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1、运动与细胞呼吸,第四节 细胞呼吸,区别呼吸、 呼吸运动、 细胞呼吸,呼吸全过程图解,外界空气,呼吸：人体必须不断地吸取外界的氧和呼出体内的二氧化碳。这种人体与外界进行气体交换的过程叫呼吸。,呼吸运动：胸廓有节律的扩大和缩小叫呼吸运动。,糖类等有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，最终生成无机物或小分子有机物，释放出能量并生成ATP的过程。,细胞呼吸(呼吸作用/生物氧化)的概念：,光,常温,ATP.NADH,高温,细胞的呼吸是在常温下进行的，所产生的能量有一部分储存在ATP中，其余的则转化为热能。 葡萄糖中含有很多能量。每个ATP分子中的能量大约是1个葡萄糖分子中能量的1%。 但葡萄糖在身体中利用
2、率并不是100%，1个葡萄糖分子可以合成大约30个的ATP，这也就是说，细胞中葡萄糖的能量利用率大约是30%，高利用率（而汽车引擎对汽油的利用率也只是25%）,细胞呼吸就是糖的氧化,共性：碳氧化为CO2，氢氧化成H2O,细胞呼吸就是糖的氧化,6CO2+6H2O+能量,C6H12O6+6O2,糖分子失去氢原子,氧分子获得氢原子,这种氢原子的得失(电子的得失)就是氧化还原作用，葡萄糖分子被氧化，氧分子被还原。,细胞呼吸是一系列有控制的氧化还原反应。,一、,需氧呼吸：必须有氧参加,厌氧呼吸：无氧条件下发生,细胞呼吸的方式,需氧呼吸,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
3、，产生CO2和H2O，释放能量，生成许多ATP的过程。,1、概念：,2、发生场所：,内膜酶 基质酶,细胞溶胶、线粒体（主要）,3、阶段：,第一阶段,第二阶段,第三阶段,基质 嵴,内膜,细胞溶胶,CO2,有氧呼吸,总反应式： C6H12O6 6O 2 6H2O 6CO2 12H2O 能量 三个步骤 1、C6H12O6 2C3H4O3+4H 2、2C3H4O3 6H2O 6CO220H 3、6O2+24H12H2O,酶,(又称“氧化磷酸化”)： 6O2阶段产生的24H 12H2O26ATP,三、需氧呼吸全过程分三个阶段：,(又称“糖酵解”)： C6H12O6 42ATP CH3CCOOH,在细胞质
4、溶胶中,在线粒体基质中,2CH3COCOOH6H2O 6CO2202ATP,在线粒体内膜上,(又称柠檬酸循环)：,第一阶段: 糖酵解,过程：1葡萄糖2丙酮酸,场所：细胞溶胶,2丙酮酸,1葡萄糖,六碳的链被分为 2个三碳的链,形成2ATP,葡萄糖中的一部分 氢原子变成2NADH NADH:还原型辅酶I,是一种特殊的核苷酸 NAD+:氧化型辅酶I,能量：葡萄糖中绝大部分的化学能仍存在于丙酮酸中，部分进入2个ATP中。,反应式：,C-C-C,NAD+,NADH+H+,CO2,第二阶段: 柠檬酸循环,(丙酮酸),（C酸）,C酸,C酸,丙酮酸中氢原子 变成4NADH+H+ 和个FADH2 NADH:还原
5、型辅酶I, 一种特殊核苷酸 NAD+:氧化型辅酶I FADH2:还原型黄酶,一种特殊核苷酸， FAD氧化型黄酶,6H2O,第二阶段: 柠檬酸循环（三羧酸循环）,场所：线粒体 基质、嵴,过程： 2丙酮酸+6H2O 6CO2,2丙酮酸中氢原子变成8NADH+H+ 和2FADH2,2CH3COCOOH6H2O 6CO2202ATP,能量：2丙酮酸中的稳定的化学能释放出来，部分进入2ATP中。,反应式：,2CH3COCOOH6H2O 8NAD 2FAD +2ADP+2Pi 6CO28NADH +H+ + 2FADH2 2ATP,场所：线粒体内膜,线粒体内膜的功能定位,第三阶段：电子传递链中水的形成,第
6、三阶段：电子传递链中水的形成,电子传递链在内膜中,由3个蛋白质复合体组成(每个有一种以上电子传递体) ,10NADH+10H+2FADH2的H和电子被电子传递体接受并传递,产生26ATP, H与O 2结合成12H2O,第三阶段：电子传递链中水的形成,过程：,能量：NADH、FADH2中的活跃的化学能转移到26个ATP中，成为可直接利用的能量。,每个NADH经过电子传递链后，可形成2-3个ATP 每个FADH2经过电子传递链后，可形成1-2个ATP,需氧呼吸,从糖酵解到电子传递链中水的形成，这一系列反应都只能在有氧气存在的条件下发生，所以称为需氧呼吸（aerobic respiration）。,
