指物質在細胞內的氧化分解,具體表現為氧的消耗和二氧化碳、水及三磷酸腺苷(ATP)的生成,又稱細胞呼吸。
其根本意義在于給機體提供可利用的能量。細胞呼吸可分為3個階段,在第1階段中,各種能源物質循不同的分解代謝途徑轉變成乙酰輔酶A。
在第2階段中,乙酰輔酶A(乙酰CoA)的二碳乙酰基,通過三羧酸循環(huán)轉變?yōu)镃O2和氫原子。在第3階段中,氫原子進入電子傳遞鏈(呼吸鏈),最后傳遞給氧,與之生成水;同時通過電子傳遞過程伴隨發(fā)生的氧化磷酸化作用產生ATP分子。
生物體主要通過脫羧反應產生CO2,即代謝物先轉變成含有羧基(-COOH)的羧酸,然后在專一的脫羧酶催化下,從羧基中脫去CO2。細胞中的氧化反應可以“脫氫”、“加氧”或“失電子”等多種方式進行,而以脫氫方式最為普遍,也最重要。
在細胞呼吸的第1階段中包括一些脫羧和氧化反應,但在三羧酸循環(huán)中更為集中。三羧酸循環(huán)是在需氧生物中普遍存在的環(huán)狀反應序列。
循環(huán)由連續(xù)的酶促反應組成,反應中間物質都是含有3個羧基的三羧酸或含有2個羧基的二羧酸,故稱三羧酸循環(huán)。因檸檬酸是環(huán)上物質,又稱檸檬酸循環(huán)。
也可用發(fā)現者的名字命名為克雷布斯循環(huán)。在循環(huán)開始時,一個乙?;砸阴?CoA的形式,與一分子四碳化合物草酰乙酸縮合成六碳三羧基化合物檸檬酸。
檸檬酸然后轉變成另一個六碳三羧酸異檸檬酸。異檸檬酸脫氫并失去CO2,生成五碳二羧酸α-酮戊二酸。
后者再脫去1個CO2,產生四碳二羧酸琥珀酸。最后琥珀酸經過三步反應,脫去2對氫又轉變成草酰乙酸。
再生的草酰乙酸可與另一分子的乙酰CoA反應,開始另一次循環(huán)。循環(huán)每運行一周,消耗一分子乙?;ǘ迹?,產生2分子CO2和4對氫。
草酰乙酸參加了循環(huán)反應,但沒有凈消耗。如果沒有其他反應消除草酰乙酸,理論上一分子草酰乙酸可以引起無限的乙酰基進行氧化。
環(huán)上的羧酸化合物都有催化作用,只要小量即可推動循環(huán)。凡能轉變成乙酰CoA或三羧酸循環(huán)上任何一種催化劑的物質,都能參加這循環(huán)而被氧化。
所以此循環(huán)是各種物質氧化的共同機制,也是各種物質代謝相互聯系的機制。三羧酸循環(huán)必須在有氧的情況下進行。
環(huán)上脫下的氫進入呼吸鏈,最后與氧結合成水并產生ATP,這個過程是生物體內能量的主要來源。呼吸鏈由一系列按特定順序排列的結合蛋白質組成。
鏈中每個成員,從前面的成員接受氫或電子,又傳遞給下一個成員,最后傳遞給氧。在電子傳遞的過程中,逐步釋放自由能,同時將其中大部分能量,通過氧化磷酸化作用貯存在ATP分子中。
不同生物,甚至同一生物的不同組織的呼吸鏈都可能不同。有的呼吸鏈只含有一種酶,也有的呼吸鏈含有多種酶。
但大多數呼吸鏈由下列成分組成,即:煙酰胺脫氫酶類、黃素蛋白類、鐵硫蛋白類、輔酶Q和細胞色素類。這些結合蛋白質的輔基(或輔酶)部分,在呼吸鏈上不斷地被氧化和還原,起著傳遞氫(遞氫體)或電子(遞電子體)的作用。
其蛋白質部分,則決定酶的專一性。為簡化起見,書寫呼吸鏈時常略去其蛋白質部分。
上圖即是存在最廣泛的NADH呼吸鏈和另一種FADH2呼吸鏈。圖中用MH2代表任一還原型代謝物,如蘋果酸。
可在專一的煙酰胺脫氫酶(蘋果酸脫氫酶)的催化下,脫去一對氫成為氧化產物M(草酰乙酸)。這類脫氫酶,以NAD+(煙酰胺腺嘌呤二核苷酸)或NADP+(煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸)為輔酶。
這兩種輔酶都含有煙酰胺(維生素PP)。在脫氫反應中,輔酶可接受1個氫和1個電子成為還原型輔酶,剩余的1個H+留在液體介質中。
