一(yi)、綠色植物中的呼吸作(zuo)用的概述
一、概述
呼吸作用生(sheng)物的(de)生(sheng)命活(huo)動(dong)都需要消耗能(neng)量，這(zhe)些能(neng)量來(lai)自生(sheng)物體內(nei)糖類、脂類和蛋(dan)白質等有機物的(de) 氧(yang)化(hua)分解。 生(sheng)物體內(nei)有機物在細胞內(nei)經過一系列(lie)的(de)氧(yang)化(hua)分解，最終生(sheng)成二氧(yang)化(hua)碳(tan)、水或其他產物，并且釋(shi)放出能(neng)量的(de)總過程，叫做 呼吸作用(又叫 生(sheng)物氧(yang)化(hua))。
呼(hu)(hu)吸(xi)作(zuo)用，是(shi)生(sheng)(sheng)物(wu)體細(xi)胞把有(you)機物(wu)氧(yang)化分解并(bing)產生(sheng)(sheng)能量的(de)化學過程，又稱為 細(xi)胞呼(hu)(hu)吸(xi)(Cellular respiration)。無論是(shi)否 自養，細(xi)胞內完成生(sheng)(sheng)命活(huo)動所需的(de)能量，都是(shi)來自呼(hu)(hu)吸(xi)作(zuo)用。 真核(he)細(xi)胞中， 線粒體是(shi)與呼(hu)(hu)吸(xi)作(zuo)用最有(you)關聯的(de)胞器，呼(hu)(hu)吸(xi)作(zuo)用的(de)幾個關鍵(jian)性(xing)步驟都在其中進行(xing)。
呼(hu)吸(xi)作(zuo)(zuo)用(yong)是一種酶促氧化(hua)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)。雖名為(wei) 氧化(hua)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)，不論有(you)無(wu)氧氣(qi)參與(yu)，都可稱(cheng)(cheng)作(zuo)(zuo)呼(hu)吸(xi)作(zuo)(zuo)用(yong)(這是因為(wei)在化(hua)學上，有(you)電子(zi)轉(zhuan)移的反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)過程，皆可稱(cheng)(cheng)為(wei)氧化(hua)還原反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying))。有(you)氧氣(qi)參與(yu)時的呼(hu)吸(xi)作(zuo)(zuo)用(yong)，稱(cheng)(cheng)之為(wei) 有(you)氧呼(hu)吸(xi);沒(mei)氧氣(qi)參與(yu)的反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)，則(ze)稱(cheng)(cheng)為(wei) 無(wu)氧呼(hu)吸(xi)。
呼吸作用
同(tong)樣多的有機化合物(wu)，進行(xing)無氧呼(hu)吸(xi)(xi)時(shi)，其(qi)產生(sheng)的能量，比進行(xing)有氧呼(hu)吸(xi)(xi)時(shi)要少。有氧呼(hu)吸(xi)(xi)與無氧呼(hu)吸(xi)(xi)是細(xi)胞內(nei)不同(tong)的反(fan)應，與生(sheng)物(wu)體沒直(zhi)接(jie)關系。即(ji)使是呼(hu)吸(xi)(xi)氧氣(qi)的生(sheng)物(wu)，其(qi)細(xi)胞內(nei)，也可以進行(xing)無氧呼(hu)吸(xi)(xi)。
呼(hu)吸(xi)(xi)(xi)作用的(de)(de)目的(de)(de)，是通過釋放(fang)食物(wu)里的(de)(de)能(neng)量(liang)，以(yi)制造 三磷酸(suan)腺苷(ATP)，即細胞最(zui)主要的(de)(de)直(zhi)接能(neng)量(liang)供(gong)應(ying)(ying)者。呼(hu)吸(xi)(xi)(xi)作用的(de)(de)過程，可(ke)以(yi)比擬為 氫與 氧的(de)(de)燃(ran)燒，但兩者間最(zui)大分(fen)別是：呼(hu)吸(xi)(xi)(xi)作用透(tou)過一連(lian)串的(de)(de)反(fan)應(ying)(ying)步(bu)(bu)驟(zou)，一步(bu)(bu)步(bu)(bu)使食物(wu)中(zhong)(zhong)的(de)(de)能(neng)量(liang)放(fang)出，而非像(xiang)燃(ran)燒般的(de)(de)一次性釋放(fang)。在呼(hu)吸(xi)(xi)(xi)作用中(zhong)(zhong)， 三大營養物(wu)質：碳(tan)水(shui)化合物(wu)、蛋白質和 脂質的(de)(de)基本組成單位──葡萄(tao)糖(tang)、 氨基酸(suan)和脂肪(fang)酸(suan)，被分(fen)解(jie)成更小的(de)(de)分(fen)子，透(tou)過數個步(bu)(bu)驟(zou)，將 能(neng)量(liang)轉(zhuan)移到 還原性氫([H])( 化合價為-1的(de)(de)氫)中(zhong)(zhong)。最(zui)后經(jing)過一連(lian)串的(de)(de) 電子傳遞鏈，氫被氧化生成 水(shui);原本貯存在其中(zhong)(zhong)的(de)(de)能(neng)量(liang)，則轉(zhuan)移到ATP分(fen)子上，供(gong)生命(ming)活動使用。
二、綠色植物中的呼(hu)吸作(zuo)用的過程
一、過程