7、能量释放,能量转移,能量利用,C6H12O6 6O 2 6H2O,6CO 2 12H2O,需氧呼吸怎样进行？,C6H12O6,6CO2,12H2O,线粒体,细胞溶胶,第二阶段,第一阶段,第三阶段,细胞溶胶,主要是葡萄糖,丙酮酸 NADH、H+,2ATP,丙酮酸、 H2O,6CO2、 8NADH、8H+ FADH2,2ATP,NADH、H+ FADH2、 O2,H2O,26ATP,注意：进入线粒体分解的是丙酮酸，而不是葡萄糖,需氧呼吸三个阶段的比较,暂时缺氧状态下的活细胞，还能进行细胞呼吸吗？,活细胞可以在无氧或缺氧条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物不彻底地氧化分解成为乙醇或乳酸等，同时
8、释放较少能量,这个过程叫-厌氧呼吸或无氧呼吸。 例人和动物及植物缺氧时.,当我们长时间举着东西，或运动量过大时，我们的身体往往会有酸软乏力的感觉，其实，这就是因为我们的肌肉得不到足够的氧气进行需氧呼吸，这时的肌肉细胞就不得不通过厌氧呼吸来取得更多能量的结果,最常见的厌氧呼吸类型是： 乳酸发酵和乙醇发酵(微生物),在一杯温开水中加入一大勺糖和一小包酵母，进行搅拌。将这个杯子中的液体倒入透明的玻璃瓶或矿泉水瓶内，再往瓶内加一些温开水。将一个小气球挤瘪后套在瓶口。将瓶子放在教室内窗台上，每天观察瓶中的情况，看看瓶中的液体会不会冒出气泡，气球会不会胀大。,乙醇发酵,有时，当水果堆放久了会有酒味产生，这
9、是因为果肉中进行了乙醇发酵。 当水果堆太久或放得太密集，果肉就会发酵产生酒精。 C6H12O6+2ADP+2Pi=2C2H5OH+2CO2+2ATP,葡萄糖,乙醇,进行乙醇发酵的微生物主要是酵母菌,制作面包、酿酒都离不开酵母菌。酵母菌在面团中进行乙醇发酵产生二氧化碳可以将面团发起。,细胞核 细胞壁,乙醇发酵,在无氧或缺氧条件下，葡萄糖不能充分水解，葡萄糖经过糖酵解形成丙酮酸后，便形成乙醛和CO2，乙醛再被NADH还原成乙醇,乙醇发酵,2NAD +,乳酸发酵,在无氧或缺氧条件下，葡萄糖不能充分水解，葡萄糖经过糖酵解形成丙酮酸后，如果在乳酸脱氢酶的催化下，就会被NADH还原成乳酸。,特别注意：对于
10、人或高得动植物体，我们又称厌氧呼吸为无氧呼吸，但对于微生物我们称为发酵。但对于工业上的发酵也不一定全都是无氧的，比如醋酸发酵就是需要氧的。,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。,需氧呼吸与厌氧呼吸的区别与联系,细胞溶胶,葡萄糖,丙酮酸,无O2,酒精+CO2+少量能量,酶,乳酸+少量能量,酶,有O2,细胞溶胶、 线粒体（主要）,细胞溶胶,需氧、酶等,不需氧、需酶,较 多,较 少,两者第一阶段相同即都将葡萄糖分解成丙酮酸（糖酵解）,都分解有机物、释放能量,不同生物在缺氧条件下的呼吸作用,厌氧呼吸,厌氧呼吸,厌氧呼吸,厌氧呼吸,厌氧呼吸,
11、酒精发酵,C3H6O3、少量能量,C3H6O3 、少量能量,C3H6O3、少量能量,C3H6O3、少量能量,C2H5OH、CO2、少量能量,乳酸发酵,C2H5OH、CO2、少量能量,C3H6O3、少量能量,厌氧呼吸的生理意义：,在无氧或缺氧条件下，细胞利用这种 呼吸作用可以快速地利用葡萄糖产生 ATP，在短时间内维持生命，增强生物 适应短时无氧条件的能力,细胞呼吸是细胞代谢的中心,2019/2/27,39,细胞在正常情况下利用糖类作为呼吸过程中能量的来源，但在特殊的情况下也可以利用脂肪或蛋白质这两类物质的分解产物，其中单糖和甘油进入糖酵解；脂肪酸和氨基酸主要进入柠檬酸循环。,发生在活细胞中，有
12、多种酶的参与和调控； 在温和条件下进行（体温、生理pH）； 是一个复杂的氧化还原过程，包括电子转移和质子的转移； 能量的释放是逐步的，并以ATP的形式储存和传送。,生物氧化的特点：,细胞呼吸的意义,为生物体的各项生命活动提供能量（ATP）,主要能源物质,呼吸作用过程中所产生的一些中间产物，为体内其他物质的合成提供了原料（碳骨架） 细胞内有机物的生物合成和分解都是以细胞呼吸为中心.,1、温度 主要是温度影响酶的活性。 2、O2 缺氧导致无氧呼吸，产生的酒精对生物有毒害（使蛋白质变性）。 3、CO2 CO2浓度上升抑制呼吸作用。 4、H2O 代谢强度与水含量有关。,呼吸速率的影响因素,（1）温度,根据温度对呼吸强度的影响原理，在生产实践中，储藏蔬菜和水果时应降低 温度以减少呼吸消耗，延长保鲜时间。,（2）氧气：,在浓度较低时，无氧呼吸则增高， 短时间和局部的无氧呼吸对植物的伤害不大，但无氧呼吸时间过长，植物也会死亡。,（3）CO2,CO2是呼吸作用的产物，对细胞呼吸有抑制作用，实验证明，在CO2浓度升高到1%-10%时，呼吸作用明显被抑制。 据此原理，在蔬菜、水果的保鲜中，增加CO2浓度也具有良好的效果。,储存环境最基本的要求：低温、低湿、低氧,（4）H2O,