NAD++2H(2H++2e)NADH+H+ NADP++2H(2H++2e)NADPH+H+ 黃素蛋白類是以黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)或黃素單核苷酸(FMN)為輔基的脫氫酶,其輔基中含核黃素(維生素B2)。NADH脫氫酶就是一種黃素蛋白,可以將NADH的氫原子加到輔基FMN上,在NADH呼吸鏈中起遞氫體作用。
琥珀酸脫氫酶也是一種黃素蛋白,可以將底物琥珀酸的1對氫原子直接加到輔基FAD上,使其氧化生成延胡索酸。FADH2繼續(xù)將H傳遞給FADH2呼吸鏈中的下一個成員,所以FADH2呼吸鏈比NADH呼吸鏈短,伴隨著呼吸鏈產生的ATP也略少。
鐵硫蛋白類的活性部位含硫及非卟啉鐵,故稱鐵硫中心。其作用是通過鐵的變價傳遞電子:Fe3++eFe2+。
這類蛋白質在線粒體內膜上,常和黃素脫氫酶或細胞色素結合成復合物。在從NADH到氧的呼吸鏈中,有多個不同的鐵硫中心,有的在NADH脫氫酶中,有的和細胞色素b及c1有關。
輔酶Q是一種脂溶性醌類化合物,因廣泛存在于生物界故又名泛醌。其分子中的苯醌結構能可逆地加氫還原成對苯二酚衍生物,在呼吸鏈中起中間傳遞體的作用。
細胞色素是一類以鐵卟啉(與血紅素的結構類似)為輔基的紅色或棕色蛋白質,在呼吸鏈中依靠鐵的化合價變化而傳遞電子:Fe3++eFe2+。目前,發(fā)現的細胞色素有 b、c、c1、aa3等多種。
這些細胞色素的蛋白質結構、輔基結構及輔基與蛋白質部分的連接方式均有差異。在典型的呼吸鏈中,其順序是b→c1→c→aa3→O2。
現在還不能把a和a3分開,而且只有aa3能直接被分子氧氧化,故將a和a3寫在一起并。
1、有氧呼吸:、有氧呼吸:有氧呼吸三階段反應式及場所在細胞質基質中發(fā)生有氧呼吸第一階段即:C6H12O6→2C3H4O3(丙酮酸)+4[H]+少量能量(2ATP) (每個箭頭上邊都加上酶,下同)在線粒體基質中發(fā)生有氧呼吸第二階段即:2C3H4O3+6H2O→6CO2+20[H]+少量能量(2ATP)在線粒體內膜發(fā)生有氧呼吸第三階段:24[H]+6O2→12H2O+大量能量(34ATP)總反應式 C6H12O6+6H2O+6O2→6CO2+12H2O+大量能量無氧呼吸:(兩階段都在在細胞質基質中進行)第一階段與有氧呼吸相同:C6H12O6→2丙酮酸(C3H4O3)+4[H]+少量能量第二階段丙酮酸轉化為酒精或者乳酸的過程中并不產生能量2丙酮酸(C3H4O3)+4[H]→2C3H6O3(乳酸)2丙酮酸(C3H4O3)+4[H]→2C2H5OH(酒精)+2CO2總反應式 C6H12O6→2C3H6O3(乳酸)+少量能量C6H12O6→2C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量2、光合作用光反應與暗反應的對比分析(從與光的關系,與溫度的關系,場所,必要條件,物質變化,能量變化等角度分析)①光反應 ②暗反應與光的關系①需要光參與反應 ②不需要光參與反應與溫度的關系①需要適宜的溫度 ②不需要適宜的溫度場所 ①類囊體薄膜上 ②葉綠體基質中條件 ①光、葉綠素 ②許多有關的酶物質變化 ①⒈水的光解 葉綠素2H2O————→4[H]+O2↑ 吸收光能 ⒉ATP的形成:酶ADP+Pi+能量——→ATP②⒈CO2被固定 酶CO2+C5—→2C3⒉CO2被還原成糖: 酶2C3+[H]———→C6H12O6 ATP→ADP+Pi能量變化①光能轉變成ATP中活躍的化學能 ②ATP中活躍的化學能轉變成C6H12O6中穩(wěn)定的化學能聯系①光反應的產物[H]是暗反應中CO2的還原劑;光反應形成的ATP為暗反應提供能量。