呼吸作用(yong)植物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)呼吸作用(yong)主要細胞的(de)(de)(de)(de)(de)(de)線粒體進行(xing)。有氧呼吸的(de)(de)(de)(de)(de)(de)全過(guo)(guo)程(cheng)，可以分(fen)(fen)為三(san)(san)個(ge)階(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)：第一(yi)(yi)個(ge)階(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)(稱為 糖(tang)(tang)酵解)，一(yi)(yi)個(ge)分(fen)(fen)子(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)葡(pu)萄糖(tang)(tang)分(fen)(fen)解成(cheng)兩(liang)個(ge)分(fen)(fen)子(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de) 丙酮酸(suan)，在(zai)(zai)分(fen)(fen)解的(de)(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)產生少(shao)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de) 氫(qing)(qing)(用(yong)[H]表示)，同(tong)(tong)時釋放出(chu)(chu)少(shao)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)。這(zhe)個(ge)階(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)是(shi)在(zai)(zai) 細胞質基質中(zhong)進行(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de);第二(er)個(ge)階(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)(稱為三(san)(san)羧酸(suan)循環或 檸檬酸(suan)循環)，丙酮酸(suan)經(jing)過(guo)(guo)一(yi)(yi)系列的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)應，分(fen)(fen)解成(cheng)二(er)氧化(hua)碳和氫(qing)(qing)，同(tong)(tong)時釋放出(chu)(chu)少(shao)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)。這(zhe)個(ge)階(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)是(shi)在(zai)(zai) 線粒體基質中(zhong)進行(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de);第三(san)(san)個(ge)階(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)( 呼吸電子(zi)傳(chuan)遞鏈)，前(qian)兩(liang)個(ge)階(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)產生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氫(qing)(qing)，經(jing)過(guo)(guo)一(yi)(yi)系列的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)應，與氧結合而形成(cheng)水，同(tong)(tong)時釋放出(chu)(chu)大(da)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)。這(zhe)個(ge)階(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)是(shi)在(zai)(zai) 線粒體內膜中(zhong)進行(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。以上三(san)(san)個(ge)階(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)各個(ge) 化(hua)學反(fan)應是(shi)由不同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)酶來催化(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。在(zai)(zai)生物(wu)體內，1mol的(de)(de)(de)(de)(de)(de)葡(pu)萄糖(tang)(tang)在(zai)(zai)徹底(di)氧化(hua)分(fen)(fen)解以后，共(gong)釋放出(chu)(chu)大(da)約(yue)2870kJ的(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)，其中(zhong)有1160.52kJ左右的(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)儲(chu)存在(zai)(zai)ATP中(zhong)(38個(ge)ATP，1mol ATP儲(chu)存30.54kJ能(neng)(neng)量(liang))，其余的(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)都以熱能(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)形式散失了(呼吸作用(yong)產生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)僅有34%轉化(hua)為ATP)。
