體內的代謝發(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，這一現象被稱為呼吸躍變。另一類果蔬進入成熟期呼吸強度不提高，一直保持低水平，呼吸強度在采后一直下降，直至衰老死亡，這類果蔬被稱為非躍變型果實。