呼吸作用的全部过程医学心理学重症医学_高等教育-大学课件.pdf

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1、呼吸作用 生物体内的在内经过一系列的氧化分解，最终生成或其他产物，并且释放出能量的总，叫做呼吸作用。呼吸作用，是生物体在细胞内将有机物氧化分解并产生能量的过程，是所有 的都具有一项。的生命活动都需要消耗，这些能量来自内、和的能量，具有十分重要的意义。1基本资料 概述 生 物体内的 在内经过一系列的，最终生成或其他产物，并且释放出的总，叫做呼吸作用（又 叫）。呼吸作用，是细胞把分解并产生的过程，又称为 细胞呼吸（Cellular respiration）。无论是否，内完成生命活动所需的，都是来自呼吸作用。细胞中，是与呼吸作用最有关联的 胞器，呼吸作用的几个关键性步骤都在其中进行。呼吸作用是一种酶

2、促氧化反应。虽名为，不论有无氧气参与，都可称作呼吸作用（这是 因为在上，有转移的反应过程，皆可称为氧化）。有氧气参与时的呼吸作用，称之为 有氧呼 吸；没氧气参与的反应，则称为 无氧呼吸。同样多的有机化合物，进行无氧呼吸时，其产生 的，比进行有氧呼吸时要少。有氧呼吸与无氧呼吸是细胞内不同的反应，与生物体没直接关 系。即使是呼吸氧气的生物，其细胞内，也可以进行无氧呼吸。呼吸作用的目的，是透过释放里的能量，以制造（ATP，即最主要的直接能量供应者。呼吸作用的过程，可以比拟为与的燃烧，但两者间最大分别是：呼吸作用透过一连串的反应 步骤，一步步使中的放出，而非像燃烧般的一次性释放。在呼吸作用中，：、和的

3、基本组成 单位一一、和，被分解成更小的，透过数个步骤，将到氢（为-1的氢）中。最后经过一连 串的，被生成；原本贮存在其中的能量，则转移到 ATP分子上，供生命活动使用。时，尽管和都大大加强了，但植物有氧 必须进入线粒 在远古时 的适应在无氧 性厌氧微生 能在无氧的条 现，大气中出 有氧呼吸的好 在的基础上发 呼吸形式主要 呼吸的能力。吸和有氧呼吸 产生乳酸 块茎、甜菜块 烈运动后腿会 的是酵母菌、呼吸。这时骨骼肌内就会出现无氧呼吸。体的无氧呼吸产生。此外，还 物的某些器官在进行无氧呼 生乳酸，如块茎、块根等。呼吸过程中，中间产物丙酮酸 体才能被分解成 C021?期，地球的大气中没有，那时 的条

4、件下生活，所以这些（专 物）体内缺乏酶类，至今仍只 件下生活。随着地球上的出 现了，于是也出现了体内具有 氧微生物。可见，有氧呼吸是 展而成的。尽管现今生物体的 是有氧呼吸，但仍保留有无氧 由上述分析可以看出，无氧呼 有明显的不同。的主要有、玉米的胚、马铃薯 根和骨骼肌，这就是为什么剧 发酸。而产生酒精酒精最主要 根霉、曲霉。特别的是是兼性 过程 植物的作用主要细胞的线粒体进行。有氧呼吸的全过程，可以分为三个阶段：第一个阶 段（称为），一个分子的分解成两个分子的，在分解的过程中产生少量的（用 H表示），同时释放出少量的能量。这个阶段是在中进行的；第二个阶段（称为或），经过一系列的反 应，分解成

5、和，同时释放出少量的能量。这个阶段是在基质中进行的；第三个阶段（），前 两个阶段产生的氢，经过一系列的反应，与氧结合而形成水，同时释放出大量的能量。这个 阶段是在中进行的。以上三个阶段中的各个是由不同的来催化的。在生物体内，1mol的在 彻底氧化分解以后，共释放出大约2870kJ的能量，其中有左右的能量储存在中（38个ATP,1mol ATP储存能量），其余的能量都以的形式散失了（呼吸作用产生的能量仅有 34%专化为 ATP。进行呼吸作用的主要形式是有氧呼吸。那么，生物在无氧条件下能不能进行呼吸作用 呢？科学家通过研究发现，生物体内的细胞在无氧条件下能够进行另一类型的呼吸作用 储藏久了，为什么

