呼吸作用与能量代谢
植物生理学课件第四章呼吸作用
物质代谢的枢纽。 TCA既是糖、脂类和氨基酸 等彻底分解的共同途径，其中间产物又是合成 糖、脂类和氨基酸的原料。
3. 戊糖磷酸途径（pentose phosphate pathway, PPP）
CO2+H2O
中间代谢产物是合成糖类、脂类、蛋白 质和维生素及各种次生物质的原料
二、生物氧化（biological oxidation）
生物氧化是指发生在生物体细胞线粒 体内的一系列传递氢、电子的氧化还原反 应。生物氧化过程中释放的能量一部分以 热能形式散失，一部分贮存在高能磷酸化 合物ATP中。
简称TCA）
TCA循环中 虽然没有O2的 参加，但必须 在有氧条件下 经过呼吸链电 子传递，使 NAD+ 和FAD、 UQ在线粒体中 再生，该循环 才可继续，否 则TCA循环就会 受阻。
三羧酸循环的生理意义：
（1）TCA是植物体获得能量的最主要形式。 使NAD+和FAD还原成NADH和FADH2。这些电子供
1. 为植物生命活动提供能量
需呼吸作用提供 能量的生理过程有： 离子的主动吸收和运 输、细胞的分裂和伸 长、有机物的合成和 运输、种子萌发等。
不需呼吸作用直 接提供能量的生理过 程有：干种子的吸胀 吸水、离子的被动吸 收、蒸腾作用、光反 应等。
2. 中间产物是合成重要有机物质的原料
呼吸作用的中间产物如，
如：细胞色素系统、铁硫蛋白、铁氧还蛋白等。
呼吸传递体中除 UQ外,大多数组分是与 蛋白质结合，以复合体形式嵌入膜内存在的。
植物线粒体的电子传递链位于线粒体 的内膜上，由五种蛋白复合体组成。
呼吸作用能量的释放方式
呼吸作用能量的释放方式呼吸作用是生物体获取能量的重要途径，它通过将有机物分解为二氧化碳和水释放出能量，为细胞的生命活动提供动力。
在呼吸作用中，能量的释放方式主要体现在三个方面：糖类的分解、脂肪的氧化以及蛋白质的降解。
一、糖类的分解释放能量糖类是生物体最主要的能量来源之一，其分解可以分为两个阶段：糖酵解和细胞呼吸。
糖酵解是在无氧条件下进行的，它将葡萄糖分解为乳酸，并释放出少量的能量。
这是一种快速产能的方式，但效率较低。
例如，在进行高强度运动时，肌肉组织会通过糖酵解来满足能量需求，但会产生乳酸堆积，造成肌肉酸痛感。
细胞呼吸是在有氧条件下进行的，它将糖类分解为二氧化碳和水，并释放出大量的能量。
这是一种高效的能量释放方式，它发生在线粒体中，包括三个步骤：糖类的有氧酵解、三羧酸循环和氧化磷酸化。
通过细胞呼吸，生物体可以最大程度地获取能量，并将其储存为三磷酸腺苷（ATP），为细胞的各项功能提供所需能量。
二、脂肪的氧化释放能量脂肪是生物体储存能量的主要形式，其分解产生的能量远远超过糖类。
当糖类供应不足时，生物体会转而利用脂肪来获得能量。
脂肪的氧化也是在线粒体中进行的，其过程被称为β-氧化。
在β-氧化中，脂肪酸被逐步切割成较小的脂肪酰基，同时产生乙酰辅酶A进入细胞呼吸过程。
通过脂肪的氧化，生物体可以释放出大量的能量，并将其储存为ATP，以满足细胞和组织的能量需求。
三、蛋白质的降解释放能量蛋白质是组成细胞和组织的重要物质，一般情况下并不是主要的能量来源。