②暗反應產生的ADP和Pi為光反應形成ATP提供原料;暗反應繼續(xù)完成把無機物合成有機物,把能量貯存在有機物中的過程 總反應式 6CO2+12H2O→C6H12O6+6H2O+6O2 (箭頭上邊是光照,下邊是葉綠體)贊同20|評論(2)向TA求助回答者:cxhalxh來自團隊真我真朋友|六級采納率:68%擅長領域:數學生物學煙臺市參加的活動:暫時沒有參加的活動相關內容2011-3-25help~高中生物光合作用和呼吸作用的相關知識點有哪些?模擬了幾次。12010-12-30高中生物 細胞結構,微生物,光合作用,呼吸作用 ,基因工程,基礎知識。
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2.3生物體內ATP的來源ATP來源 反應式光合作用的光反應ADP+Pi+能量——→ATP化能合成作用有氧呼吸無氧呼吸其它高能化合物轉化(如磷酸肌酸轉化) C~P(磷酸肌酸)+ADP——→C(肌酸)+ATP2.4生物體內ATP的去向2.5光合作用的色素2.6光合作用中光反應和暗反應的比較比較項目 光反應 暗反應反應場所 葉綠體基粒 葉綠體基質能量變化 光能——→電能電能——→活躍化學能 活躍化學能——→穩(wěn)定化學能物質變化 H2O——→[H]+O2NADP+ + H+ + 2e ——→NADPHATP+Pi——→ATP CO2+NADPH+ATP———→(CH2O)+ADP+Pi+NADP++H2O反應物 H2O、ADP、Pi、NADP+ CO2、ATP、NADPH反應產物 O2、ATP、NADPH (CH2O)、ADP、Pi、NADP+ 、H2O反應條件 需光 不需光反應性質 光化學反應(快) 酶促反應(慢)反應時間 有光時(自然狀態(tài)下,無光反應產物暗反應也不能進行)2.7 C3植物和C4植物光合作用的比較C3植物 C4植物 光反應 葉肉細胞的葉綠體基粒 葉肉細胞的葉綠體基粒暗反應 葉肉細胞的葉綠體基質 維管束鞘細胞的葉綠體基質CO2固定 僅有C3途徑 C4途徑—→C3途徑2.8 C4植物與C3植物的鑒別方法方法 原 理 條件和過程 現象和指標 結 論生理學方法 在強光照、干旱、高溫、低CO2時,C4植物能進行光合作用,C3植物不能。密閉、強光照、干旱、高溫 生長狀況:正常生長或枯萎死亡 正常生長:C4植物枯萎死亡:C3植物形態(tài)學方法 維管束鞘的結構差異 過葉脈橫切,裝片①是否有兩圈花細胞圍成環(huán)狀結構②鞘細胞是否含葉綠體 是:C4植物否:C3植物化學。
細胞呼吸一、知識結構二、教學目的1.細胞呼吸的概念(C:理解)。
2.生物的有氧呼吸和無氧呼吸(C:理解)。3.細胞呼吸的意義(C:理解)。
三、重點和難點1.教學重點(1)有氧呼吸和無氧呼吸的知識。(2)呼吸作用的意義。
2.教學難點有氧呼吸和無氧呼吸的知識。四、教學建議在本節(jié)內容教學的一開始,教師首先要明確,呼吸作用是所有生物和活細胞的重要生理作用,不是宏觀的氣體交換過程,而是發(fā)生在每一個活細胞中的有機物的氧化分解、能量釋放并且生成高能化合物ATP的過程。
在教學過程中,要抓住如下一些關鍵問題,使復雜的知識變得容易理解。一是糖類、脂肪和蛋白質等有機物都富含能量,這些儲存的能量是來自光合作用中所固定的光能。
二是這些有機物只有在被氧化為更簡單一些的有機物或者是被徹底氧化為水和二氧化碳時,才能部分地或者全部地把儲存的能量釋放出來。三是釋放出來的能量或者是以熱能的形狀散失,或者是用來維持體溫的恒定,更重要的是必需有相當一部分的能量為ADP→ATP的轉化過程所捕獲,并儲存于ATP分子的高能磷酸鍵中,才能成為用于各種生命活動的“能量貨幣”。
