四.呼吸作用

教学目的: 1.理解有氧呼吸和无氧呼吸的概念、区别和联系

          2.掌握呼吸作用的详细过程及实质及其意义

          3.分析比较呼吸作用与光合作用的区别与联系

教学重点:有氧呼吸和无氧呼吸的过程

教学难点:有氧呼吸的三个阶段

课时安排:两课时

教具准备:

教学过程:

[第一课时]

复习: 1.光反应和暗反应各生成了什么物质?

2.光合作用的实质是什么?写出反应式

植物通过光合作用,把光能转变成化学能贮存在有机物中,但贮于有机物中的能量是不能直接利用的,而植物的生命活动每时每刻都离不开能量,那么, 有机物中的能量又怎样被释放出来,供植物进行生命活动呢?这涉及到呼吸作用.

有氧呼吸

(一)呼吸作用的类型      无氧呼吸

(二)有氧呼吸(主要形式)

1.主要场所──线粒体

2.全过程

  • C6H12O6(葡萄糖)─酶→ 2C3H4O3(丙酮酸)+少量氢(4[H])[+少量ATP(2ATP)]

       ADP+Pi        ATP

  此过程发生于细胞质基质;以下两步在线粒体中进行(即丙酮酸进入线粒体)

  • 2C3H4O3 + 6H2O─酶─→6CO2+大量氢(20[H])[+少量ATP(2ATP)]

       ADP+Pi        ATP  (注:这一步主要是丙酮酸的脱羧反应——三羧酸循环)

  • 24[H]+6O2─酶─→12H2O+大量ATP(34ATP)

 ADP+Pi        ATP    

总反应式:  C6H12O6+6H2O+6O2──→12H2O+6CO2+能量

1摩尔葡萄糖彻底分解后,放出总能量是2870千焦,其中有1161 千焦的能量贮存于 ATP中(约占40%),其他的能量以热的形式散失.

3.有氧呼吸的概念:

有氧呼吸是指植物细胞在氧气的参与下,通过酶的催化作用, 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.

(三)无氧呼吸

  • 无氧呼吸和发酵的概念:

全过程都在细胞质基质中进行,适应于不利的环境条件;对微生物而言特称发酵

2.过程(分为两阶段) ┌─→2C2H5OH+2CO2+能量(例如APPLE,Yeast即酵母菌,

 C6H12O6─1→2C3H4O3─2┤                      酒精有害,是暂时的供能方式)

└─→2C3H6O3+能量(例如玉米胚、土豆、乳酸菌以及动物缺氧时期)

第一个阶段与有氧呼吸相同,第二阶段在不同酶的作用下,分解成酒精或乳酸。

由于无氧呼吸是分解成不彻底的氧化产物,还有许多能量未释放出来,所以无氧呼 吸比有氧呼吸释放的能量要少得多.例如:1摩尔葡萄糖分解成乳酸,只产生196.65千焦的能量,其中60.08千焦的能量贮于ATP中.

(四)有氧呼吸与无氧呼吸的比较(详见书P70)

1.本质(实质)一样,都是分解有机物,释放能量,从过程看,第一个阶段是相同的

2.分解的产物不同,释放的能量的量不同;条件不同、场所有同有不同。

(五).呼吸作用的意义

为植物体的各项生命活动提供能量,包括:

细胞分裂

葡萄糖─→ATP─→ADP+Pi+能量──     植株的生长

矿质元素的吸收

新物质的合成

小结: 1.有氧呼吸的过程和无氧呼吸的过程

2.呼吸作用的本质和意义

3.呼吸作用和光合作用的比较

思考题:植物在光下进行什么生理活动(光合&呼吸)?在暗处(夜里)进行什么生理活动?(只有呼吸作用)

[第二课时]

本节课我们讨论与呼吸作用有关的实践问题

  • 呼吸作用与光合作用的关系:

光合作用

呼吸作用

发生部位

绿色植物地上绿色部位,如叶肉

所有生物的活细胞

条件

光(白天、晴天)

不需要光(全天、随时)

场所

叶绿体

线粒体以及细胞质基质

物质变化

无机物合成为有机物

有机物分解为无机物

能量变化

储存:光能

有机物中的化学能

释放:有机物中化学能

可以利用的能量(ATP)

联系

相互联系、相互依存:光合作用为呼吸作用提供有机物原料,呼吸作用为光合作用提供启动的动力。

例题:植物白天“光照——CO2吸收量”关系曲线的分析

         CO2的吸收量

分析:在光照为0时,植物呼吸作用放出CO2(A点)      C      D

      在光照为B时,植物光合=呼吸(光补偿点)                  光照强度

      在光照为C时,为光饱和点               A   B

C点的CO2吸收量是“净值”=光合作用吸收CO2量 – 呼吸作用放出CO2的量

即:C处光合作用实际吸收的CO2=此点纵坐标截距+0点处A的截距

   也就是图中虚点划线线段的总长度数值

  • 影响呼吸作用的因素及其与生产实践的关系:

    过冬的萝卜会“糠心”,长期存放的大蒜会干瘪,久放的苹果会烂、发出酒味……

为什么它们的重量都变轻了?仅仅是水分的散失吗?

    • O2含量对呼吸作用影响:V              (曲线起点不为0,是因为有无氧呼吸)

(如果纵坐标用CO2放出量表示,

O2                            乳酸发酵,则起点为0;

酒精发酵,起点不为0)

在生产实践中对不同的情况采取相反的两种措施:

  • 促进呼吸:对土壤中耕松土,促进根的呼吸,有利于根的生长和对矿质元素的吸收
  • 抑制呼吸:果蔬、粮食收获以后要尽量抑制呼吸(特别是有氧呼吸),以免其中有机物被消耗。所以可以采用密闭、充CO2或者氮气等措施。
    • 温度对呼吸作用的影响:通常温度越高,呼吸作用越旺盛。(太高温度例外)

  新疆瓜果产量高、味道甜,除了白天光合作用效率高以外,还与昼夜温差大有关:夜间低温有利于减少呼吸消耗、积累有机物,并且有利于糖的转化。

   讨论:怎样对蔬果、粮食保鲜?答:低温保存。

    • 水分对呼吸作用的影响:前面学习自由水知识时提到,自由水含量越丰富的细胞,生命活动越旺盛,其呼吸作用也相应旺盛。所以,要保存粮食,就要尽可能晒干;而要让种子萌发,则要适量的水分。(水分过多可能导致通气不畅,影响O2供应,导致无氧呼吸而种子腐烂)

总结讨论:怎样对水果保鲜?……

 新方法:苹果喷涂腊(好处:隔空气中O2、防止水分散失、防止细菌滋生、防虫食、美观……)

  • 其它有关呼吸作用的问题:
      • 经常涉及到的是酵母菌的兼性厌氧呼吸问题(例题略)
      • 呼吸作用的检测:碱性溶液可以用于实验前吸收CO2

澄清石灰水通常用于检验放出的CO2(饱和H2CO3、碳酸氢钠等可以用于放出CO2)

      • 光合作用与呼吸作用反应式相反,所以通常用植物进行呼吸作用实验时要避光
  • 光合作用与呼吸作用的综合题:(略)