綠色植物中的呼吸作用_人們不得不知道的事情

一、綠色植物中的呼吸作用的概述

一、概述

呼吸作用生物的生命活動都需要消耗能量，這些能量來自生物體內(nèi)糖類、脂類和蛋白質(zhì)等有機(jī)物的 氧化分解。 生物體內(nèi)有機(jī)物在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解，最終生成二氧化碳、水或其他產(chǎn)物，并且釋放出能量的總過程，叫做 呼吸作用(又叫 生物氧化)。

呼吸作用，是生物體細(xì)胞把有機(jī)物氧化分解并產(chǎn)生能量的化學(xué)過程，又稱為 細(xì)胞呼吸(Cellular respiration)。無論是否 自養(yǎng)，細(xì)胞內(nèi)完成生命活動所需的能量，都是來自呼吸作用。 真核細(xì)胞中， 線粒體是與呼吸作用最有關(guān)聯(lián)的胞器，呼吸作用的幾個關(guān)鍵性步驟都在其中進(jìn)行。

呼吸作用是一種酶促氧化反應(yīng)。雖名為 氧化反應(yīng)，不論有無氧氣參與，都可稱作呼吸作用(這是因為在化學(xué)上，有電子轉(zhuǎn)移的反應(yīng)過程，皆可稱為氧化還原反應(yīng))。有氧氣參與時的呼吸作用，稱之為 有氧呼吸;沒氧氣參與的反應(yīng)，則稱為 無氧呼吸。

呼吸作用

同樣多的有機(jī)化合物，進(jìn)行無氧呼吸時，其產(chǎn)生的能量，比進(jìn)行有氧呼吸時要少。有氧呼吸與無氧呼吸是細(xì)胞內(nèi)不同的反應(yīng)，與生物體沒直接關(guān)系。即使是呼吸氧氣的生物，其細(xì)胞內(nèi)，也可以進(jìn)行無氧呼吸。

呼吸作用的目的，是通過釋放食物里的能量，以制造 三磷酸腺苷(ATP)，即細(xì)胞最主要的直接能量供應(yīng)者。呼吸作用的過程，可以比擬為 氫與 氧的燃燒，但兩者間最大分別是：呼吸作用透過一連串的反應(yīng)步驟，一步步使食物中的能量放出，而非像燃燒般的一次性釋放。在呼吸作用中， 三大營養(yǎng)物質(zhì)：碳水化合物、蛋白質(zhì)和 脂質(zhì)的基本組成單位──葡萄糖、 氨基酸和脂肪酸，被分解成更小的分子，透過數(shù)個步驟，將 能量轉(zhuǎn)移到 還原性氫([H])( 化合價為-1的氫)中。最后經(jīng)過一連串的 電子傳遞鏈，氫被氧化生成 水;原本貯存在其中的能量，則轉(zhuǎn)移到ATP分子上，供生命活動使用。

二、綠色植物中的呼吸作用的過程

一、過程

呼吸作用植物的呼吸作用主要細(xì)胞的線粒體進(jìn)行。有氧呼吸的全過程，可以分為三個階段：第一個階段(稱為 糖酵解)，一個分子的葡萄糖分解成兩個分子的 丙酮酸，在分解的過程中產(chǎn)生少量的 氫(用[H]表示)，同時釋放出少量的能量。這個階段是在 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行的;第二個階段(稱為三羧酸循環(huán)或 檸檬酸循環(huán))，丙酮酸經(jīng)過一系列的反應(yīng)，分解成二氧化碳和氫，同時釋放出少量的能量。這個階段是在 線粒體基質(zhì)中進(jìn)行的;第三個階段( 呼吸電子傳遞鏈)，前兩個階段產(chǎn)生的氫，經(jīng)過一系列的反應(yīng)，與氧結(jié)合而形成水，同時釋放出大量的能量。這個階段是在 線粒體內(nèi)膜中進(jìn)行的。以上三個階段中的各個 化學(xué)反應(yīng)是由不同的酶來催化的。在生物體內(nèi)，1mol的葡萄糖在徹底氧化分解以后，共釋放出大約2870kJ的能量，其中有1160.52kJ左右的能量儲存在ATP中(38個ATP，1mol ATP儲存30.54kJ能量)，其余的能量都以熱能的形式散失了(呼吸作用產(chǎn)生的能量僅有34%轉(zhuǎn)化為ATP)。