但在极端情况下，如长时间的饥饿或剧烈运动，生物体会将蛋白质作为能量来源，并通过氨基酸的降解产生能量。
蛋白质的降解主要发生在肌肉和肝脏中，它包括蛋白质的水解、氨基酸的去氨和三羧酸循环等步骤。
在这个过程中，氨基酸被转化为乙酰辅酶A进入细胞呼吸，释放出能量。
综上所述，呼吸作用能量的释放方式主要有糖类的分解、脂肪的氧化以及蛋白质的降解。
这些过程都通过将有机物分解为二氧化碳和水，并释放出能量来满足生物体的能量需求。
细菌的生化反应
细菌的生化反应
细菌的生化反应涵盖了许多方面，包括能量代谢、物质转化和分解、生物合成等。
以下是一些常见的细菌生化反应：
1. 能量代谢：
a. 呼吸作用：细菌可以利用有机物（如糖类）或无机物（如
硫化合物、氨氮）进行呼吸作用，通过产生氧化还原反应来释放能量。
b. 发酵作用：在无氧条件下，细菌可以通过发酵作用产生能量，将有机物转化为产物（如酒精、乳酸等）。
2. 物质转化和分解：
a. 糖类代谢：细菌可以通过糖酵解将葡萄糖等碳水化合物分
解为丙酮酸或酒精，并生成能量。
b. 氨氮转化：一些细菌可以将无机氨氮（如尿素）转化为有
机氮化合物，如氨基酸和蛋白质。
c. 硫化合物代谢：某些细菌能够利用硫酸盐或硫化物为能源，将其转化为硫酸、硫气或元素硫。
3. 生物合成：
a. 蛋白质合成：细菌具有蛋白质合成系统，能够使用氨基酸
合成蛋白质，并参与细胞的结构和功能。
b. 核酸合成：细菌能够合成DNA和RNA，以维持遗传信息
的传递和表达。
c. 多糖和脂质合成：细菌可以合成多糖（如多聚糖）和脂质，用于细胞壁构建和能量存储。
这些生化反应不仅在细菌的生存和生长过程中起着重要作用，也对环境的物质转化过程有着重要影响。
植物呼吸作用的原理应用
植物呼吸作用的原理应用1. 呼吸作用的概念和原理植物呼吸作用是植物通过氧气的吸入和二氧化碳的释放，进行能量代谢的重要过程。
这个过程类似于动物的呼吸作用，但植物呼吸作用更加复杂。
主要过程包括以下几个方面： - 植物通过叶片上的气孔吸入空气中的氧气； - 氧气进入植物细胞，与细胞内的葡萄糖发生氧化反应； - 氧化反应产生能量和二氧化碳（CO2）； - 二氧化碳通过植物细胞膜上的气孔释放到外界； - 释放的二氧化碳与空气中的水反应，生成碳酸氢根离子和酸。
2. 植物呼吸作用的重要性植物呼吸作用对植物生长和发育起着重要的作用。
它与光合作用相辅相成，共同维持了植物体内的能量平衡。
植物通过呼吸作用获取能量，这些能量用于细胞活动、维持生长和生理代谢的正常进行。
植物的生命活动，如生长、呼吸、营养吸收等，都需要能量作为支持。
植物呼吸作用的正常进行，可以保证植物的正常生长和发育。
3. 植物呼吸作用的应用3.1. 呼吸作用参与能量供应植物通过呼吸作用将有机物分解为能量，为细胞提供动力。
这个过程在植物的生长和发育中起着重要的作用。
植物通过合理管理呼吸作用，可以提高植物的生产力和养分吸收能力。
在农业生产中，合理施肥和增加土壤通气性，可以促进植物的呼吸作用，提高作物产量。
3.2. 调控植物气孔开闭植物通过控制气孔的开闭程度来调节呼吸作用的强度。
当植物需要吸收氧气和释放二氧化碳时，气孔会打开；当植物需要减少水分蒸发和保持水分平衡时，气孔会关闭。