四是完成能量的釋放和轉移的結構基礎分別是細胞質的基質和線粒體,以及相關的酶系統(tǒng)。五是在生物進化史上,遠古地球大氣缺氧,那時生物以無氧呼吸生活,隨著綠色植物的出現和繁盛,大氣中的氧氣增加,于是以有氧呼吸生活的生物占了主導地位,同時細胞質內有了專門用于有氧呼吸的細胞器——線粒體。
但是仍保留有無氧呼吸的能力。六是用比較的方法討論無氧呼吸和有氧呼吸的過程及其區(qū)別。
也許先介紹微生物的發(fā)酵(酒精發(fā)酵和乳酸發(fā)酵),再講有氧呼吸,最后指出高等動植物體內的無氧呼吸,更能順理成章。七是總結細胞呼吸作用的生理意義。
另外,對于高中學生來說,應當指出無論是無氧呼吸還是有氧呼吸,都是氧化還原反應。氧化,不在于有無分子氧參加,失電子為氧化,得電子則為還原。
指出這點,可以使學生理解起來更容易一些,并且和化學基礎知識相結合。 五、復習題 參考答案一、1.(╳);2.(╳)。
二、1.(D);2.(D)。三、提示:相同點是丙酮酸徹底氧化分解成為二氧化碳和水,全過程釋放較多的能量。
不同點是丙酮酸分解成為酒精和二氧化碳,或者轉化成為乳酸,全過程釋放較少的能量。旁欄思考題 蘋果在儲藏過程中進行無氧呼吸產生了酒精,所以聞起來有酒味。
六、參考資料 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氫(這個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。
高中《生物》(必修)課本中談到的有氧呼吸的三步化學反應,就是指這三個步驟。 (一)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(圖3-9):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)榱姿岣视腿瑓⒓拥揭院蟮姆磻腥ァ?/p>
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。 (二)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。
細胞呼吸 指物質在細胞內的氧化分解,具體表現為氧的消耗和二氧化碳、水及三磷酸腺苷(ATP)的生成,又稱細胞呼戲。
其根本意義在于給機體提供可利用的能量。細胞呼吸可分為3個階段,在第1階段中,各種能源物質循不同的分解代謝途徑轉變成乙酰輔酶A。
在第2階段中,乙酰輔酶A(乙酰CoA)的二碳乙酰基,通過三羧酸循環(huán)轉變?yōu)镃O2和氫原子。在第3階段中,氫原子進入電子傳遞鏈(呼吸鏈),最后傳遞給氧,與之生成水;同時通過電子傳遞過程伴隨發(fā)生的氧化磷酸化作用產生ATP分子。
生物體主要通過脫羧反應產生CO2。
細胞的結構和功能教學目標使學生了解原核細胞和真核細胞的區(qū)別。
理解真核細胞的細胞膜、細胞器和細胞核的結構和功能。理解細胞膜的結構特點和功能特性,物質出入細胞的三種方式和細胞核中染色質和染色體相互轉化的動態(tài)關系。
通過學習真核細胞的亞顯微結構和功能,培養(yǎng)學生識圖能力和繪圖的技能。在指導學生學習細胞微觀結構時,培養(yǎng)和發(fā)展學生抽象思維能力和對微觀世界的空間想象能力。
3.通過學習真核細胞結構和功能的統(tǒng)一,一個細胞是一個有機的統(tǒng)一整體,對學生進行適應、整體等生命科學觀點和辯證唯物主義基本觀點的教育。通過學習比較原核細胞和真核細胞的區(qū)別和地球上絕大多數生物是真核生物這一事實,使學生樹立生物進化觀點。
重點、難點分析1.細胞膜的結構和功能以及物質出入細胞的三種方式是教學重點。學好細胞膜結構和功能知識,對后續(xù)章節(jié)的學習影響較大。