6、会有酒味？高等植物在水淹的情况下，可以进行短时间的无氧呼吸，将分解为和，并且释放出少量的能量，以适应缺氧的环境条件。高等动物和人体在剧烈运动 意义 对生物体来说，呼吸作用具有非常重要的意义。作用过程：有机物（储存能量）+氧（通过线粒体）T二氧化碳+水+能量 化学式 有机物（储存能量）（一般为葡萄糖 C6H12O6）+6O2 T（条件：酶）6CO2+6H2O+大量能量 Of子CR入 水拓汽从 叶ta稱嵐 进疔児合if阳 排出 叶子通id 剧适淀盼和賭 是生物体在细胞内将有机物氧化分解并产生能量的过程是所有的都具有一项的生命活动都需要消耗这些能量来自内和的能量具有十分重要的意义基本资料概述生物体内

7、的在内经过一系列的最终生成或其他产物并且释放出的总叫做呼是与呼吸作用最有关联的胞器呼吸作用的几个关键性步骤都在其中进行细胞呼吸呼吸作用是一种酶促氧化反应虽名为不论有无氧气参与都可称作呼吸作用这是因为在上有转移的反应过程皆可称为氧化有氧气参与时的呼吸作用称之为有氧呼吸与无氧呼吸是细胞内不同的反应与生物体没直接关系即使是呼吸氧气的生物其细胞内也可进行无氧呼吸呼吸作用的目的是透过释放里的能量制造即最主要的直接能量供应者呼吸作用的过程可比拟为与的燃烧但两者间最大分无氧呼吸化学式 有机物（C6H12O6T2C2H5OH+2CQ少量能量（条件：酶）有机物（C6H12O6R2C3H6O（孚L酸）+少量能量（

8、条件：酶）2呼吸类型 有氧呼吸 生物的呼吸作用包括和两种类型。生物进行呼吸作用的主要形式是有氧呼吸。有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过酶的,把等彻底氧化分解，产生出和水，同时释放出大量能量的过程。有氧呼吸是高等动物和植物 进行呼吸作用的主要形式，因此，通常所说的呼吸作用就是指有氧呼吸。细胞进行有氧呼吸 的主要场所是线粒体。一般说来，葡萄糖是细胞进行有氧呼吸时最常利用的物质。有氧呼吸的全过程，可以分为三个 阶段：第一个阶段，一个分子的葡萄糖 分解成两个分子的，在分解的过程中产 生少量的还原氢（用H表示），同时释 放出少量的能量。这个阶段是在细胞质 基质中进行的；第二个阶段；第三个阶 段，前两个阶

9、段产生的氢，经过一系列 的反应，在酶的催化下与氧结合而形成 水，同时释放出大量的能量。这个阶段 是在线粒体内膜上进行的。以上三个阶 段中的各个化学反应是由不同的来催化 的。在mol的葡萄糖在彻底氧化分解以 后，共释放出约2870kJ的能量，其中有 1161kJ左右的能量储存在 ATP中，其余的能量都以热能的形式散失了。是生物体在细胞内将有机物氧化分解并产生能量的过程是所有的都具有一项的生命活动都需要消耗这些能量来自内和的能量具有十分重要的意义基本资料概述生物体内的在内经过一系列的最终生成或其他产物并且释放出的总叫做呼是与呼吸作用最有关联的胞器呼吸作用的几个关键性步骤都在其中进行细胞呼吸呼吸作用

10、是一种酶促氧化反应虽名为不论有无氧气参与都可称作呼吸作用这是因为在上有转移的反应过程皆可称为氧化有氧气参与时的呼吸作用称之为有氧呼吸与无氧呼吸是细胞内不同的反应与生物体没直接关系即使是呼吸氧气的生物其细胞内也可进行无氧呼吸呼吸作用的目的是透过释放里的能量制造即最主要的直接能量供应者呼吸作用的过程可比拟为与的燃烧但两者间最大分在有氧呼吸过程中，葡萄糖彻底氧化分解,放出约2870kJ的能量，其中有 量储存在ATP中，其余的能量 式散失了。1mol的葡萄糖在彻底氧化分解以后，共释 1161kJ 的能 都以热能的形 有氧呼吸公式 第一阶段C6H12O6酶T细 丙酮酸+4H+能量（2ATP）【大 个 N