这个调节过程可以确保植物在不同环境条件下的正常生长。
3.3. 植物呼吸作用对环境的影响植物呼吸作用是全球碳循环的重要组成部分。
植物通过呼吸作用释放二氧化碳到大气中，参与碳的循环和气候调节。
同时，在植物的呼吸作用中，会产生一定的能量和热量，影响周围环境的温度和湿度。
3.4. 呼吸作用在现代科学研究中的应用植物呼吸作用的研究对于理解植物的生命活动和环境适应具有重要意义。
现代科学研究利用生物技术手段，分析和探究植物呼吸作用的分子机制、调控机理以及与其他代谢过程的关系。
高一生物呼吸作用知识点总结归纳
高一生物呼吸作用知识点总结归纳呼吸作为生物体内重要的生命活动之一，对于我们了解生物体的生存方式、代谢过程以及能量获取具有重要的意义。
本文将对高一生物课程中所学的呼吸作用知识点进行总结归纳，帮助学生掌握和理解相关概念和原理。
一、呼吸的概念和分类呼吸是指生物体利用氧气与有机物发生氧化反应，产生能量、二氧化碳和水的一种生命活动。
根据其进行的场所不同，呼吸可以分为外呼吸和内呼吸。
1. 外呼吸外呼吸指的是生物体与外界环境之间的气体交换过程。
在外呼吸中，氧气从外界进入生物体，二氧化碳从生物体排出到外界。
外呼吸主要是通过呼吸系统实现的，包括呼吸道、肺、鳃等。
人类是通过呼吸道进行外呼吸的。
2. 内呼吸内呼吸指的是细胞内与气体交换的呼吸过程。
在内呼吸中，氧气由呼吸系统通过血液运送到细胞，供细胞进行代谢反应。
细胞产生的二氧化碳逆向流通，通过血液经呼吸系统排出体外。
二、呼吸作用的过程及相关器官呼吸作用是一个复杂的生物化学过程，涉及多个器官的协同工作。
1. 呼吸道和呼吸肌肉呼吸道由鼻腔、喉、气管、支气管和肺组成。
空气从鼻腔进入，经过喉、气管和支气管到达肺部。
呼吸肌肉包括膈肌和肋间肌，它们的收缩与放松使得肺腔容积发生变化，实现外呼吸的进行。
2. 肺和肺泡肺是外呼吸的主要器官，其内部包含许多小囊泡状结构，即肺泡。
肺泡具有巨大的表面积，便于气体交换。
气体经过呼吸道进入肺泡，其中的氧气通过肺泡壁进入血液，而二氧化碳则从血液中进入肺泡并排出体外。
3. 呼吸色素血红蛋白是一种具有携氧功能的呼吸色素，在内呼吸过程中起到重要的作用。
血红蛋白通过与氧气结合形成氧合合血红蛋白，将氧气运送到细胞进行代谢。
在细胞内，氧合合血红蛋白释放氧气并与二氧化碳结合形成脱氧合血红蛋白，再经过内呼吸流通到肺部排出。
三、外呼吸的实质过程外呼吸的实质过程是气体的扩散，包括氧气从高浓度到低浓度的扩散、二氧化碳从体内到外界的扩散。
1. 氧气的吸入与运输氧气通过呼吸道进入肺泡，然后经由肺泡壁和毛细血管壁的气体交换进入血液中。
初二生物呼吸作用的意义
初二生物呼吸作用的意义呼吸是生物体的基本生命活动之一，通过呼吸作用，生物体能够摄取氧气并释放二氧化碳，从而维持正常的新陈代谢。
初二生物课程中，我们学习了呼吸作用的过程和机制，那么呼吸作用对生物有哪些意义呢？本文将从氧气的摄取、能量的产生和废物的排出三方面来探讨初二生物呼吸作用的意义。
一、氧气的摄取呼吸作用使得生物体能够摄取到充足的氧气，这对生物体的生存和发展至关重要。
氧气在呼吸作用中充当着氧化剂的角色，与食物中的有机物发生氧化反应，从而释放出大量的能量。