細胞膜知識是學習植物水分代謝、礦質代謝、光合和呼吸作用以及動物新陳代謝的基礎。細胞膜的結構特點和功能特性與細胞的物質交換、能量轉換、信息傳遞、激素調節(jié)等都有密切關系。
2.教材中提及的七種細胞器,應把線粒體、葉綠體列為重點。這兩種細胞器與細胞能量轉換關系密切。
線粒體和葉綠體結構和功能的知識是學習呼吸作用和光合作用的基礎。此外,內質網、核糖體、液泡在細胞的生命活動中具有重要生理作用。
內質網是網狀的膜結構系統(tǒng),對細胞內的各種生化反應、物質運輸起重要作用;核糖體是合成蛋白質的細胞器,與后面章節(jié)的蛋白質代謝,蛋白質生物合成都有密切關系;液泡對植物的滲透吸水有明顯影響。高爾基體和中心體都較靠近細胞核。
應提醒學生注意它們在動植物細胞中的存在情況和生理作用,為后面學習動植物細胞的有絲分裂奠定基礎。3.細胞核的結構和功能是教學重點,染色質和染色體的形態(tài)變化是學習細胞分裂,掌握細胞分裂各期特點的基礎。
上述知識的掌握關系到生物遺傳變異的學習。4.細胞膜具有一定的流動性、細胞膜的功能特性、物質出入細胞的主動運輸方式;線粒體、葉綠體和內質網等微觀結構;染色質和染色體在細胞增殖周期中相互轉化的過程等是教學難。
要讓學生理解細胞膜具有一定的流動性的結構特點,必須與細胞膜的功能密切聯系,要講清楚細胞膜的成分和結構層次。正是由于構成細胞膜的磷脂分子和蛋白質分子排列、分布的疏密程度不同,不均勻性以及作為骨架的磷脂雙分子層的遷移、自轉、水平運動等特點,加之蛋白質載體的特異性,才能保證細胞膜具有選擇透過性。
主動運輸需要載體,還需要消耗細胞內新陳代謝所釋放的能量。至于能量的來源、產生的過程,在后面學習呼吸作用、能量代謝時還要介紹,這里點到為止即可。
線粒體、葉綠體、內質網等細胞器都是在電鏡下才能觀察到的微觀結構,學生缺乏感性認識,教師應盡量運用掛圖、模型等直視手段和豐富生動的教學語言以加強教學效果。染色體這個名詞,學生聽說過,有的同學較熟悉,但較少知道染色質。
教師要強調,染色體和染色質是同一物質在不同時期的不同形態(tài)不同名稱而已。至于為什么有這種相互轉變的動態(tài)變化,有何生物學意義,教師可略加介紹。
最后應指出,染色體的形態(tài)變化,在連續(xù)分裂的細胞中才會發(fā)生。教學過程設計一、本課題的參考課時為三課時。
二、第一課時:1.本節(jié)教學以細胞結構與功能的統(tǒng)一作為教學主線、突出細胞膜、各細胞器、細胞核結構和功能的統(tǒng)一。讓學生在了解細胞各部分生理功能的基礎上,去理解與功能相適應的種種形態(tài)、結構特點,從而認識細胞和生物體結構與功能統(tǒng)一是生物經歷漫長時間進化的結果。
本節(jié)學習的是細胞的亞顯微結構,要使這些平時看不見、摸不著的、枯燥又乏味的知識能讓學生學得進去,學得有興趣。要求教師從實際出發(fā),從直觀著手、善于啟發(fā)誘導、充分調動學生的學習積極性和主動性。
2.引言:上節(jié)課我們學習了細胞的化學成分,知道構成細胞的每一種化合物都有其重要的生理功能,但是,任何一種化合物都不能單獨地完成某一種生命活動。打個比方,電視機的零部件各有各的作用,但任何一個零件并不具備收看電視的功能,只有當這些部件進行組裝、調試后才能顯示電視機功能。
同樣道理,當這些化合物按照一定的方式有機地組織起來,形成一種結構——細胞,才能表現出細胞和生物體的生命現象。細胞就是這些物質最基本的結構形式。
細胞雖然很微小,但卻有非常精細的結構和復雜的自控功能,因此,活細胞能夠進行一切生命活動。根據細胞結構和特點的復雜程度的不同,可將細胞分為原核細胞和真核細胞兩大類。
