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6CO2+12H2O+能(2)无氧呼吸是指生活细胞在无氧条件下,把某些有机物分解成为不彻底的氧化产物(酒精、乳酸等),同时释放出部分能量的过程。有氧呼吸是由无氧呼吸进化来的。植物中的无氧呼吸主要产生酒精,动物组织无氧呼吸主要产生乳酸。如苹果、香蕉贮藏久了产生的酒味,便是酒精发酵的结果;胡萝卜、甜菜块根在储藏时也会产生乳酸。一般将微生物的无氧呼吸统称为发酵。需要指出的是,发酵工业上所说的发酵,并非完全是无氧的,如醋酸发酵就是需要氧的。反应式可写为:1葡萄糖2***酸2乙醛2乙醇+2ATP+2CO2+2H2ONADH+HNAD+酒精发酵(酵母菌):乳酸发酵(乳酸菌):1葡萄糖2***酸2乳酸+2ATP+2H2O长时间的无氧呼吸对植物有较大影响:无氧呼吸释放的能量少,要依靠无氧呼吸释放的能量来维持生命活动的需要就要消耗大量的有机物,以至呼吸基质很快耗尽;无氧呼吸生成氧化不彻底的产物,如酒精、乳酸等。这些物质的积累,对植物会产生毒害作用;无氧呼吸产生的中间产物少,不能为合成多种细胞组成成分提供足够的原料。(图4-3)(1)为植物生命活动提供能量(2)中间产物是合成重要有机物质的原料(3),糖酵解、三羧酸循环和戊糖磷酸途径。不管是有氧呼吸或无氧呼吸,糖的分解都必须先经过糖酵解阶段,形成***酸,然后才分道扬镳。还有一种葡萄糖在细胞质内进行的直接氧化降解的酶促反应过程称为戊糖磷酸途径。在正常情况下,植物细胞里葡萄糖降解主要是通过糖酵解和三羧酸循环,戊糖磷酸途径所占的比重较小(一般只占百分之几到三十之间)。但这两种途径在葡萄糖降解中所占的比例,随植物的种类、器官、年龄和环境而异。-3呼吸作用的意义学****必备欢迎下载学****必备欢迎下载学****必备欢迎下载以葡萄糖的氧化为例,呼吸作用可分为三个部分:糖酵解;三羧酸循环和氧化磷酸化。(1)糖酵解指葡萄糖在无氧条件下被酶降解成***酸,并释放能量的过程。也称为EMP途径。包括一系列反应,都在细胞质中发生,而且不需要氧。这一过程可以分为以下两步(图4-4):第一步是1分子葡萄糖经过两次磷酸化,而形成1分子的1,6-二磷酸果糖,这一过程要消耗2分子的ATP;第二步是1分子的1,6-二磷酸果糖,在有关酶的催化作用下,最终形成2分子的***酸,并将2分子的氧化型辅酶Ⅰ(NAD+)还原成2分子的还原型辅酶Ⅱ(NADH),这一过程生成2分子的ATP。总反应式:2***酸+2ATP+2NADH+2H++2H2O葡萄糖+2ADP+2Pi+2NAD+在缺氧情况下,NADH就去还原乙醛成乙醇,或还原***酸为乳酸。无氧呼吸释放二氧化碳,说明呼吸底物在此过程中也被氧化,但是氧化作用所需要的氧是来自组织内的含氧物质,即水分子和被氧化的糖分子中得到的,因此无氧呼吸也称分子内呼吸。如果氧气充足,则***酸就完全氧化形成水和二氧化碳。(2)三羧酸循环糖酵解的产物***酸,在有氧条件下进入线粒体,首先***酸氧化脱羧,与辅酶A结合成为活化的乙酰辅酶A(乙酰CoA),再通过一个包括三羧酸和二羧酸循环而逐步氧化分解,最终形成水和二氧化碳并释放能量的过程。发生在在线粒体基质中。