生(sheng)物(wu)進(jin)行呼(hu)(hu)吸(xi)(xi)作用(yong)(yong)的(de)主要形式是(shi)有氧(yang)呼(hu)(hu)吸(xi)(xi)。那(nei)么，生(sheng)物(wu)在無氧(yang)條件下能(neng)不能(neng)進(jin)行呼(hu)(hu)吸(xi)(xi)作用(yong)(yong)呢?科(ke)學家通過研究發現(xian)，生(sheng)物(wu)體內的(de)細胞在無氧(yang)條件下能(neng)夠進(jin)行另(ling)一(yi)類型的(de)呼(hu)(hu)吸(xi)(xi)作用(yong)(yong)—— 無氧(yang)呼(hu)(hu)吸(xi)(xi)。
蘋(pin)果儲藏久了，為什么(me)會有(you)酒味?高(gao)(gao)等(deng)(deng)植物在(zai)水(shui)淹(yan)的(de)(de)情(qing)況下，可以進行短時間(jian)的(de)(de)無(wu)氧(yang)呼吸(xi)，將葡萄糖分解為 酒精和(he)(he)二氧(yang)化(hua)碳，并且(qie)釋放出少量的(de)(de)能量，以適(shi)應缺氧(yang)的(de)(de)環境(jing)條件。高(gao)(gao)等(deng)(deng)動物和(he)(he)人(ren)體在(zai)劇烈運(yun)動時，盡管 呼吸(xi)運(yun)動和(he)(he)血液循環都大大加強了，但是(shi)仍然不能滿足 骨(gu)骼肌對(dui)氧(yang)的(de)(de)需(xu)要，這(zhe)時骨(gu)骼肌內就會出現無(wu)氧(yang)呼吸(xi)。高(gao)(gao)等(deng)(deng)動物和(he)(he)人(ren)體的(de)(de)無(wu)氧(yang)呼吸(xi)產生乳酸(suan)。此外，還有(you)一些(xie)高(gao)(gao)等(deng)(deng)植物的(de)(de)某些(xie)器官在(zai)進行無(wu)氧(yang)呼吸(xi)時也可以產生乳酸(suan)，如馬(ma)鈴薯塊莖、 甜菜塊根(gen)等(deng)(deng)。
植物(wu)有(you)氧呼吸(xi)過(guo)程中，中間產物(wu)丙酮酸必須進入線(xian)粒體才(cai)能被分解成(cheng)CO2
三、綠色(se)植物中的呼吸作用的意義
意義
第一(yi)，呼(hu)吸作用能(neng)(neng)為生(sheng)物體的(de)(de)生(sheng)命活動提供能(neng)(neng)量。呼(hu)吸作用釋放出來(lai)的(de)(de)能(neng)(neng)量，一(yi)部分(fen)轉變為熱(re)能(neng)(neng)而(er)散失，另一(yi)部分(fen)儲存(cun)在 ATP中。當ATP在酶的(de)(de)作用下分(fen)解時(shi)，就把儲存(cun)的(de)(de)能(neng)(neng)量釋放出來(lai)，用于生(sheng)物體的(de)(de)各項生(sheng)命活動，如細(xi)胞的(de)(de)分(fen)裂，植株的(de)(de)生(sheng)長(chang)，礦質元素(su)的(de)(de)吸收(shou)，肌肉的(de)(de)收(shou)縮，神經沖(chong)動的(de)(de)傳導等(deng)。
第二(er)，呼吸過程能為(wei)體內其他化合(he)物(wu)(wu)的(de)合(he)成提(ti)供(gong)原(yuan)料。在(zai)呼吸過程中所產生的(de)一些(xie)中間產物(wu)(wu)，可(ke)以成為(wei)合(he)成體內一些(xie)重要(yao)化合(he)物(wu)(wu)的(de)原(yuan)料。例(li)如，葡萄(tao)糖分(fen)解時的(de)中間產物(wu)(wu)丙酮酸(suan)是(shi)合(he)成氨基酸(suan)的(de)原(yuan)料。同時，保(bao)持(chi)大氣中二(er)氧化碳和氧氣的(de)含量(liang)保(bao)持(chi)平衡。
應用
發(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)工(gong)程(cheng)(cheng)： 發(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)工(gong)程(cheng)(cheng)是指采用(yong)(yong)工(gong)程(cheng)(cheng)技術(shu)(shu)(shu)(shu)手段，利(li)(li)(li)用(yong)(yong)生(sheng)物(wu)，主要(yao)(yao)是微生(sheng)物(wu)的(de)某些(xie)功能，為人類(lei)生(sheng)產(chan)(chan)有(you)用(yong)(yong)的(de)生(sheng)物(wu)產(chan)(chan)品，或者直(zhi)接用(yong)(yong)微生(sheng)物(wu)參與控制某些(xie)工(gong)業(ye)生(sheng)產(chan)(chan)過程(cheng)(cheng)的(de)一種(zhong)(zhong)技術(shu)(shu)(shu)(shu)。人們(men)熟知的(de)利(li)(li)(li)用(yong)(yong)酵(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)母菌發(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)制造 啤酒、果酒、工(gong)業(ye)酒精，利(li)(li)(li)用(yong)(yong)乳(ru)酸菌發(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)制造 奶(nai)酪和(he)酸牛奶(nai)，利(li)(li)(li)用(yong)(yong)真菌大規模生(sheng)產(chan)(chan) 青霉素等都是這方面的(de)例(li)子。