展示原核細胞模式圖和真核細胞亞顯微結構圖,教師稍加提示,由學生得出原核細胞和真核細胞的主要區(qū)別。針對真核細胞亞顯微結構圖指出,初中階段使用過的光學顯微鏡,對細胞膜和細胞內的細微結構是分辨不出來的。
近代,由于電子顯微鏡的運用,將細胞放大兒子、幾萬、幾十萬倍后,我們在電鏡下觀察到的是細胞亞顯微結構。教師強調我們所學的細胞是真核細胞,我們要學習的細胞結構是亞顯微結構。
讓學生觀察、辨認植物或動物細胞的亞顯微結構圖。
細胞呼吸一、知識結構二、教學目的1.細胞呼吸的概念(C:理解)。
2.生物的有氧呼吸和無氧呼吸(C:理解)。3.細胞呼吸的意義(C:理解)。
三、重點和難點1.教學重點(1)有氧呼吸和無氧呼吸的知識。(2)呼吸作用的意義。
2.教學難點有氧呼吸和無氧呼吸的知識。四、教學建議在本節(jié)內容教學的一開始,教師首先要明確,呼吸作用是所有生物和活細胞的重要生理作用,不是宏觀的氣體交換過程,而是發(fā)生在每一個活細胞中的有機物的氧化分解、能量釋放并且生成高能化合物ATP的過程。
在教學過程中,要抓住如下一些關鍵問題,使復雜的知識變得容易理解。一是糖類、脂肪和蛋白質等有機物都富含能量,這些儲存的能量是來自光合作用中所固定的光能。
二是這些有機物只有在被氧化為更簡單一些的有機物或者是被徹底氧化為水和二氧化碳時,才能部分地或者全部地把儲存的能量釋放出來。三是釋放出來的能量或者是以熱能的形狀散失,或者是用來維持體溫的恒定,更重要的是必需有相當一部分的能量為ADP→ATP的轉化過程所捕獲,并儲存于ATP分子的高能磷酸鍵中,才能成為用于各種生命活動的“能量貨幣”。
四是完成能量的釋放和轉移的結構基礎分別是細胞質的基質和線粒體,以及相關的酶系統(tǒng)。五是在生物進化史上,遠古地球大氣缺氧,那時生物以無氧呼吸生活,隨著綠色植物的出現和繁盛,大氣中的氧氣增加,于是以有氧呼吸生活的生物占了主導地位,同時細胞質內有了專門用于有氧呼吸的細胞器——線粒體。
但是仍保留有無氧呼吸的能力。六是用比較的方法討論無氧呼吸和有氧呼吸的過程及其區(qū)別。
也許先介紹微生物的發(fā)酵(酒精發(fā)酵和乳酸發(fā)酵),再講有氧呼吸,最后指出高等動植物體內的無氧呼吸,更能順理成章。七是總結細胞呼吸作用的生理意義。
另外,對于高中學生來說,應當指出無論是無氧呼吸還是有氧呼吸,都是氧化還原反應。氧化,不在于有無分子氧參加,失電子為氧化,得電子則為還原。
指出這點,可以使學生理解起來更容易一些,并且和化學基礎知識相結合。 五、復習題 參考答案一、1.(╳);2.(╳)。
二、1.(D);2.(D)。三、提示:相同點是丙酮酸徹底氧化分解成為二氧化碳和水,全過程釋放較多的能量。
不同點是丙酮酸分解成為酒精和二氧化碳,或者轉化成為乳酸,全過程釋放較少的能量。旁欄思考題 蘋果在儲藏過程中進行無氧呼吸產生了酒精,所以聞起來有酒味。
六、參考資料 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氫(這個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。
高中《生物》(必修)課本中談到的有氧呼吸的三步化學反應,就是指這三個步驟。 (一)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(圖3-9):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?/p>
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。 (二)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。