这一循环过程的最初中间产物是柠檬酸,而柠檬酸是一种三羧基酸,所以这个过程叫做三羧酸循环,也叫做Krebs循环或柠檬酸循环(图4-5)。图4-4糖酵解的过程图4-5三羧酸循环学****必备欢迎下载学****必备欢迎下载学****必备欢迎下载概括地说,这一过程一共发生了5次脱氢,其中4次脱出的氢都被NAD+携带着,形成NADH,另一次则被黄酶(FAD)携带着,形成还原型黄酶(FADH2),并形成2分子ATP。各种细胞的呼吸作用都有三羧酸循环;三羧酸循环是最经济和最有效率的氧化系统。其特点和意义如下:①该途径不需要通过糖酵解,对葡萄糖进行直接氧化,生成的NADPH也可能进入线粒体,通过氧化磷酸化作用生成ATP。②产生大量的NADPH,为细胞的各种合成反应提供主要的还原力。NADPH作为主要的供氢体,为脂肪酸、固醇、等的合成,***盐、亚***盐的还原以及氨的同化等反应所必需。③为合成代谢提供原料。(3)氧化磷酸化在这一过程中,NADH中的H传递给了FAD,于是NADH被氧化成NAD+,而FAD则被还原成FADH2。FADH2中的H2则分离成游离的氢离子(H+)和电子(e):图4-6氧化磷酸化FADH2→FAD+2H++2e电子e可以在多种细胞色素中按顺序传递,最终传递给氧,再加上由FADH2游离出来的H+,最终生成H2O。这一过程中,H+和e在各传递体中依次传递,共同构成了一条链,因此叫做细胞呼吸电子传递链,或简称为呼吸链。在电子传递过程中,因为氧化NADH和FADH2而释放出的能量形成了ATP,并且这一氧化作用与磷酸化作用总是偶联在一起的,所以这一过程叫做氧化磷酸化(图4-6)。(4)呼吸作用产生的ATP统计1分子葡萄糖经过呼吸作用产生的ATP统计:糖酵解底物水平的磷酸化己糖分子活化产生2NADH4ATP(细胞质)-2ATP(细胞质)4或6ATP(线粒体)***酸脱羧2NADH6ATP(线粒体)三羧酸循环底物水平磷酸化产生6NADH产生2FADH22ATP(线粒体)18ATP(线粒体)4ATP(线粒体)总计36或38ATP在氧化磷酸化过程中,1分子NADH彻底被氧化,需要发生3次磷酸化,生成3分子的ATP;1分子的FADH2彻底被氧化,则生成2分子的ATP。×1023个分子,所以,每氧化1mol的葡萄糖,则生成6mol的二氧化碳和6mol的水,并生成38mol的ATP。在标准状态(是指作用物的质量浓度为1mol/L、、温度为25?℃的状态)下,1molADP形成1molATP,,那么,38个ATP就需要1161kJ的能量。每氧化1mol葡萄糖释放出来的能量是2870kJ,其中只有1161kJ被保留在ATP中,它们可供细胞生命活动利用。这就是说,有氧呼吸的能量转换效率约为40%左右,其余的能量则以热能的形式散失或作他用。(1)ADP和NADP+在光合和呼吸中可共用。(2)光合C3途径与呼吸PPP途径基本上正反反应,中间产物可交替使用。(3)光合释放O2→呼吸;呼吸释放CO2→(1)呼吸作用的指标①呼吸速率:又称呼吸强度,是最常用的生理指标。通常以单位时间内单位鲜重或干重植物组织或原生质释放的CO2②呼吸商:(.)又称呼吸系数,同一植物组织在一定时间内所释放的CO2与所吸收的O2的量(体积或摩尔数)的比值。