有氧呼吸:
1.线粒体的结构和功能
(1)形状:粒状、棒状。
(2)功能:有氧呼吸的主要场所。
(3)结构:
具有内、外两层膜,内膜向内折叠形成嵴,大大增加了内膜表面积,嵴周围充满液态的基质,内膜上和基质中含有多种与有氧呼吸有关的酶。
2.有氧呼吸的概念有氧呼吸是指细胞在O2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成C02和 H2O,并释放能量,生成大量ATP的过程。
3.有氧呼吸分为三个阶段:
①葡萄糖的初步分解:
场所:细胞质基质
C6H12O62CH3COCOOH(丙酮酸:C3H4O3)+4[H]+2ATP
②丙酮酸彻底分解:
场所:线粒体基质
2CH3COCOOH(丙酮酸)6CO2+20[H]+2ATP
③[H]的氧化:
场所:线粒体内膜
24[H]+6O212H2O+34ATP
能量去向:以活跃的化学能形式储存在ATP中,以热能形式散失。
有氧呼吸过程三个阶段的比较:
阶段 |
第一阶段 |
第二阶段 |
第三阶段 |
场所 |
细胞质基质 |
线粒体基质 |
线粒体内膜 |
物质变化 |
C6H12O62CH3COCOOH(丙酮酸:C3H4O3)+4[H]+2ATP |
2CH3COCOOH(丙酮酸)6CO2+20[H]+2ATP
|
24[H]+6O212H2O+34ATP |
能量释放 |
少量能量 |
少量能量 |
大量能量 |
O2参与情况 |
不参与 |
不参与 |
参与 |
知识点拨:
1、反应中各原子的去向和来源
2、有氯呼吸中的能量利用率 1mol葡萄糖在体内彻底氧化分解和体外燃烧都能释放出2870kJ能量,但是体内氧化分解的能量是逐步释放的,其中有1161kJ左右的能量储存在ATP中(约38molATP),其余的能量以热能的形式散式,以维持体温的恒定。葡萄糖有氧分解时,能量利用率为 40.45%左右,还有59.55%左右的能量以热能形式散失。
3、细胞内有机物在氧气参与下,进行氧化分解,产生的能量合成ATP,这个过程即为有氧呼吸。 4、细胞内O2浓度为零时,细胞内的ATP含量不为零,因为无氧呼吸分解有机物,产生少量ATP。
思维拓展:
1、同种生物的不同细胞往往含有线粒体的数量不同,生命活动旺盛,消耗能量多的细胞中线粒体数量越多。
2、各反应参与的阶段:葡萄糖在第一阶段参与, H2O在第二阶段参与,O2在第三阶段参与。 3、各生成物产生的阶段:[H]存第一、二阶段都产生,CO2在第二阶段产生,H2O在第三阶段产生。
4、1mol葡萄糖彻底氧化释放的总能量为 2870kJ,可记为“二爸70岁”;其中有1161kJ合成 ATP,1161可记为“爷爷61岁”。
无氧呼吸:
1.概念:无氧呼吸是指生物在无氧条件下,把有机物分解成不彻底的氧化产物,同时释放出少量能量的过程。
2.场所:细胞质基质。
3.过程
(1)第一阶段:C
6H
12O
6丙酮酸+[H]。
(2)第二阶段:
①生成酒精:对于高等植物和酵母菌等生物,进行无氧呼吸一般产生酒精。
丙酮酸+[H]
2C
2H
5OH(酒精)+2CO
2+少量能量
②生成乳酸:对于高等动物、高等植物的某些器官(马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等)细胞、乳酸菌进行无氧呼吸一般产生乳酸。
丙酮酸+[H]
2C
3H
6O
3(乳酸)+少量能量
③总反应式:
C
6H
12O
62C
3H
6O
3(乳酸)+少量能量;
C
6H
12O
62C
2H
5OH(酒精)+2CO
2+少量能量。
4.能量的产生:每摩尔葡萄糖生成酒精释放的能量为225.94kJ,生成乳酸释放的能量为196.65kJ,其中都有61.08kJ的能量转移到ATP中(生成2mol ATP),其余部分以热能的形式散失。 5.发酵:对于微生物(如酵母菌、乳酸菌)的无氧呼吸,习惯上称为发酵。
易错点拨:
1、无氧呼吸的第一阶段与有氧呼吸的第一阶段完全相同。
2、无氧呼吸只在第一阶段释放出少量的能量,生成少量ATP。
3、由于酶的不同决定了丙酮酸被还原的产物也不同:大多数植物、酵母菌、水果果实进行无氧呼吸的产物为酒精和CO2;有些高等植物的某些器官在进行无氧呼吸时产生乳酸,如玉米胚、马铃薯块茎、甜菜块根等;而高等动物、人及乳酸菌的无氧呼吸只产生乳酸。