11、ADH和 2 个 H+第二阶段2丙酮酸+6H?O 质=6CO?+20H+能量（2ATP）第三阶段24H+6O?=12H?O能量（34ATP 总 反 应 C6H12O6+6H?O+6O?胞质基质=2 学里4H是2 酶T线粒体基 线粒体内膜 有氧呼吸过程中能量变化 T 6CO?+12H?O+量能量（38ATP 有氧呼吸详细内容 有氧呼吸-介绍指物质在细胞内的氧化分解，具体表现为氧的消耗和二氧化碳、水及（ATP）的生成，又称细胞呼吸。其根本意义在于给提供可利用的能量。可分为 3个阶段，在第1阶段中，各种能源物质循不同的途径转变成。在第 2阶段中，（乙酰 CoA的二碳乙 酰基，通过三羧酸循环转变为 C

12、O2和氢原子。在第3阶段中，氢原子进入传递链（），最后 传递给氧，与之生成水；同时通过电子传递过程伴随发生的作用产生 ATP分子。生物体主要 通过脱羧反应产生 CO2即先转变成含有（-COOH的，然后在专一的脱羧酶催化下，从羧 基中脱去CO2细胞中的可以“”、“加氧”或“失电子”等多种方式进行，而以脱氢方式 最为普遍，也最重要。在的第 1阶段中包括一些和氧化反应，但在三羧酸循环中更为集中。三羧酸循环是在中普遍存在的环状反应序列。循环由连续的组成，反应中间物质都是含有 3 个羧基的三或含有 2个羧基的二羧酸，故称三羧酸循环。因柠檬酸是环上物质，又称。也可 用发现者的名子命名为克雷布斯循环。在循环

13、开始时，一个乙酰基以乙酰-CoA的形式，与 一分子四碳化合物缩合成六碳三羧基化合物柠檬酸。柠檬酸然后转变成另一个六碳三羧酸。脱氢并失去CO2生成五碳二羧酸 a-酮戊二酸。后者再脱去 1个CO2产生四碳二羧酸琥 珀酸。最后琥珀酸经过三步反应，脱去 2对氢又转变成。再生的可与另一分子的乙酰 CoA 反应，开始另一次循环。循环每运行一周，消耗一分子乙酰基（二碳），产生 2分子CO2 和4对氢。参加了循环反应，但没有净消耗。如果没有其他反应消除，理论上一分子草酰乙 酸可以引起无限的进行氧化。环上的羧酸化合物都有，只要小量即可推动循环。凡能转变成 乙酰CoA或三羧酸循环上任何一种催化剂的物质，都能参加这

14、循环而被氧化。所以此循环是 各种物质氧化的共同机制，也是各种物质代谢相互联系的机制。三羧酸循环必须在有氧的情 况下进行。环上脱下的氢进入，最后与氧结合成水并产生 ATP,这个过程是生物体内能量的 主要来源。由一系列按特定顺序排列的结合组成。链中每个成员，从前面的成员接受氢或电 子，又传递给下一个成员，最后传递给氧。在的过程中，逐步释放，同时将其中大部分能量，通过作用贮存在 ATP分子中。不同生物，甚至同一生物的不同组织的都可能不同。有的只含 有一种酶，也有的含有多种酶。但大多数由下列成分组成，即：类、类、类、和类。这些的（或）部分，在上不断地被氧化和还原，起着传递氢（）或电子（）的作用。其蛋白

15、质部分，则决定酶的专一性。为简化起见，书写时常略去其蛋白质部分。上图即是存在最广泛的 NADH 和另一种FADH?图中用MH2代表任一还原型，如苹果酸。可在专一的（）的催化下，脱去 一对氢成为M（）。这类，以NAD+（腺嘌呤二核苷酸）或 NADP+是生物体在细胞内将有机物氧化分解并产生能量的过程是所有的都具有一项的生命活动都需要消耗这些能量来自内和的能量具有十分重要的意义基本资料概述生物体内的在内经过一系列的最终生成或其他产物并且释放出的总叫做呼是与呼吸作用最有关联的胞器呼吸作用的几个关键性步骤都在其中进行细胞呼吸呼吸作用是一种酶促氧化反应虽名为不论有无氧气参与都可称作呼吸作用这是因为在上有转