它表示呼吸底物的性质及氧气供应状态的一种指标。.=释放的CO2/吸收O2的量呼吸底物是各种有机物,有机物来源于食物,最终来源于光合作用。氨基酸和脂肪酸的氧化,都首先转化为某种中间代谢物,再进入糖酵解或三羧酸循环。氨基酸氧化需先脱氨,再进入呼吸代谢途径。脂肪酸氧化需转化为乙酰CoA,再进入三羧酸循环。底物类型不同,.=1;富含氢的脂肪、蛋白质<1;含氧较多的有机酸>1。呼吸商的大小与呼吸底物的性质关系密切,根据呼吸商的大小可大致推测呼吸底物的类型。生物材料的呼吸商也往往来自多种呼吸底物的平均值。氧气对呼吸商影响也很大,如无氧条件下发生的酒精发酵,只有CO2释放,无O2的吸收,。(2)内部因素对呼吸速率的影响不同植物具有不同的呼吸速率,一般是生长快的植物呼吸速率也快。同一植株的不同器官或组织,呼吸速率也有很大差异。一般来说,***官>营养器官;生长旺盛>生长缓慢;幼嫩器官>年老器官;种子内,胚>胚乳(3)外界条件对呼吸速率的影响①温度:最适温度:25~35℃,而且呼吸最适温度>光合最适温度最低温度:0℃左右(冬小麦:0℃~-7℃,松树针叶:-25℃)最高温度:35~45℃在0—35℃,温度系数(Q10)~②氧气:氧气浓度<20%时,呼吸开始下降;氧气浓度在10%~20%时,有氧呼吸为主;氧气浓度<10%;无氧呼吸出现并逐步增强,有氧呼吸迅速下降。把无氧呼吸停止进行的最低氧含量(10%左右)称为无氧呼吸的消失点。氧浓度过高,对植物有毒害;氧浓度过低,无氧呼吸增强,产生酒精中毒,消耗体内养料过多。③CO2:CO2浓度增高,呼吸受抑;CO2>5%时,明显抑制;土壤积累CO2可达4%~10%,④水分:干燥种子,呼吸很微弱;吸水后迅速增加,所以种子含水量是制约种子呼吸强弱的重要因素。整体植物的呼吸速率,随着植物组织含水量的增加而升高。⑤机械损伤:造成的称伤呼吸。(1)呼吸作用与作物栽培对于板结的土壤及时进行松土透气,可以使根细胞进行充分的有氧呼吸,从而有利于根系的生长和对无机盐的吸收。此外,松土透气还有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖,这能够促使这些微生物对土壤中有机物的分解,从而有利于植物对无机盐的吸收。水稻的根系适于在水中生长,这是因为水稻的茎和根能够把从外界吸收来的氧气通过气腔运送到根部各细胞,而且与旱生植物相比,水稻的根也比较适应无氧呼吸。但是,水稻根的细胞仍然需要进行有氧呼吸,所以稻田需要定期排水。如果稻田中的氧气不足,水稻根的细胞就会进行酒精发酵,时间长了,酒精就会对根细胞产生毒害作用,使根系变黑、腐烂。学****必备欢迎下载学****必备欢迎下载学****必备欢迎下载(2)呼吸作用与粮食贮藏种子是有生命的有机体,不断进行着呼吸作用。呼吸速率快,会引起有机物的大量消耗;呼吸放出的水分,又会使粮堆湿度增大,粮食“出汗”,呼吸加强;呼吸放出的热量,又使粮温增高,反过来又促使呼吸增强,最后导致发热霉变,使粮食变质变量。因此,在贮藏过程中,必须降低呼吸速率,确保贮粮安全。经分析,种子本身呼吸增高不大,主要是种子上附着的微生物,它们在75%相对湿度中可迅速繁殖。所以,粮食安全贮藏,首先要晒干。