捕获光能的色素和结构:
1、捕获光能的结构——叶绿体
名称 |
叶绿体 |
分布 |
主要存在于绿色植物的叶肉细胞和幼茎的皮层细胞中 |
形态 |
扁平的椭球形或球形 |
结构 |
双层膜内含有几个到几十个基粒(由许多类囊体堆叠而成),基粒之间充满了基质 |
主要成分 |
类囊体的薄膜上分布有色素和酶,基质中有进行光合作用所需的酶、少量的DNA.RNA和核糖体等 |
功能 |
叶绿体中的色素吸收、传递、转换光能,叶绿体是进行光合作用的场所 |
2、叶绿体功能的验证
(1)实验过程及现象
(2)实验结论
①叶绿体是进行光合作用的场所。
②O2是由叶绿体释放的。
3、捕获光能的色素
色素种类 |
叶绿素(3/4) |
类胡萝卜素(1/4) |
叶绿素a |
叶绿素b |
胡萝卜素 |
叶黄素 |
蓝绿色 |
黄绿色 |
橙黄色 |
黄色 |
分布 |
叶绿体基粒的囊状结构薄膜上 |
吸收光谱 |
A为叶绿素,主要吸收红光和蓝紫光;B为类胡萝卜素,主要吸收蓝紫光 |
化学特性 |
不溶于水,能溶于酒精、丙酮和石油醚等有机溶剂 |
色素与叶片颜色 |
正常绿色 |
正常叶子的叶绿素和类胡萝卜素的比例为3:1,且对绿光吸收最少,所以正常叶片总是呈现绿色 |
叶色变黄 |
寒冷时,叶绿素分子易被破坏,类胡萝卜素较稳定,显示出类胡萝卜素的颜色,叶子变黄 |
叶色变红 |
秋天降温时,植物体为适应寒冷,体内积累了较多的可溶性糖,有利于形成红色的花青素,而叶绿素因寒冷逐渐降解,叶子呈现红色 |
思维拓展:
1、由类囊体堆叠而成的基粒,增大了膜面积,增加了反应面积。
2、无色大棚膜与有色大棚膜:日光中各种颜色的光均能透过无色大棚膜,光合效率高;有色大棚膜主要透过同色光,吸收其他颜色的光,光能有损失,只在为得到特殊品质的产物时才使用。
光合作用过程:
1、光合作用的概念:
绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物,并且释放出氧气的过程。
2、光合作用图解:
3、光合作用的总反应式及各元素去向
光反应与暗反应的比较:
项目 |
光反应(准备阶段) |
暗反应(完成阶段) |
场所 |
叶绿体的类囊体薄膜上 |
叶绿体的基质中 |
条件 |
光、色素、酶、水、ADP、 Pi |
多种酶、[H]、ATP、CO2、C5 |
物质变化 |
|
|
能量的变化 |
光能转变成ATP中活跃的化学能 |
ATP中活跃的化学能转变成(CH2O)中稳定的化学能 |
相互联系 |
光反应产物[H]、ATP为暗反应提供还原剂和能量;暗反应产生的ADP、Pi为光反应形成ATP提供了原料 |
易错点拨:
1、光合作用总反应式两边的水不可轻易约去,因为反应物中的水在光反应阶段消耗,而产物中的水则在暗反应阶段产生。
2、催化光反应与暗反应的酶的分布场所不同,前者分布在类囊体薄膜上,后者分布在叶绿体基质中。
知识拓展:1、氮能够提高光合作用的效率的原因是:氮是许多种酶的组成成分光合作用的场所:光合作用第一个阶段中的化学反应,必须有光才能进行。在类囊体的薄膜上进行;光合作用的第二个阶段中的化学反应,有没有光都可以进行。在叶绿体基质中进行。
2、玉米是C
4植物,其维管束鞘细胞中含有没有基粒的叶绿体,能够进行光合作用的暗反应。C
4植物主要是那些生活在干旱热带地区的植物。
①四碳植物能利用强日光下产生的ATP推动PEP与CO
2的结合,提高强光、高温下的光合速率,在干旱时可以部分地收缩气孔孔径,减少蒸腾失水,而光合速率降低的程度就相对较小,从而提高了水分在四碳植物中的利用率。
②二氧化碳固定效率比C3高很多,有利于植物在干旱环境生长。C
3植物行光合作用所得的淀粉会贮存在叶肉细胞中;而C
4植物的淀粉将会贮存于维管束鞘细胞内,维管束鞘细胞不含叶绿体。
3、光合细菌:利用光能和二氧化碳维持自养生活的有色细菌。光合细菌(简称PSB)是地球上出现最早、自然界中普遍存在、具有原始光能合成体系的原核生物,是在厌氧条件下进行不放氧光合作用的细菌的总称,是一类没有形成芽孢能力的革兰氏阴性菌,是一类以光作为能源、能在厌氧光照或好氧黑暗条件下利用自然界中的有机物、硫化物、氨等作为供氢体兼碳源进行光合作用的微生物。光合细菌广泛分布于自然界的土壤、水田、沼泽、湖泊、江海等处,主要分布于水生环境中光线能透射到的缺氧区。