细胞呼吸的探索历程和过程

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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