第32讲 细胞呼吸的探索历程和过程
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第32讲细胞呼吸的探索历程和过程
本讲考纲细化:
1.细胞呼吸(Ⅱ)
(1)说出有氧呼吸概念、过程与场所(2)说出无氧呼
吸概念、过程与场所
细胞呼吸和光合作用属于细胞代谢,是高考的必考点。细胞代谢的学习模型
如下:
根据反应物和生成物可以将新陈代谢过程进行如下分类:
我们先来看细胞呼吸的发现历程:
无氧呼吸的发现过程:
1.1810年,法国化学家吕萨克发现在酿酒过程中:葡萄糖→酒精+CO2+能量。
2. 1857年,法国微生物学家巴斯德通过显微镜观察,发现酒精发酵是由于酵母细胞的存在。认为没有活细胞的参与,糖类是不可能变成酒精的。
德国化学家李比希认为引起酒精发酵的是酵母细胞中的某些物质,这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用
两种观点争执不下。
3. 1896年,德国化学家毕希纳利用酵母细胞提取液,将葡萄糖变成了酒精和CO2,将引起发酵的物质称为酿酶。
4. 1905年,英国化学家哈登搞清了酵母细胞发酵的全过程。
葡萄糖→丙酮酸+[H]→酒精+CO2+能量
后来还发现:高等植物在被水淹的情况下,也可以进行酒精发酵。
5.1918年,德国化学家迈尔霍夫发现,在动物肌肉细胞中也存在着与酵母细胞发酵十分类似的过程。
葡萄糖→乳酸+能量
6. 1937年,德国化学家科里夫妇研究出从糖转化成乳酸的细节
葡萄糖→丙酮酸+[H]→乳酸+能量
科学家发现,高等植物的某些器官(马铃薯的块茎) 、乳酸菌在进行无氧呼吸时能产生乳酸。
由于没有氧的参与,这些过程统称为无氧呼吸。
有氧呼吸的发现过程:
1.1778年,法国化学家拉瓦锡发现有机物的燃烧需要氧气,并在剧烈燃烧中释放大量热量。他还证明动物的呼吸是吸入O2,呼出CO2。
2. 1935年,德国生化学家克雷布斯研究食物在体内的氧化分解过程——三羧酸循环:
3.1948年,George Hogeboom和WalterSchneider等人利用细胞匀浆法、差速离心技术、分离纯化技术进行处理,终于分离到具有生物活性的线粒体。
研究发现:三羧酸循环是在线粒体基质中进行的,氧与[H]的结合是在线粒体内膜上进行的。
4. 科学家对呼吸作用中能量的释放进行了计算:
在有氧呼吸中, 1mol葡萄糖彻底氧化分解,释放2870kJ的能量,其中1161kJ左右的能量储存在ATP中,其余的能量以热能的形式散失了。
在无氧呼吸中, 1mol葡萄糖分解成乳酸以后,释放196.65kJ的能量,其中61.08kJ的能量储存在ATP中,其余的能量也以热能的形式散失。
以上发现过程可以总结如下:
这就是细胞呼吸的过程图。
请根据以上图解,写出下列反应式:
(1)写出有氧呼吸的总反应式,并标出各种元素的来源和去路
(2)产生酒精的无氧呼吸
大多数植物和酵母菌是进行这种方式的无氧呼吸。
(3)产生乳酸的无氧呼吸
动物和乳酸菌进行这种方式的无氧呼吸。
【例1】 (2016·江苏卷,23改编)突变酵母的发酵效率高于野生型,常在酿酒工业发酵中使用。如图为呼吸链突变酵母呼吸过程,下列相关叙述错误的是( )
A.突变酵母乙醇代谢途径未变
B.突变酵母几乎不能产生[H]
C.氧气充足时,野生型酵母种群增殖速率大于突变体
D.通入氧气后,突变酵母产生ATP的主要部位是细胞质基质
【例2】(2013·课标Ⅱ,3)下列与微生物呼吸有关的叙述,错误的是()
A.肺炎双球菌无线粒体,但能进行有氧呼吸
B.与细菌呼吸有关的酶由拟核中的基因编码指导合成
C.破伤风芽孢杆菌适宜生活在有氧的环境中
D.有氧和无氧时,酵母菌呼吸作用产物不同
【例3】(2016·北京卷,2)葡萄酒酿制期间,酵母细胞内由ADP转化为ATP的过程
A. 在无氧条件下不能进行
B. 只能在线粒体中进行
C. 不需要能量的输入
D. 需要酶的催化
【例4】(2014·天津卷,2) 下图是细胞中糖类合成与分解过程示意图。下列叙述正确的是
A.过程①只在线粒体中进行,过程②只在叶绿体中进行
B.过程①产生的能量全部储存在ATP中
C.过程②产生的(CH2O)中的氧全部来自H2O
D.过程①和②中均能产生[H],二者还原的物质不同
【例5】(2014·海南单科,26)某豆科植物种子萌发过程中CO2释放和O2吸收速率的变化趋势如图所示。请据图回答问题:
(1)在12~24 h期间,呼吸速率逐渐增强,在此期间呼吸作用的主要方式是
______呼吸,该呼吸方式在细胞中发生的部位是___________,其产物是
__________________。
(2)从第12h到胚根长出期间,萌发种子的干物质总量会________,主要原因
是____________________________________________。
(3)胚根长出后,萌发种子的________呼吸速率明显升高。
【本讲答案】
1. B
2. C
3. D
4. D
5.(1)无氧细胞质基质酒精和二氧化碳
(2)减少种子不进行光合作用制造有机物,同时进行呼吸作用消耗有机物,使有机物的总量下降(3)有氧
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