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高一生物教案 从化学能到生物能

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2012-08-13

B号瓶中的酵母菌进行的呼吸方式是有氧呼吸。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,同时释放出大量能量的过程,称为有氧呼吸。A号瓶中的酵母菌进行的呼吸方式是无氧呼吸。无氧呼吸不需要大气中的氧。

绝大多数的动物和植物都需要进行有氧呼吸,所以必须生活在氧气充足的条件下。几种专营体内寄生的动物进行无氧呼吸,如蛔虫、猪肉绦虫等。部分微生物也必须进行无氧呼吸才能生存,这种微生物的代谢类型被称为专性厌氧,除了书上的两种微生物外,还有甲烷杆菌、链球菌等。

2.细胞呼吸的主要场所——线粒体 要点提炼

酵母菌的两种呼吸方式:①有氧呼吸时产物是CO2和H2O,并有大量能量释放;②无氧呼吸产物是酒精和CO2,释放少量能量。

线粒体,最早发现这种细胞器是1857年利用光学显微镜在昆虫的肌肉细胞中看到的一种颗粒状结构,直到1897年Benda才把这种线状和颗粒状结构称为线粒体。在光学显微镜下,线粒体成颗粒状或短杆状,横径约0.2~1 μm,长约2~8 μm,相当于一个细菌的大小。 全析提示

线粒体的形态与其名称来历有关,线粒体在光学显微镜下呈线状和颗粒状。

线粒体在电镜下呈双层膜结构,内膜向内腔折叠形成嵴,嵴的形成增加了线粒体内膜的面积。线粒体内膜中蛋白质的含量比外膜多得多,完成有氧呼吸第三阶段过程的所有的酶都分布在内膜上。第二阶段的酶在线粒体基质中。

线粒体是有氧呼吸的主要场所,它的主要使命是为各种生命活动提供能量,所以在能量代谢旺盛的细胞中,线粒体的数量就比较多,如心肌细胞与骨骼肌细胞相比较,心肌细胞消耗的能量比骨骼肌细胞多,所以心肌细胞中的线粒体数量比骨骼肌多,而且每个线粒体中嵴的数量也比骨骼肌中多。 要点提炼

有氧呼吸有关的酶分布在基质(第二阶段)和内膜(第三阶段)上。

线粒体为生命活动提供能量,所以需要能量多的细胞内的线粒体数量多。

在线粒体中有少量的DNA和RNA,线粒体在细胞中可以进行自我增殖,如细胞从低能量代谢转到高能量代谢时,线粒体的数量就会增加,所以线粒体在遗传上不完全依赖于细胞核,有一定独立性。 全析提示[Ks5u.com]

线粒体称为半自主性细胞器,是因为:①增殖不与细胞同步;②能够自主合成部分蛋白质。

3.细胞呼吸的过程

(1)有氧呼吸是高等动物和植物细胞进行呼吸作用的主要形式,因此,通常所说的呼吸作用就是指有氧呼吸。细胞进行有氧呼吸的主要场所是线粒体。

氧化的有机物最多的是葡萄糖(约占全部的70%)。如果选择适当的催化剂使葡萄糖燃烧,一步就被氧化成CO2和水,而在细胞中葡萄糖的氧化是要经过许多步骤才产生CO2和水的。

有氧呼吸的全过程可分为三个阶段: 要点提炼

物质在细胞内氧化分解最大特点是:要经过一系列复杂的化学反应,逐步释放出来的。

第一阶段:1分子葡萄糖分解为2分子的丙酮酸(C3H4O3),同时产生少量的氢和少量的能量,这些能量能产生2分子ATP。这个过程是在细胞质基质中进行的。

C6H12O6 2C3H4O3+4[H]+2ATP 第一阶段可称为:葡萄糖的分解。

第二阶段:丙酮酸经过一系列的反应,分解成二氧化碳和氢,同时释放出少量能量,这些能量能产生2分子ATP。这个阶段是在线粒体基质中进行的。

2C3H4O3+6H2O 6CO2+20[H]+2ATP 第二阶段可称为:丙酮酸的彻底分解。

第三阶段:前两个阶段产生的氢,经过一系列反应,与氧结合成水,同时释放大量的能量,这些能量能产生34分子ATP。这个过程是在线粒体内膜(嵴)上进行的。 第三阶段可称为:水的产生。

24[H]+6O2 12H2O+34ATP

以葡萄糖为底物的细胞呼吸的总反应式是:

C6H12O6+6O2+6H2O 6CO2+12H2O+能量 全析提示

总反应式两侧的水不可以约掉,因为不是在一个阶段中参与的反应。

综合上述每氧化1摩尔葡萄糖,生成6摩尔的二氧化碳和12摩尔的水,同时生成38摩尔ATP。每氧化1摩尔葡萄糖释放出来的总能量是2870 kJ,其中只有1161 kJ转移至ATP的高能磷酸键上,能量转变效率只有40%左右,其余部分(1709 kJ)的能量就以热能形式散失掉了。

(2)无氧呼吸

无氧呼吸也包括许多类型,但它们有一个共同的特点,氧气不参与反应,并且呼吸底物只是部分地被氧化,所以最终形成的产物有酒精、乳酸等。 左栏中的一组数据是一定要掌握的。

第一阶段:1分子葡萄糖分解为2分子的丙酮酸(C3H4O3),同时产生少量的氢和少量的能量,这些能量能产生2分子ATP。这个过程是在细胞质基质中进行的。

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