在这个过程中，呼吸作用主要发生在细胞质中的线粒体内，线粒体是细胞中能量代谢的中心。
在初二学习的过程中，我们了解到，在呼吸作用的过程中，氧气通过呼吸系统进入到人体内部，在肺泡和毛细血管之间发生氧气和二氧化碳的气体交换。
这样，氧气通过血液运输到各个组织和器官，为细胞提供氧气。
正常的氧气供应能够保证细胞正常的生理功能，维持健康的身体状态。
二、能量的产生呼吸作用是生物体能够产生能量的重要途径之一。
在呼吸作用中，有机物在氧气的作用下发生氧化，释放出大量的能量。
这个过程主要发生在线粒体的内膜上，涉及一系列的酶和底物，如糖类、脂肪和蛋白质等。
通过呼吸作用产生的能量主要以细胞内的三磷酸腺苷（ATP）的形式储存，并在细胞内进行各种生物化学反应时释放出来。
ATP是细胞能量代谢的通用储能分子，它能够驱动各类细胞代谢反应，维持细胞正常的生理功能。
例如，肌肉收缩、细胞分裂和细胞器的运输等过程都依赖于ATP提供的能量。
呼吸作用产生的能量可以满足生物体的能量需求，保持其正常的生理活动。
正常运作的呼吸作用能够帮助生物体快速、高效地从食物中摄取能量，维持身体机能的正常运转。
三、废物的排出呼吸作用还能帮助生物体排出新陈代谢过程中产生的废物。
在呼吸作用中，有机物在氧气的作用下发生氧化反应，生成能量、水和二氧化碳等废物。
二氧化碳是呼吸作用的代谢产物，它通过呼吸系统从体内排出。
通过肺泡和毛细血管之间的气体交换，新鲜的氧气进入到体内，二氧化碳则通过呼吸道被排出体外。
动物的呼吸作用与能量转换
动物的呼吸作用与能量转换在我们生活的这个丰富多彩的世界里，动物们以各种各样的方式生存和繁衍着。
而在这背后，呼吸作用与能量转换是维持它们生命活动的关键过程。
呼吸作用，对于动物来说，就像是一台永不停歇的发动机。
它是动物从外界获取氧气，并将体内产生的二氧化碳排出的过程。
通过呼吸，空气进入动物的呼吸系统，氧气得以进入血液，被输送到身体的各个部位。
那动物是如何进行呼吸的呢？不同的动物有着不同的呼吸方式。
比如，我们人类通过肺部进行呼吸。
当我们吸气时，胸部扩张，空气通过鼻腔或口腔进入气管，然后到达肺部。
在肺部，氧气进入肺泡，与血液中的血红蛋白结合，而二氧化碳则从血液中释放出来，随着呼气被排出体外。
鱼类则是通过鳃来呼吸。
水从鱼的口进入，经过鳃丝时，水中的氧气被鳃丝上的毛细血管吸收，同时二氧化碳排出到水中。
昆虫有着独特的气管系统，空气通过它们身体表面的气门进入气管，直接将氧气输送到细胞。
呼吸作用不仅仅是气体的交换，更重要的是它与能量转换紧密相连。
在动物细胞内，有一种叫做线粒体的细胞器，它被称为细胞的“能量工厂”。
当氧气进入细胞后，会参与到细胞的有氧呼吸过程中。
在这个过程中，食物（比如葡萄糖）被逐步分解，释放出能量。
这个过程可以分为三个阶段。
第一阶段，在细胞质中，葡萄糖被分解为丙酮酸，并产生少量的能量和还原氢。
第二阶段，丙酮酸进入线粒体，被进一步分解为二氧化碳，并产生更多的还原氢和少量能量。
第三阶段，前两个阶段产生的还原氢与氧气结合，生成水，并释放出大量的能量。
这些能量被储存在一种叫做三磷酸腺苷（ATP）的分子中。
ATP 就像是动物体内的“能量货币”，可以为各种生命活动提供动力。