(3)呼吸作用与果蔬贮藏果蔬贮藏不能干燥,因为干燥会造成皱缩,失去新鲜状态,但柑橘、白菜、菠菜等贮藏前可轻度干燥,以减少呼吸。果蔬贮藏也应采取降低氧浓度或降低温度的原理。现在常用“自体保藏法”来贮藏果蔬,其原理是在密闭环境里,利用果蔬本身呼吸释放出的二氧化碳,达到高浓度后抑制呼吸作用,以延长贮藏时间。(4)呼吸作用的其他应用较深的伤口里缺少氧气,破伤风芽孢杆菌适合在这种环境中生存并大量繁殖。所以,伤口较深或被锈钉扎伤后,患者应及时请医生处理。选用“创可贴”等敷料包扎伤口,既为伤口敷上了药物,又为伤口创造了疏松透气的环境、避免厌氧病原菌的繁殖,从而有利于伤口的痊愈。酵母菌是兼性厌氧微生物。酵母菌在适宜的通气、温度和pH等条件下,进行有氧呼吸并大量繁殖;在无氧条件下则进行酒精发酵。醋酸杆菌是一种好氧细菌。在氧气充足和具有酒精底物的条件下,醋酸杆菌大量繁殖并将酒精氧化分解成醋酸。谷氨酸棒状杆菌是一种厌氧细菌。在无氧条件下,谷氨酸棒状杆菌能将葡萄糖和含氮物质(如尿素、硫酸铵、氨水)合成为谷氨酸。谷氨酸经过人们的进一步加工,就成为谷氨酸钠──味精。有氧运动是指人体细胞充分获得氧的情况下所进行的体育锻炼。人体细胞通过有氧呼吸可以获得较多的能量。相反,百米冲刺和马拉松长跑等无氧运动,是人体细胞在缺氧条件下进行的高速运动。无氧运动中,肌细胞因氧不足,要靠乳酸发酵来获取能量。因为乳酸能够刺激肌细胞周围的神经末梢,所以人会有肌肉酸胀乏力的感觉。[典型例题]?() 、低氧浓度和高乙烯浓度 、高氧浓度和无乙烯 、高二氧化碳浓度和无乙烯 、无乙烯和高二氧化碳浓度答案:C解析:贮藏果实应降低呼吸强度,呼吸作用包括有氧呼吸和无氧呼吸,为使两种呼吸强度都降低,应选较低氧气浓度,而不是无氧或高氧浓度,同时应选高CO2浓度,才能有效的阻止呼吸作用的进行。乙烯是催熟剂,所以应选无乙烯的条件。,哪一种化合物会在哺乳动物的肌肉组织中积累() B.***酸 :A学****必备欢迎下载学****必备欢迎下载学****必备欢迎下载解析:哺乳动物无氧呼吸的产物是乳酸,而不是酒精和CO2,***酸是呼吸作用的中间产物,也不会在肌肉组织中积累。() :B解析:水淹导致植物死亡的原因是根系缺乏氧气,主要进行无氧呼吸。第一,无氧呼吸释放的能量少,要依靠无氧呼吸释放的能量来维持生命活动的需要就要消耗大量的有机物,以至呼吸基质很快耗尽。第二,无氧呼吸生成氧化不彻底的产物,如酒精、乳酸等。这些物质的积累,对植物会产生毒害作用。第三,无氧呼吸产生的中间产物少,不能为合成多种细胞组成成分提供足够的原料。。蓖麻油的分子式是C57H101O9,如它是呼吸底物并完全被氧化,C57H101O9+O2→CO2+H2O,呼吸商是() :C解析:将该反应式配平,即为4C57H101O9+311O2=228CO2+202H2O,呼吸商为228/311=。(BD)ABCD答案:BD解析:A,小白鼠是恒温动物,当环境温度升高时,维持体温所需的能量减少,有氧呼吸强度下降,耗氧量下降。B,酵母菌是兼性厌氧型生物,在氧浓度较低时,进行无氧呼吸,随氧浓度的升高,无氧呼吸强度下降。当氧浓度到达一定值时,开始进行有氧呼吸,符合曲线。C,此图表示的是“光合午休现象”,而“光合午休现象”只发生于夏季晴朗的中午。