16、移的反应过程皆可称为氧化有氧气参与时的呼吸作用称之为有氧呼吸与无氧呼吸是细胞内不同的反应与生物体没直接关系即使是呼吸氧气的生物其细胞内也可进行无氧呼吸呼吸作用的目的是透过释放里的能量制造即最主要的直接能量供应者呼吸作用的过程可比拟为与的燃烧但两者间最大分（）为辅酶。这两种都含有 烟酰胺（维生素 PP。在反应中，可接受 1个氢和1个电子成为还原型辅酶，剩余的 1个 H+留在液体中。NAD+2H（2H+2e）NADH+H+NADP+2H（2H+2e）NADPH+H+黄素蛋白类是以黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）或黄素单核苷酸（FMN为辅基的脱氢酶，其辅基中含核黄素（维生素 B2）。NADH就是一种，可

17、以将 NADH的氢原子加到FMN上，在 NADH中起作用。也是一种，可以将底物琥珀酸的 1对氢原子直接加到辅基 FAD上，使其氧 化生成延胡索酸。FADH2继续将H传递给FADH2中的下一个成员，所以FADH2呼吸链比NADH 呼吸链短，伴随着呼吸链产生的 ATP也略少。类的含硫及非卟啉铁，故称。其作用是通过铁 的变价传递电子：Fe³+=e+Fe²+。这在上，常和或结合成复合物。在从 NADH到 氧的中，有多个不同的，有的在 NADH中，有的和及c1有关。是一种，因广泛存在于生物界 故又名。其分子中的结构能可逆地加氢还原成对，在呼吸链中起中间传递体的作用。是一类 以铁（与血

18、红素的结构类似）为辅基的红色或棕色蛋白质，在中依靠铁的化合价变化而传递 电子：Fe³+=e+Fe²+。发现的细胞色素有 b、c、c1、aa3等多种。这些细胞色素 的、辅基结构及辅基与蛋白质部分的连接方式均有差异。在典型的中，其顺序是 bT C1TCTaa3 O2还不能把 a和a3分开，而且只有 aa3能直接被分子氧氧化，故将 a 和a3写在一起并称之为。生物界各种的差异主要在于组分不同，或缺少某些中间传递体，或中间传递体的成分不同。如在分枝杆菌中用维生素 K代替；又如许多细菌没有完整的细胞 色素系统。的组成虽然有许多差异，但其传递电子的顺序却基本一致。生物进化越高级，就 越

19、完善。与呼吸链的 ATP生成作用叫做氧化磷酸化。NADH每传递1对氢原子到氧，产生 3 个ATP分子。FADH2则只生成2个ATP分子。无氧呼吸 无氧呼吸一般是指细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物质分解成 为不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程。这个过程对于高等植物、高等动物和人 来说，称为无氧呼吸。如果用于（如、酵母菌），则习惯上称为。细胞进行无氧呼吸的场所 是细胞质基质。苹果储藏久了会有酒味；高等植物在水淹的情况下，可以进行短时间的无氧呼吸，将葡 萄糖分解为和二氧化碳，并且释放出少量的能量，以适应缺氧的环境条件；高等动物和人体 在剧烈运动时，尽管呼吸运动和都大大加强

20、了，但是仍然不能满足骨骼肌对氧的需要，这时 内就会出现无氧呼吸。高等动物和人体的无氧呼吸产生。此外，还有一些的某些器官在进行 无氧呼吸时也可以产生乳酸，如马铃薯块茎、甜菜块根等。植物的呼吸作用 无氧呼吸的全过程，可以分为两个阶段：第一个阶段与有氧呼吸的第一个阶段完全相同；第二个阶段是丙酮酸在不同酶的催化下，分解成酒精和二氧化碳，或者转化成乳酸。以上两 个阶段中的各个反应是由不同的酶来催化的。在无氧呼吸中，葡萄糖氧化分解时所释放出的 能量，比有氧呼吸释放出的要少得多。例如，1mol的葡萄糖在分解成乳酸以后，共放出的 能量，其中有的能量储存在 ATP中，其余的能量都以热能的形式散失了。二者的区别

