绿色植物中的呼吸作用_人们不得不知道的事情

发布时间:2017-11-05 06:12:31

一、绿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动都需要消耗能量,这些能量来自生物体内糖类、脂类和蛋白质等有机物的 氧化分解。 生物体内有机物在细胞内经过一系列的氧化分解,最终生成二氧化碳、水或其他产物,并且释放出能量的总过程,叫做 呼吸作用(又叫 生物氧化)。

  呼吸作用,是生物体细胞把有机物氧化分解并产生能量的化学过程,又称为 细胞呼吸(Cellular respiration)。无论是否 自养,细胞内完成生命活动所需的能量,都是来自呼吸作用。 真核细胞中, 线粒体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。

  呼吸作用是一种酶促氧化反应。虽名为 氧化反应,不论有无氧气参与,都可称作呼吸作用(这是因为在化学上,有电子转移的反应过程,皆可称为氧化还原反应)。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。

  呼吸作用

  同样多的有机化合物,进行无氧呼吸时,其产生的能量,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,是通过释放食物里的能量,以制造 三磷酸腺苷(ATP),即细胞最主要的直接能量供应者。呼吸作用的过程,可以比拟为 氢与 氧的燃烧,但两者间最大分别是:呼吸作用透过一连串的反应步骤,一步步使食物中的能量放出,而非像燃烧般的一次性释放。在呼吸作用中, 三大营养物质:碳水化合物、蛋白质和 脂质的基本组成单位──葡萄糖、 氨基酸和脂肪酸,被分解成更小的分子,透过数个步骤,将 能量转移到 还原性氢([H])( 化合价为-1的氢)中。最后经过一连串的 电子传递链,氢被氧化生成 水;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。

二、绿色植物中的呼吸作用的过程

  一、过程

  呼吸作用植物的呼吸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 糖酵解),一个分子的葡萄糖分解成两个分子的 丙酮酸,在分解的过程中产生少量的 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(称为三羧酸循环或 柠檬酸循环),丙酮酸经过一系列的反应,分解成二氧化碳和氢,同时释放出少量的能量。这个阶段是在 线粒体基质中进行的;第三个阶段( 呼吸电子传递链),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 线粒体内膜中进行的。以上三个阶段中的各个 化学反应是由不同的酶来催化的。在生物体内,1mol的葡萄糖在彻底氧化分解以后,共释放出大约2870kJ的能量,其中有1160.52kJ左右的能量储存在ATP中(38个ATP,1mol ATP储存30.54kJ能量),其余的能量都以热能的形式散失了(呼吸作用产生的能量仅有34%转化为ATP)。

  生物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—— 无氧呼吸。

  苹果储藏久了,为什么会有酒味?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 酒精和二氧化碳,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 呼吸运动和血液循环都大大加强了,但是仍然不能满足 骨骼肌对氧的需要,这时骨骼肌内就会出现无氧呼吸。高等动物和人体的无氧呼吸产生乳酸。此外,还有一些高等植物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。

  植物有氧呼吸过程中,中间产物丙酮酸必须进入线粒体才能被分解成CO2

三、绿色植物中的呼吸作用的意义

  意义

  第一,呼吸作用能为生物体的生命活动提供能量。呼吸作用释放出来的能量,一部分转变为热能而散失,另一部分储存在 ATP中。当ATP在酶的作用下分解时,就把储存的能量释放出来,用于生物体的各项生命活动,如细胞的分裂,植株的生长,矿质元素的吸收,肌肉的收缩,神经冲动的传导等。

  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衡。

  应用

  发酵工程: 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 啤酒、果酒、工业酒精,利用乳酸菌发酵制造 奶酪和酸牛奶,利用真菌大规模生产 青霉素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微 生物,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 微生物发酵生产药品,如人的 胰岛素、 干扰素和生长素等。

四、绿色植物中的呼吸作用

  一、应用

  发酵工程: 发酵工程是指采用工程技术手段,利用生物,主要是微生物的呼吸作用某些功能,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啤酒、果酒、工业酒精,利用乳酸菌发酵制造 奶酪和酸牛奶,利用真菌大规模生产 青霉素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微生物,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 微生物发酵生产药品,如人的 胰岛素、 干扰素和生长素等。 

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