生物進(jìn)行呼吸作用的主要形式是有氧呼吸。那么，生物在無氧條件下能不能進(jìn)行呼吸作用呢?科學(xué)家通過研究發(fā)現(xiàn)，生物體內(nèi)的細(xì)胞在無氧條件下能夠進(jìn)行另一類型的呼吸作用—— 無氧呼吸。

蘋果儲藏久了，為什么會有酒味?高等植物在水淹的情況下，可以進(jìn)行短時間的無氧呼吸，將葡萄糖分解為 酒精和二氧化碳，并且釋放出少量的能量，以適應(yīng)缺氧的環(huán)境條件。高等動物和人體在劇烈運動時，盡管 呼吸運動和血液循環(huán)都大大加強(qiáng)了，但是仍然不能滿足 骨骼肌對氧的需要，這時骨骼肌內(nèi)就會出現(xiàn)無氧呼吸。高等動物和人體的無氧呼吸產(chǎn)生乳酸。此外，還有一些高等植物的某些器官在進(jìn)行無氧呼吸時也可以產(chǎn)生乳酸，如馬鈴薯塊莖、 甜菜塊根等。

植物有氧呼吸過程中，中間產(chǎn)物丙酮酸必須進(jìn)入線粒體才能被分解成CO2

三、綠色植物中的呼吸作用的意義

意義

第一，呼吸作用能為生物體的生命活動提供能量。呼吸作用釋放出來的能量，一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏⑹?，另一部分儲存?ATP中。當(dāng)ATP在酶的作用下分解時，就把儲存的能量釋放出來，用于生物體的各項生命活動，如細(xì)胞的分裂，植株的生長，礦質(zhì)元素的吸收，肌肉的收縮，神經(jīng)沖動的傳導(dǎo)等。

第二，呼吸過程能為體內(nèi)其他化合物的合成提供原料。在呼吸過程中所產(chǎn)生的一些中間產(chǎn)物，可以成為合成體內(nèi)一些重要化合物的原料。例如，葡萄糖分解時的中間產(chǎn)物丙酮酸是合成氨基酸的原料。同時，保持大氣中二氧化碳和氧氣的含量保持平衡。

應(yīng)用

發(fā)酵工程： 發(fā)酵工程是指采用工程技術(shù)手段，利用生物，主要是微生物的某些功能，為人類生產(chǎn)有用的生物產(chǎn)品，或者直接用微生物參與控制某些工業(yè)生產(chǎn)過程的一種技術(shù)。人們熟知的利用酵母菌發(fā)酵制造 啤酒、果酒、工業(yè)酒精，利用乳酸菌發(fā)酵制造 奶酪和酸牛奶，利用真菌大規(guī)模生產(chǎn) 青霉素等都是這方面的例子。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，發(fā)酵技術(shù)也有了很大的發(fā)展，并且已經(jīng)進(jìn)入能夠人為控制和改造微 生物，使這些微生物為人類生產(chǎn)產(chǎn)品的現(xiàn)代發(fā)酵工程階段?，F(xiàn)代發(fā)酵工程作為現(xiàn)代生物技術(shù)的一個重要組成部分，具有廣闊的應(yīng)用前景。例如，利用DNA重組技術(shù)有目的地改造原有的菌種并且提高其產(chǎn)量;利用 微生物發(fā)酵生產(chǎn)藥品，如人的 胰島素、 干擾素和生長素等。

四、綠色植物中的呼吸作用

一、應(yīng)用

發(fā)酵工程： 發(fā)酵工程是指采用工程技術(shù)手段，利用生物，主要是微生物的呼吸作用某些功能，為人類生產(chǎn)有用的生物產(chǎn)品，或者直接用微生物參與控制某些工業(yè)生產(chǎn)過程的一種技術(shù)。人們熟知的利用酵母菌發(fā)酵制造啤酒、果酒、工業(yè)酒精，利用乳酸菌發(fā)酵制造 奶酪和酸牛奶，利用真菌大規(guī)模生產(chǎn) 青霉素等都是這方面的例子。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，發(fā)酵技術(shù)也有了很大的發(fā)展，并且已經(jīng)進(jìn)入能夠人為控制和改造微生物，使這些微生物為人類生產(chǎn)產(chǎn)品的現(xiàn)代發(fā)酵工程階段?，F(xiàn)代發(fā)酵工程作為現(xiàn)代生物技術(shù)的一個重要組成部分，具有廣闊的應(yīng)用前景。例如，利用DNA重組技術(shù)有目的地改造原有的菌種并且提高其產(chǎn)量;利用 微生物發(fā)酵生產(chǎn)藥品，如人的 胰島素、 干擾素和生長素等。

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