21、无氧呼吸：指生活细胞对有机物进行的不完全的氧化。这个过程没有分子氧参与，其氧化后的不完 全主要是酒精。总反应式：C6H12g2C?H5OH+2CO?+226F焦耳（54千卡）在高等植物中常 将无氧呼吸称为发酵。其不完全为酒精时，称为；为乳酸则称为。在缺氧条件下，只能进行 无氧呼吸，暂时维持其生命活动。是生物体在细胞内将有机物氧化分解并产生能量的过程是所有的都具有一项的生命活动都需要消耗这些能量来自内和的能量具有十分重要的意义基本资料概述生物体内的在内经过一系列的最终生成或其他产物并且释放出的总叫做呼是与呼吸作用最有关联的胞器呼吸作用的几个关键性步骤都在其中进行细胞呼吸呼吸作用是一种酶促氧化反应

22、虽名为不论有无氧气参与都可称作呼吸作用这是因为在上有转移的反应过程皆可称为氧化有氧气参与时的呼吸作用称之为有氧呼吸与无氧呼吸是细胞内不同的反应与生物体没直接关系即使是呼吸氧气的生物其细胞内也可进行无氧呼吸呼吸作用的目的是透过释放里的能量制造即最主要的直接能量供应者呼吸作用的过程可比拟为与的燃烧但两者间最大分无氧呼吸最终会使植物受到危害，其原因，一方面可能是 由于有机物进行不完全氧化、产生的能量较少。于是，由于，加速速率，以补偿低的 ATP 产额。随之又会造成不完全氧化产物的积累，对细胞产生毒性；此外，也加速了对糖的消耗，有耗尽的危险。有氧呼吸：有氧呼吸是指细胞在氧气的参与下，通过酶的催化作用，

23、把糖类等有机物彻底氧化分解，产生出二氧化碳和水，同时释放出大量的能量的过程。有氧呼吸是高等动植物进行呼吸作用 的主要形式。无氧呼吸公式：酒精发酵：C6H12W2C?H5OH+2CO能量（箭头上标：酶）孚 L酸发酵：C6H12O2C?H6O?能 量（箭头上标：酶）是生物体在细胞内将有机物氧化分解并产生能量的过程是所有的都具有一项的生命活动都需要消耗这些能量来自内和的能量具有十分重要的意义基本资料概述生物体内的在内经过一系列的最终生成或其他产物并且释放出的总叫做呼是与呼吸作用最有关联的胞器呼吸作用的几个关键性步骤都在其中进行细胞呼吸呼吸作用是一种酶促氧化反应虽名为不论有无氧气参与都可称作呼吸作用这

24、是因为在上有转移的反应过程皆可称为氧化有氧气参与时的呼吸作用称之为有氧呼吸与无氧呼吸是细胞内不同的反应与生物体没直接关系即使是呼吸氧气的生物其细胞内也可进行无氧呼吸呼吸作用的目的是透过释放里的能量制造即最主要的直接能量供应者呼吸作用的过程可比拟为与的燃烧但两者间最大分对 用具有 第一 呼 生 命 活 用 释 放 转 变 为 分 储 存 作 用 下 能 量 释 的 各 项 分裂，素的吸 经冲动 生物体来说，呼吸作 非常重要的生理意义 吸作用能为生物体的 动提供能量。呼吸作 出来的能量，一部分 热能而散失，另一部 有氧呼吸公式：C6H12O6+6H?O+6O?T 6CO?+12H?O+38ATP