D,番茄种子萌发时,由于呼吸产生能量,分解有机物,所以干重在减少。当长出叶片开始光合时,合成有机物,干重又开始增加。() :D解析:呼吸商是呼吸作用所放出的CO2的摩尔数或体积与所吸收的O2的摩尔数或体积之比。呼吸商的大小主要取决于呼吸底物的碳、氢、氧的比,由于不同氨基酸的碳、氢、氧的比不同,所以呼吸商不定。,这些氧气可供宇航员血液中多少血糖分解,大约使多少能量储存在ATP中?() ,28675kJ ,28657kJ ,46440kJ ,46440kJ学****必备欢迎下载学****必备欢迎下载学****必备欢迎下载答案:C解析:根据有氧呼吸反应式,葡萄糖与氧气的比是1:6,240mol氧气能分解40mol葡萄糖,每mol葡萄糖分解时会将1161KJ的能量储存在ATP中,40mol葡萄糖分解时会将46440KJ的能量储存在ATP中。,只适用于有氧呼吸的是() ***酸 :C解析:无氧呼吸和有氧呼吸都产生ATP、***酸和CO2,而只有有氧呼吸产生H2O。[智能训练]: (),脂肪是主要的能量来源。: () ,降低呼吸的环境条件是: () ,高CO2,零上低温 ,高O2,零下低温 ,高CO2,零上低温 ,无CO2,? () : () .***醛C.******、蛋白质、脂肪在代谢过程中可以互相转化的枢纽是 () B.***酸氧化 ,若有CO2放出,则可推断此过程一定() ,可以通过无氧呼吸获得少量能量。这时葡萄糖被分解为() ,1molATP转化为ADP释出能量31kJ,lmol葡萄糖生物氧化时,脱下的H在线粒体内氧化生成36molATP,若在线粒体外氧化则生成38moIATP。那么,细菌和动物利用葡萄糖进行有氧呼吸的能量利用率分别为 () %和36% %和34% %和41% %和39%,肌肉内产生乳酸,能在何处合成为糖元() ,食后血糖升高,必须贮存一定量糖以备不进食时的生理需要。糖元是糖的贮存形式,进食后过多的糖可在肝脏和肌肉等组织中合成糖元贮存起来,以免血糖浓度过高。肝糖元不仅可以从葡萄糖、果糖和半乳糖生成,还可以从甘油、乳酸和某些氨基酸等非糖物质合成。肝糖元可调节血糖浓度,当血糖高时,可在肝脏合成肝糖元;血糖低时,肝糖元则分解成葡萄糖以补充血糖,因此肝糖元对维持血糖的相对恒定十分重要。但肌糖元只能由葡萄糖生成,而不能直接分解为血糖。当肌肉活动剧烈时,肌糖元分解产生大量乳酸,除一部分可氧化供能外,大部分随血液循环到肝脏,通过糖异生转变成肝糖元或血糖。血糖经血循环送到肌肉等组织氧化或合成肌糖元贮存。这种肌糖元→血乳酸→肝糖元→血糖→肌糖元的循环过程,又称乳酸循环。,该鼠体内最先出现标记氧原子的是 () A.***酸 ***酸经TCA循环及呼吸链氧化时() ,均通过NAD+-磷酸葡萄糖需要() ,6-磷酸果糖 ,6- () ,主要以外源无机氧化物作为最终电子受体,称为 () ,这个特性与以下哪些特点有关?() ,不易烂根 ,细胞色素氧化酶仍保持一定的活性 ,该途径放出的氧可供根系呼吸用 ,() : () : () ()A.***,下列哪一项一般是不正确的(D) ,落叶树叶片比常绿树呼吸强度高 、,酚氧化酶氧化的底物贮存在 () ***呼吸的P/O比值是()