课程内容:
《ATP的主要来源——细胞呼吸》
细胞的能量“通货”是ATP。ATP分子高能磷酸键中能量的主要来源是呼吸作用。由于呼吸作用是在细胞内进行的,因此也叫细胞呼吸。
细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解,生成二氧化碳或其他产物,释放出能量并生成ATP的过程。
细胞呼吸的方式
细胞呼吸是否需要氧?生物在有氧和无氧条件下是否都能进行细胞呼吸呢?
酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下,酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳和水;在无氧条件下,酵母菌通过细胞呼吸产生酒精,还产生少量的二氧化碳。
科学家通过大量的实验证实,细胞呼吸可分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。
有氧呼吸
对于绝大多数生物来说,有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式,这一过程必须有氧的参与。有氧呼吸的主要场所是线粒体。线粒体具有内、外两层膜,内膜的某些部位向线粒体的内腔折叠形成嵴,嵴使内膜的表面积大大增加。嵴的周围充满了液态的基质。线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。
有氧呼吸最常利用的物质是葡萄糖,其反应式可以简写成:
有氧呼吸的全过程十分复杂,可以概括地分为三个阶段,每个阶段的反应都有相应的酶催化。
第一个阶段是,1分子的葡萄糖分解成2分子的丙酮酸,产生少量的【H】,并且释放出少量的能量。这一阶段不需要氧的参与,是在细胞质基质中进行的。
第二个阶段是,丙酮酸和水彻底分解成二氧化碳和【H】,并释放出少量的能量。这一阶段不需要氧的参与,是在线粒体基质中进行的。
第三个阶段是,上述两个阶段产生的【H】,经过一系列的反应,与氧结合形成水,同时释放出大量的能量。这一阶段需要氧的参与,是在线粒体内膜上进行的。
概括地说,有氧呼吸是指细胞在氧的参与下,通过多种酶的催化作用,把葡萄糖等有机物彻底氧化分解,产生二氧化碳和水,施放能量,生成许多ATP的过程。同有机物在生物体外的燃烧相比,有氧呼吸具有不同的特点:有氧呼吸是在温和的条件下进行的;有机物中的能量是经过一系列的化学反应逐步释放的;这些能量有相当一部分储存在ATP中。
无氧呼吸
除酵母菌以外,还有许多种细菌和真菌能够进行无氧呼吸。此外,马铃薯块茎、苹果果实等植物器官的细胞以及动物骨骼肌的肌细胞等,除了能够进行有氧呼吸,在缺氧条件下也能进行无氧呼吸。一般地说,无氧呼吸最常利用的物质也是葡萄糖。
无氧呼吸的全过程,可以概括地分为两个阶段,这两个阶段需要不同酶的催化,但都是在细胞质基质中进行的。第一个阶段与有氧呼吸的第一个阶段完全相同。
第二个阶段是,丙酮酸在不同酶的催化作用下,分解成酒精和二氧化碳,或者转化成乳酸。
无论是分解成酒精和二氧化碳或者是转化成乳酸,无氧呼吸都只在第一阶段释放出少量的能量,生成少量ATP。葡萄糖分子中的大部分能量则存留在酒精或乳酸中。
无氧呼吸的反应式可以概括为以下两种:
酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫做发酵。产生酒精的叫做酒精发酵;产生乳酸的叫做乳酸发酵。
请你参照有氧呼吸的概念,用准确而简练的语言概括无氧呼吸的定义,并尝试设计一个比较有氧呼吸和无氧呼吸异同点的简明表解。
细胞呼吸原理的应用
请你分析下面的资料,了解细胞呼吸的原理在生活和生产中的应用。
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孙老师
女,中教高级职称
市优秀教师,优秀班主任,骨干教师,先进工作者,所撰写的论文多次获省优秀论文一等奖。