比如，肌肉的收缩需要 ATP 提供能量，才能让我们行走、奔跑；神经细胞传递信号也依赖ATP 来维持；消化系统的蠕动、心脏的跳动等等，都离不开 ATP 所提供的能量。
当动物进行剧烈运动时，身体对能量的需求会急剧增加，此时呼吸作用也会加快加强，以提供更多的氧气，产生更多的 ATP 来满足身体的需求。
新陈代谢的分类
新陈代谢的分类一、能量代谢能量是维持生命活动所必需的，而能量代谢是指生物体对外界能量的吸收、转化和利用过程。
根据能量来源的不同，能量代谢可以分为光合作用和呼吸作用两个过程。
1. 光合作用光合作用是指植物和一些蓝藻等光合细菌利用光能将二氧化碳和水转化为有机物质的过程。
光合作用主要发生在植物叶绿体中的叶绿体色素分子上。
在光合作用中，植物通过吸收太阳能将二氧化碳和水转化为葡萄糖和氧气，同时释放出能量。
2. 呼吸作用呼吸作用是指生物体将有机物质与氧气反应，产生能量、二氧化碳和水的过程。
呼吸作用主要发生在细胞质中的线粒体内。
在呼吸作用中，有机物质被氧气氧化分解，释放出大量的能量，供生物体进行各种生命活动。
二、物质代谢物质代谢是指生物体对各种物质的合成、分解和转化过程。
根据物质的来源和代谢途径的不同，物质代谢可以分为合成代谢和分解代谢两个过程。
1. 合成代谢合成代谢是指生物体通过一系列化学反应将小分子物质合成为大分子物质的过程。
合成代谢主要包括蛋白质合成、核酸合成和多糖合成等过程。
在合成代谢中，生物体通过吸收外界的营养物质，利用内源酶的作用，将这些物质合成为生命活动所需的大分子物质。
2. 分解代谢分解代谢是指生物体将大分子物质分解为小分子物质的过程。
分解代谢主要包括蛋白质分解、核酸分解和多糖分解等过程。
在分解代谢中，生物体通过分解大分子物质释放出能量，并将这些小分子物质转化为其他物质，维持生命活动的需要。
三、细胞代谢细胞代谢是指细胞内发生的一系列化学反应，包括能量代谢和物质代谢等过程。
细胞代谢是生物体新陈代谢的基础，也是生命活动的基础。
根据细胞内发生的反应类型的不同，细胞代谢可以分为两个主要过程。
1. 原核细胞代谢原核细胞是没有真核细胞核的细胞，其代谢过程相对简单。
原核细胞代谢主要包括糖酵解和无氧呼吸两个过程。
糖酵解是指在没有氧气的条件下，将葡萄糖分解为乳酸或乙醇释放能量的过程。
无氧呼吸是指在没有氧气的条件下，将有机物质通过发酵反应分解产生能量的过程。
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例：Ca2+的 过膜运输
活细胞是一个微小的化学工业园
• 在极其微小的空间内发生着数千种生物化学反应 • 代谢是生物体内所有化学反应过程的总称 • 细胞复杂的结构特别是膜的结构固定了各代谢反
应的空间和时间，使它们高度有序并可以被控制 和调节。
代谢途径就像复杂道路交通图
2、氧化磷酸化 由物质氧化释放能量，供给ADP磷酸化合成ATP的 偶联反应称为氧化磷酸化。
能量统计：
糖酵解： 底物水平的磷酸化4个ATP， 己糖活化消耗2个ATP， 脱 氢反应产生2个NADH， 可得6或8个ATP Krebs循环： 底物水平的磷酸化2个ATP， 脱氢反应产生8个NADH和2 个FADH2， 可得30个ATP
