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呼吸作用
【学习目标】【重点、难点、知识点讲解】【本节小结】【典例讲解】【同步测试】
第二节 绿色植物的新陈代谢 四、呼吸作用
⒈呼吸作用的概念、方式
⒉呼吸作用的实质
⒊有氧呼吸的概念
⒋有氧呼吸的过程
⒌无氧呼吸的概念
⒍元氧呼吸的过程
⒎有氧呼吸和无氧呼吸的异同
⒏呼吸作用的生理意义
呼吸作用是物质妥解释放能量的过程,是所有的动物和植物都具有一项生命活动。植物的呼吸作用分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型,呼吸作用的过程是本部分知识的重点和难点。
一、有氧呼吸
有氧呼吸是生物最重要的呼吸方式。有氧呼吸的过程可分为三个阶段,从物质变化的角度来看,有氧呼吸是有机物脱去氢,脱下的氢与氧结合生成水(即氧化),又脱去二氧化碳,而分解成无机物;从能量变化的角度来看,有氧呼吸是在有机物逐步分解中,使贮存在有机物中的能量逐步转移到ATP中,一部分能量则以热能散失。有氧呼吸的过程是重要考点。
注意:①学习有氧呼吸的概念应抓住几个关键,第一,条件:主要是在线粒体中进行,需氧参加;第二,物质变化:有机物彻底分解成无机物;第三,能量变化:释放大量能量。这三者之间是必然联系的,线粒体中存在着大量的有氧呼吸酶,从而保证物质分解和能量释放的正常进行;氧气的参加,使有机物能够彻底地分解,在它彻底氧化时,使贮存的大量能量被释放出来,供生物体利用。
②有氧呼吸的过程可分为三个阶段,如右图:
第一阶段:葡萄糖初步分解。从物质变化方面看:第一,葡萄糖分解成丙酮酸;第二,产生少量[H]。从能量变化方面看,由于葡萄糖初步分解,释放少量能量,形成少量ATP。从图中我们可以看出,第一阶段不是在线粒体中进行,而是在细胞质的基质中进行。
第二阶段:丙酮酸彻底分解。从物质变化方面看:第一,丙酮酸分解产生CO2;第二,同时脱下剩下来的氢;从能量变化看,释放少量能量形成少量ATP。这一步发生在线粒体的基质中,因为基质中有大量有关的酶。
第三阶段:一方面前两个阶段脱下来的[H]经过一系列的物质的传递与氧结合成水;另一方面在传递氢的过程中,大量ATP形成。这一阶段是产能最多,需要许多酶的催化线粒体内膜折迭扩大了这些酶附着的面积,因此在酶集中处,形成基粒。这一阶段产生在线粒体的内膜。综上所述,我们可以看出线粒体是有氧呼吸的主要场所(考点之一),在线粒体内形成的ATP约占有氧呼吸全过程形成ATP总量的95%,所以称线粒体是各种生命活动的“动力工厂”。
二、无氧呼吸
绿色植物的呼吸作用以有氧呼吸为主,它是在有氧的条件下进行的。当生物体缺氧时,生物体可进行另一类的呼吸----无氧呼吸,无氧呼吸的过程是本部分知识的重点。无氧呼吸的全过程可分为两个阶段。第一阶段与有氧呼吸的第一阶段相同,第二阶段有两种不同情况,一种是在某些酶的作用下丙酮酸脱去一个CO2后,与第一阶段脱下的[H]结合,形成酒精,并产生少量的能量;另一种是有些植物因为细胞中酶的不同,丙酮酸直接与第一阶段脱下的[H]结合形成乳酸(如玉米的胚、马铃薯的块茎等),并产生少量能量。无氧呼吸进行的场所是细胞质基质。
注意:①对无氧呼吸概念的理解应抓住以下三点:第一,条件:不需要氧气,只要相应的酶;第二,物质变化:由于摧氧,葡萄糖不能彻底分解而产生酒精或乳酸等不彻底的氧化产物;第三,能量变化:由于产物中还贮存着许多能量(如酒精燃烧产热、乳酸中含营养),所以释能少。
②有少数植物的组织在有氧条件下也能进行无氧呼吸,如小麦、水稻、玉米等种子的胚发芽的早期。
③一些高等植物在通气不良时,也会诱发无氧呼吸,如苹果和梨贮存久了会产生酒味。
④一般陆生植物不能长时间靠无氧呼吸来维持正常的生命活动。因为无氧呼吸放能少,再者产生的酒精对细胞有毒害作用,如植物长时间淹水出现烂根现象。所以在作物栽培中要注意适量浇水,水多了要排水,要常松土,以便增加土壤的氧气,使根部呼吸作用能正常进行。
三、有氧呼吸和无氧呼吸的区别及联系
从呼吸作用的过程中不难发现两种呼吸的区别,但两种呼吸也有共同点,从物质和能量的变化来看,二者都是分解有机物释放能量(呼吸作用的实质),从过程来看两者呼吸类型的联系是从葡萄糖到丙酮酸这一步是完全相同的。本部分知识也是重要考点之一,出题多且难度大。为了便于理解列表如下。
| 呼吸类型 | 有氧呼吸 | 无氧呼吸 | |
| 区别 | 场所 | 先细胞质,后线粒体 | 细胞质 |
| 条件 | 需要相应的酶参加,最后需要氧气参加 | 不需氧,但需相应的酶参加 | |
| 物质变化 | 葡萄糖彻底分解产生CO2和H2O | 葡萄糖分解产生不彻底的氧化产物如酒精、乳酸等 | |
| 能量变化 | 释放大量能量,产生大量ATP | ||
| 反应式 | 酶 C6H12O6---→6CO2+6H2O+能量 |
酶 C6H12O6---→2C2H5OH+2CO2+能量 酶 C6H12O6---→2C3H6O3+能量 |
|
| 相同点 | 实质 | 分解有机物,释放能量 | |
| 联系 | 从葡萄糖到丙酮酸这一步的化学反应完全相同 | ||
四、呼吸作用的生理意义
矿呼吸作用能为植物体进行生命活动提供能量,呼吸作用释放能量的速度较慢,且是逐步分解的,因此适合于细胞利用。呼吸作用释放的能量,一部分转变成热能而散失掉了,另一部分以ATP形式贮存着。以后当ATP分解时,它贮存的能量就释放出来,供给植物体进行生命活动的需用。例如,植物体对于矿质营养的吸收,有机物的运输和合成、细胞分裂和生长、植物的生长和发育等等,无一不需要能量。任何活的细胞都在不停地进行呼吸作用,呼吸作用的停止就意味着细胞的死亡。应特别注意的是,呼吸作用产生的能量必须形成ATP和ATP的水解,才能用于各项生命活动。
呼吸作用在绿色植物的生命活动过程中时时刻刻地进行着,呼吸作用是分解物质释放能量的过程,属于异化作用。呼吸作用分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型,有氧呼吸和无氧呼吸的过程既有区别又有联系。呼吸作用的过程产生一系列的中间产物,这些中间产物很不稳定,成为进一步合成植物体内各种重要化合物的原料,也就是在植物体内有机物转变方面起着枢纽作用。呼吸作用是一个放能的过程,它逐步放出能量,一部分以热能的形式散失于环境中,其余的则转移到ATP中,为植物的各项生理活动利用。
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