隨(sui)著(zhu)科學技術(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)進(jin)(jin)步，發(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)技術(shu)(shu)(shu)(shu)也(ye)有(you)了很大的(de)發(fa)(fa)展，并(bing)且已經(jing)進(jin)(jin)入能夠人為控制和(he)改造微 生(sheng)物(wu)，使這些(xie)微生(sheng)物(wu)為人類(lei)生(sheng)產(chan)(chan)產(chan)(chan)品的(de)現(xian)(xian)代發(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)工(gong)程(cheng)(cheng)階(jie)段。現(xian)(xian)代發(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)工(gong)程(cheng)(cheng)作為現(xian)(xian)代生(sheng)物(wu)技術(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)一個(ge)重(zhong)要(yao)(yao)組成部分(fen)，具有(you)廣闊的(de)應(ying)用(yong)(yong)前景。例(li)如，利(li)(li)(li)用(yong)(yong)DNA重(zhong)組技術(shu)(shu)(shu)(shu)有(you)目的(de)地(di)改造原有(you)的(de)菌種(zhong)(zhong)并(bing)且提高其產(chan)(chan)量;利(li)(li)(li)用(yong)(yong) 微生(sheng)物(wu)發(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產(chan)(chan)藥品，如人的(de) 胰島素、 干(gan)擾(rao)素和(he)生(sheng)長素等。
四、綠色(se)植物(wu)中的呼吸作用
一、應用
發(fa)(fa)酵(jiao)工程(cheng)： 發(fa)(fa)酵(jiao)工程(cheng)是指采(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)工程(cheng)技(ji)術手段，利(li)用(yong)(yong)(yong)(yong)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)，主(zhu)要是微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)呼吸作用(yong)(yong)(yong)(yong)某些(xie)功能，為人(ren)類生(sheng)(sheng)產(chan)有用(yong)(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)產(chan)品(pin)，或者直接用(yong)(yong)(yong)(yong)微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)參與控制(zhi)某些(xie)工業生(sheng)(sheng)產(chan)過程(cheng)的(de)(de)(de)(de)一種(zhong)技(ji)術。人(ren)們熟知的(de)(de)(de)(de)利(li)用(yong)(yong)(yong)(yong)酵(jiao)母(mu)菌(jun)(jun)發(fa)(fa)酵(jiao)制(zhi)造啤(pi)酒、果酒、工業酒精(jing)，利(li)用(yong)(yong)(yong)(yong)乳酸菌(jun)(jun)發(fa)(fa)酵(jiao)制(zhi)造 奶酪和(he)酸牛奶，利(li)用(yong)(yong)(yong)(yong)真菌(jun)(jun)大(da)規模生(sheng)(sheng)產(chan) 青霉(mei)素等(deng)都是這方面的(de)(de)(de)(de)例子。隨著科學技(ji)術的(de)(de)(de)(de)進步，發(fa)(fa)酵(jiao)技(ji)術也(ye)有了(le)很(hen)大(da)的(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)展，并(bing)且已(yi)經進入能夠人(ren)為控制(zhi)和(he)改造微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)，使這些(xie)微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)為人(ren)類生(sheng)(sheng)產(chan)產(chan)品(pin)的(de)(de)(de)(de)現代(dai)(dai)發(fa)(fa)酵(jiao)工程(cheng)階段。現代(dai)(dai)發(fa)(fa)酵(jiao)工程(cheng)作為現代(dai)(dai)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)技(ji)術的(de)(de)(de)(de)一個(ge)重要組(zu)(zu)成部分(fen)，具有廣闊的(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)(yong)前景。例如，利(li)用(yong)(yong)(yong)(yong)DNA重組(zu)(zu)技(ji)術有目的(de)(de)(de)(de)地改造原有的(de)(de)(de)(de)菌(jun)(jun)種(zhong)并(bing)且提高其產(chan)量;利(li)用(yong)(yong)(yong)(yong) 微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)發(fa)(fa)酵(jiao)生(sheng)(sheng)產(chan)藥品(pin)，如人(ren)的(de)(de)(de)(de) 胰(yi)島素、 干擾素和(he)生(sheng)(sheng)長素等(deng)。
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