人体细胞的呼吸过程
➢ 慢跑，细胞消耗氧气来分解葡萄糖并获得能量， 同时产生二氧化碳和水
➢ 快跑，细胞将葡萄糖分解成乳酸和二氧化碳
二、.有氧呼吸(线粒体内)
丙酮酸 氧化脱羧 乙酰辅酶A+CO2+NADH + H+。
进入
1）柠檬酸循环[三羧酸循环(TCA循环) 、Krebs循环] 是乙酰CoA脱羧、脱氢最终生成 CO2的过程 1分子丙酮酸经有氧呼吸可生成15个ATP，整个有
第二节 生物的呼吸作用
细胞呼吸---是生物体通过生物氧化获取化学能的过程。 有机化合物+O2→CO2+能量 不同于呼吸运动，但通常意义的呼吸运动与细胞呼吸是 相互关联的。
生物氧化--糖、脂、蛋白等有机物在活细胞内氧
化分解，并释放能量的过程。
生物氧化与化学氧化的区别: 生物氧化分步骤进行、温和、由酶催化、产 生能量贮存在 ATP 中，能量利用率高。
第四章 呼吸作用与能量代谢
•生命与能量 •生物的呼吸作用
第一节 生命与能量
生命活动需要能量
所有地球生命所需要的能 量都来自太阳。
➢ 生态系统中能量的流动是由 多样化的生命过程完成的。
代谢是化学物质和能量的转化过程
一、生物有序性与自由能
自由能：一种能在恒温恒压下作功的能量。 G=H-TS
G—自由能，H—热含量，T—绝对温度，S—熵
热力学第二定律：所有自发过程总是伴随自由能的 降低，即熵的增加，系统的无序性增大！
生物有序性 生物----开放系统，与环境进行物质与能量的交换
生命依靠能量的不断输入一直在与热力学第二定律作抗争。
二、ATP的结构与功能
• 1、腺嘌呤核苷三磷酸(ATP)
ATP水解时，一个高能磷酸键 断裂同时释放出能量
氧代谢1分子葡萄糖可产生38个 ATP。
柠檬酸循环是三大物质代谢的中心
2）电子传递和氧化磷酸化
1、电子传递链:
线粒体内膜上的一系列电子传递体组成，也称为 呼吸链。
目前公认的氧化呼吸链传递电子的顺序是：
底物（S）→NAD+→FMN→CoQ→Fe-S→Cytb→Cytc1→Cytc→Cyta→Cyta3→1/2O2
一、无氧呼吸
1、糖酵解----由葡萄糖分解形成丙酮酸的一系列反应。 葡萄糖氧化的第一阶段。
乳酸或乙醇等
进入线粒体进一步氧化为CO2 和H2O，释放更多能量
2.发酵途径
1）酒精发酵 糖酵解产生的丙酮酸最终生成酒精和二氧化碳 酵母、植物细胞（例：酿酒、劳糟）
2）乳酸发酵 糖酵解产生的丙酮酸最终生成乳酸 乳酸菌、高等动物细胞(例：泡菜、人剧烈运动)
1分子葡萄糖彻底氧化分解共得：36或38个ATP
TCA
葡萄糖 酵解
丙酮酸+辅酶A（CoA）
再利用
三 羧 酸 循 环
➢ 三羧酸循环是 三大物质代谢的中心
电子传递链及结果
底物水平磷酸化
➢在磷酸化过程中，相关的酶将底物分 子上的磷酸基团直接转移到ADP分子上
ATP + H2O ——> ADP+Pi G = -33.44 KJ/mol
NH2
ATP
•ATP的生成
ADP + P
ATP 此过程称为磷酸化
若磷酸化所需能量来自化合物的氧化分解-----氧化磷酸化
若磷酸化所需能量来自光能-----光合磷酸化
2. ATP的生理功能
ATP是生物 体内各种生 化反应的直 接能源