概念:
活細胞利用氧,將有機物分解成二氧化碳和水,并且將儲存在有機物中的能量釋放出來.供給生命活動的需要,這個過程叫作呼吸作用。
呼吸作用的表達式:
有機物(儲存著能量)+氧氣→二氧化碳+水+能量
呼吸作用的場所:
生物體的所有活細胞在生命活動中都要消耗能量,細胞中的線粒體是呼吸作用的主要場所,是細胞中的能量轉換器。
呼吸作用的意義:
呼吸作用是生物體獲得能量的主要方式。
影響呼吸作用的外界因素:
溫度、水分、氧氣和二氧化碳濃度是影響呼吸作用的主要因素。
(1)溫度:溫度對呼吸作用的強度影響最大。溫度升高,呼吸作用加強;溫度過高,呼吸作用減弱。
(2)水分:植物含水量增加,呼吸作用加強。
(3)氧氣:在一定范同內,隨著氧氣濃度的增加,呼吸作用顯著加強。
(4)二氧化碳:二氧化碳濃度大大超出正常值時,抑制呼吸作用。在儲藏蔬菜、水果、糧食時采取低溫、干燥、充加二氧化碳等措旌,可延長儲藏時間。
ATP的主要來源——細胞呼吸
*細胞呼吸:有機物在細胞內經過一系列氧化分解,生成CO2或其他產物,釋放能量并生成ATP過程
細胞呼吸方式
*有氧呼吸與無氧呼吸比較
場所 產物
有氧呼吸 細胞質基質、線粒體(主要) CO2,H2O,能量
無氧呼吸 細胞質基質 CO2,酒精(或乳酸)、能量
化學反應式
有氧呼吸 C6H12O6→6CO2+12H2O能量
無氧呼吸 C6H12O6→2C3H6O3+少量能量
C6H12O6→2C2H5OH+2CO2+少量能量
過程
有氧呼吸
第一階段:1分子葡萄糖分解為2分子丙酮酸和少量[H],釋放少量能量(細胞質基質)
第二階段:丙酮酸和水徹底分解成CO2和[H],釋放少量能量( 線粒體基質)
第三階段:[H]和O2結合生成水,大量能量,線粒體內膜
無氧呼吸
第一階段:同有氧呼吸
第二階段:丙酮酸在不同酶催化作用下,分解成酒精和CO2或轉化成乳酸
細胞呼吸原理應用:
1包扎傷口,選用透氣消毒紗布,抑制細菌有氧呼吸
2酵母菌釀酒:選通氣,后密封。先讓酵田菌有氧呼吸,大量繁殖,再無氧呼吸產生酒精
3花盆經常松土:促進根部有氧呼吸,吸收無機鹽等
4稻田定期排水:抑制無氧呼吸產生酒精,防止酒精中毒,爛根死亡
5提倡慢跑:防止劇烈運動,肌細胞無氧呼吸產生乳酸
6破傷風桿菌感染傷口:須及時清洗傷口,以防無氧呼吸
第四節(jié) 能量之源__光與光合作用
一 捕獲光能的色素
*活細胞所需能量的最終源頭是太陽能;流入生態(tài)系統(tǒng)的總能量為生產者固定的太陽能
捕獲光能的色素
葉綠體的結構
二 光合作用的原理和應用
*光合作用是指綠色植物通過葉綠體,利用光能,把CO2和H2O轉化成儲存能量的有機物,并且釋放出O2的過程。
光合作用探究歷程
18C中期,人們認為只有土壤中水分構建植物,未考慮空氣作用
1771年,英國普利斯特利實驗證實植物生長可以更新空氣,未發(fā)現光的作用
1779年,荷蘭英格豪斯多次實驗驗證,只有陽光照射下,只有綠葉更新空氣,但未知釋放該氣體的成分。
1785年,明確放出氣體為O2,吸收的是CO2
1845年,德國梅耶發(fā)現光能轉化成化學能
1864年,薩克斯證實光合作用產物除O2外,還有淀粉
1939年,美國魯賓卡門利用同位素標記法證明光合作用釋放的O2來自水。
光合作用的過程
*光反應(一定需要光)
場所:葉綠體類囊體薄膜,
過程:(1)水的光解2H2O→ [H]+O2↑
(2)ATP的形成ADP+Pi+能量→ATP
*暗反應(有沒有光都可以進行)
場所:葉綠體基質
產物:糖類等有機物和五碳化合物
過程:(1)CO2的固定:C5+CO2→2C3
(2)C3的還原:
(3)C5的再生:
*聯系:光反應階段與暗反應階段既區(qū)別又緊密聯系,是缺一不可的整體,光反應為暗反應提供[H]和ATP。
