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1、2019-2020年高中生物细胞呼吸产生能量与细胞呼吸的过程有氧呼吸备课资料苏教版1.有氧呼吸的过程在呼吸作用的过程中,葡萄糖分子并不是像燃烧那样一下子就氧化成二氧化碳和水,而是要经过一系列复杂的化学反应的。有氧呼吸的过程可以分为以下三个步骤：(1)糖酵解：将一分子葡萄糖分解成两分子丙酮酸,并且发生氧化(脱氢)和生成少量ATP。(2)三羧酸循环：丙酮酸彻底分解为二氧化碳和还原态氢(这个还原态氢被传递氢的辅酶携带着),同时生成少量ATP。(3)氧化磷酸化：氢(氢离子和电子)被传递给氧以生成水,并且放出大部分的能量,以生成ATP。2.糖酵解糖酵解名称的由来,是因为动物进行
2、呼吸作用时,首先利用糖元(动物淀粉)作为呼吸基质,把它转变成为葡萄糖,然后葡萄糖在无氧条件下进行分解而生成乳酸,所以这个过程称为糖酵解。糖酵解的过程主要分为下列两步：①葡萄糖经过两次磷酸化,并且发生异构化以后,转变成1,6二磷酸果糖。这就是说,一个六碳化合物变成带有两个磷酸的化合物。这一过程要消耗两分子ATP。②1,6二磷酸果糖是不稳定的化合物,它在醛缩酶的作用下,很容易分解成为两个磷酸丙糖——磷酸二羟丙酮和磷酸甘油醛。这两者可以互相转化,处于平衡状态。当磷酸甘油醛进一步转化而被消耗掉的时候,磷酸二羟丙酮也就跟着转变为磷酸甘油醛,参加到以后的反应中去。由磷酸甘油醛转变
3、为磷酸甘油酸的时候,脱出的氢被氧化型辅酶Ⅰ(NAD)携带着,成为还原型辅酶Ⅰ(NADH2)。在这个氧化过程中放出的能量被ATP携带着。以后在磷酸烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸的反应中也生成ATP。在由葡萄糖到丙酮酸的整个过程中,能位是逐步下降的,但只有上述这两个反应的能位下降较大,足以生成ATP。其他反应则只有微小的下降,不足以生成ATP。因此,一分子1,6二磷酸果糖实际上可以形成两分子丙酮酸,共得到四分子ATP,但在糖酵解的开始阶段用掉了两分子ATP,所以一分子葡萄糖经过糖酵解净得两分子ATP。糖酵解的过程可以概括如下：丙酮酸是呼吸过程中的一个重要的中转站。在有氧条件下,
4、它就进入三羧酸循环在无氧条件下,它被NADH2还原成为乳酸,或者在脱去羧基(放出CO2)以后转变成为乙醛,乙醛再被还原成为乙醇。这就是无氧呼吸的过程。3.三羧酸循环三羧酸循环的最初中间产物是柠檬酸,因为柠檬酸是一种三羧基酸,所以这个过程叫做三羧酸循环,也叫柠檬酸循环。三羧酸循环的简化过程是：丙酮酸在经过氧化(脱氢)和脱羧(放出CO2)以后,生成乙酰辅酶A(乙酰CoA)。乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合形成柠檬酸(C6),柠檬酸脱水成为乌头酸,乌头酸加水再形成异柠檬酸。然后,异柠檬酸氧化脱羧形成α酮戊二酸(C5),α酮戊二酸再氧化脱羧形成琥珀酸(C4),琥珀酸经过脱氢氧化,最终
5、成为草酰乙酸。草酰乙酸可以再与乙酰辅酶A相结合,再次进入三羧酸循环。这样下去,循环不已。每一分子葡萄糖经过糖酵解生成两分子丙酮酸,然后这两个丙酮酸氧化脱羧,各进入三羧酸循环,共产生六分子CO2。在三羧酸循环中,一共发生五次脱氢,其中四次脱出的氢被NAD携带着,另一次(从琥珀酸)脱出的氢被黄酶(FAD)携带着,以后在氧化磷酸化过程中被氧化成为水。另外,在酮戊二酸氧化脱羧而生成琥珀酸的时候,也形成一分子ATP。在三羧酸循环的整个过程中,只有丙酮酸被彻底分解,其他的酸是不被彻底分解的,所以它们只要有少量存在,就可以推动这个循环继续进行下去。其他的酸就像工厂里的传送带一样,把
6、丙酮酸分子向前传送,并且逐步分解。4.与呼吸有关的几个概念(1)呼吸强度(呼吸速率)它是指一定温度下，单位重量的产品进行呼吸时所吸入的氧气或释放二氧化碳的毫克数或毫升数，单位通常用O2或CO2mg(mL)/(h·kg)(鲜重)来表示。是表示呼吸作用进行快慢的指标。由于无氧呼吸不吸入O2，一般用CO2生成的量来表示更确切。呼吸强度高，说明呼吸旺盛，消耗的呼吸底物(糖类、蛋白质、脂肪、有机酸)多而快，储藏寿命不会太长。(2)呼吸商(呼吸系数RQ)它是指产品呼吸过程中释放CO2和吸入O2的体积比。RQ=VCO2/VO2，RQ的大小与呼吸底物和呼吸状态(有氧呼吸、无氧呼吸)有
7、关。以葡萄糖为底物的有氧呼吸，如公式所示，RQ＝6molCO2／6molO2＝1。①以含氧高的有机酸为底物的有氧呼吸，RQ>1，如：草酸2C2H2O4+O24CO2+2H2O,RQ=4molCO2／1molO2＝4>1。②以含碳多的脂肪酸为底物的有氧呼吸，RQ<1，如：硬脂酸甘油酯，C18H36O2+26O218CO2+18H2O，RQ=18molCO2/26molO2＝0.69<1。RQ值也与呼吸状态即呼吸类型有关。当无氧呼吸时，吸入的氧少，RQ>1，RQ值越大，无氧呼吸所占的比例越大。RQ值还与储藏温度有关。同种水果，不同温度下，RQ值也不同，如