25、有氧呼吸主要在内，而无氧呼吸主要在细胞基质内 有氧呼吸需要分子氧参加，而无氧呼吸不需要分子氧参加 有氧呼吸分解产物是二氧化碳和水，无氧呼吸分解产物是：酒精和 CO?或者乳酸 有氧呼吸释放能量较多，无氧呼吸释放能量较少 历史发展过程 在远古时期，地球的大气中没有氧气，那时的微生物适应在无氧的条件下生活，所以这 些微生物（专性厌氧微生物）体内缺乏氧化酶类，至今仍只能在无氧的条件下生活。随着地 球上绿色植物的出现，大气中出现了氧气，于是也出现了体内具有有氧呼吸酶系统的好氧微 生物。可见，有氧呼吸是在无氧呼吸的基础上发展而成的。尽管现今生物体的呼吸形式主要 是有氧呼吸，但仍保留有无氧呼吸的能力。由上述

26、分析可以看出，无氧呼吸和有氧呼吸有明 显的不同。无氧呼吸和有氧呼吸的过程虽然有明显的不同，但是并不是完全不同。从葡萄糖到丙酮 酸，这个阶段完全相同，只是从丙酮酸开始，它们才分别沿着不同的途径形成不同的产物：在有氧条件下，丙酮酸彻底氧化分解成二氧化碳和水，全过程释放较多的能量；在无氧条件 下，丙酮酸则分解成为酒精和二氧化碳，或者转化成乳酸，全过程释放较少的能量。3意义 作用 第二 呼吸过程能为体内其他化合物的合成提供原料。在呼吸过程中所产生的一些中间产物，可以成为合成体内一些重要化合物的原料。例如，葡萄糖分解时的中间产物丙酮酸是合成氨 是生物体在细胞内将有机物氧化分解并产生能量的过程是所有的都具

27、有一项的生命活动都需要消耗这些能量来自内和的能量具有十分重要的意义基本资料概述生物体内的在内经过一系列的最终生成或其他产物并且释放出的总叫做呼是与呼吸作用最有关联的胞器呼吸作用的几个关键性步骤都在其中进行细胞呼吸呼吸作用是一种酶促氧化反应虽名为不论有无氧气参与都可称作呼吸作用这是因为在上有转移的反应过程皆可称为氧化有氧气参与时的呼吸作用称之为有氧呼吸与无氧呼吸是细胞内不同的反应与生物体没直接关系即使是呼吸氧气的生物其细胞内也可进行无氧呼吸呼吸作用的目的是透过释放里的能量制造即最主要的直接能量供应者呼吸作用的过程可比拟为与的燃烧但两者间最大分基酸的原料。同时，保持大气中二氧化碳和氧气的含量保持平

28、衡。应用 发酵工程：是指采用工程技术手段，利用生物，主要是微生物的某些功能，为人类生产 有用的生物产品，或者直接用微生物参与控制某些工业生产过程的一种技术。人们熟知的利 用酵母菌发酵制造、果酒、工业酒精，利用乳酸菌发酵制造和酸牛奶，利用真菌大规模生产 等都是这方面的例子。随着科学技术的进步，发酵技术也有了很大的发展，并且已经进入能 够人为控制和改造，使这些微生物为人类生产产品的现代发酵工程阶段。现代发酵工程作为 现代生物技术的一个重要组成部分，具有广阔的应用前景。例如，利用DNA重组技术有目的 地改造原有的菌种并且提高其产量；利用生产药品，如人的、和生长素等。呼吸作用的文字式和化学式 文字式：

29、葡萄糖+氧气=+水+（催化剂：酶）化学式：C6H12O6+6O2=6CO2+6H2能量（催化剂：酶）是生物体在细胞内将有机物氧化分解并产生能量的过程是所有的都具有一项的生命活动都需要消耗这些能量来自内和的能量具有十分重要的意义基本资料概述生物体内的在内经过一系列的最终生成或其他产物并且释放出的总叫做呼是与呼吸作用最有关联的胞器呼吸作用的几个关键性步骤都在其中进行细胞呼吸呼吸作用是一种酶促氧化反应虽名为不论有无氧气参与都可称作呼吸作用这是因为在上有转移的反应过程皆可称为氧化有氧气参与时的呼吸作用称之为有氧呼吸与无氧呼吸是细胞内不同的反应与生物体没直接关系即使是呼吸氧气的生物其细胞内也可进行无氧呼吸呼吸作用的目的是透过释放里的能量制造即最主要的直接能量供应者呼吸作用的过程可比拟为与的燃烧但两者间最大分