光合作用原理的應用
空氣中CO2濃度,土壤中水分多少,光照長短與強弱,光的成分及溫度高低等,都是影響光合作用強度的外界因素:可通過適當延長光照,增加CO2濃度等提高產量。
化能合成作用
*自養(yǎng)生物:可將CO2、H2O等無機物合成葡萄糖等有機物,如綠色植物,硝化細菌(化能合成)
*異養(yǎng)生物:不能將CO2、H2O等無機物合成葡萄糖等有機物,只能利用環(huán)境中現成的有機物來維持自身生命活動,如許多動物。
有氧呼吸:
第一階段:C?H??O?→2丙酮酸+2ATP+4[H](在細胞質中)
第二階段:丙酮酸+6H?O→6CO?+20[H]+2ATP(線粒體基質中)
第三階段:24[H]+6O?→12H?O+34ATP(線粒體內膜中)
第一階段 1摩爾葡萄糖在酶的催化下分解為2摩爾丙酮酸和4摩爾[H],并釋放少量能量(部分以熱能的形式散失,部分用于合成2ATP),場所為細胞質基質;
第二階段 2摩爾丙酮酸和6摩爾水在酶的催化下生成6摩爾二氧化碳和20摩爾[H],并釋放少量能量(部分以熱能的形式散失,部分用于合成2ATP),場所為線粒體基質;
第三階段 24摩爾[H和6摩爾氧氣在酶的催化下生成水,并釋放大量能量(部分以熱能的形式散失,部分用于合成34ATP),場所為線粒體內膜。
無氧呼吸:
第一階段:C?H1?O?→2丙酮酸+2ATP+4[H](細胞質基質)
第二階段:2丙酮酸→2酒精+2CO?+能量(細胞質基質)或2丙酮酸→2乳酸+能量(細胞質基質)
擴展資料:
有氧呼吸以分子氧(O?)為最終電子受體,無氧呼吸 以無機氧化物為最終電子受體,發(fā)酵 以有機物為最終電子受體。酵母釀酒、同型乳酸發(fā)酵、異型乳酸發(fā)酵等都是屬于發(fā)酵的范疇,而不是無氧呼吸。
依然進行三羧酸循環(huán),還原輔酶依然經過氧化呼吸鏈,只不過最終的電子受體不是氧氣,而是無機氧化物罷了。其它過程幾乎和有氧呼吸一樣,并且最后產能較有氧呼吸少。簡單的說,并不是沒有利用分子氧的氧化就是無氧呼吸。
無氧呼吸原理的應用:
(1)作物栽培要及時松土透氣,利用根系的有氧呼吸,促進水和無機鹽的吸收;稻田需定期排水,否則會因根進行無氧呼吸產生大量酒精而對細胞有毒害作用,使根腐爛。
(2)提倡有氧運動的原因之一是不因為會 因為劇烈運動,使細胞無氧呼吸積累過多的乳酸而使肌肉酸脹無力。
(3)饅頭、面包的過程中利用酵母發(fā)面使面包饅頭變得松軟可口。
無氧呼吸原理的應用:
(1)選用“創(chuàng)可貼”、透氣的紗布包扎傷口,為傷口創(chuàng)造透氣的環(huán)境,避免厭氧病原菌的繁殖,利于傷口愈合。
(2)酵母菌、既可以進行有氧呼吸,又可進行無氧呼吸。有氧時,進行有氧呼吸,大量繁殖;無氧時,進行無氧呼吸,產生酒精或食醋。所以生產中,在控制通氣的情況下,可生產各種酒食醋等。
(3)豆腐乳的制作是利用了真菌的無氧呼吸發(fā)酵生成多種營養(yǎng)物質的原理。
參考資料來源:搜狗百科——細胞呼吸
有氧呼吸:第一階段,1分子的葡萄糖分解成2分子的丙酮酸,釋放少量能量,產生少量【H】.(氧化型輔酶轉化成還原性輔酶)不需要氧氣參與,在細胞質中進行.
第二階段:丙酮酸和水徹底分解成二氧化碳和【H】,并釋放少量能量.這一階段不需要氧氣參與,在線粒體基質中進行.
第三階段:上述兩個階段產生的【H】,經過一系列的反應,與氧結合生成水,同時釋放大量能量.這一階段需要氧氣參與,在線立體內膜上進行.
整個過程都需要酶的參與.
無氧呼吸:只是把丙酮酸分解成乳酸,或酒精和二氧化碳.
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