高一生物復習方法：從化學能到生物(2)

　　活動程序：(1)取3只保溫瓶，編號為A、B、C。 將少量的酵母菌放進由蒸餾水、純糖和酒石酸銨組成的培養液中，經過一夜的培養，便可以產生出千千萬萬的酵母菌。

　　(2)A瓶注入煮沸冷卻(冷卻的目的是避免高溫殺死酵母菌)的質量分數為0.1 g/mL的葡萄糖溶液1 L;B、C瓶注入未經煮沸的質量分數為0.1 g/mL的葡萄糖溶液1 L。

　　(3)向A、B瓶中加入等量的酵母培養液，C號瓶中不加入酵母菌培養液(作為空白對照)。

　　(4)向A號瓶中注入液體石蠟。 煮沸的目的有兩個：其一是排出氧氣，氣體于100℃在水中的溶解度非常小;其二是殺死微生物。

　　(5)3個瓶中同時放入溫度計，并用棉團輕輕塞上瓶口(這樣做可以有效地通入空氣，并且阻止空氣中的微生物的進入)，插入溫度計并保證保溫瓶通氣。

　　(6)2 h后觀察并記錄3個保溫瓶溫度數據。

　　結果預測及分析：B號瓶中溫度最高，A號瓶次之，C號瓶的溫度最低并且接近室溫。 液體石蠟的密度比水小，所以可以在水面上形成一層油膜，從而有效地使空氣與培養液隔開。

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　　高一生物教案 從化學能到生物能

　　B號瓶中的酵母菌進行的呼吸方式是有氧呼吸。細胞在氧的參與下，通過酶的催化作用，把糖類等有機物徹底氧化分解，產生二氧化碳和水，同時釋放出大量能量的過程，稱為有氧呼吸。A號瓶中的酵母菌進行的呼吸方式是無氧呼吸。無氧呼吸不需要大氣中的氧。

　　絕大多數的動物和植物都需要進行有氧呼吸，所以必須生活在氧氣充足的條件下。幾種專營體內寄生的動物進行無氧呼吸，如蛔蟲、豬肉絳蟲等。部分微生物也必須進行無氧呼吸才能生存，這種微生物的代謝類型被稱為專性厭氧，除了書上的兩種微生物外，還有甲烷桿菌、鏈球菌等。

　　2.細胞呼吸的主要場所——線粒體 要點提煉

　　酵母菌的兩種呼吸方式：①有氧呼吸時產物是CO2和H2O，并有大量能量釋放;②無氧呼吸產物是酒精和CO2，釋放少量能量。

　　線粒體，最早發現這種細胞器是1857年利用光學顯微鏡在昆蟲的肌肉細胞中看到的一種顆粒狀結構，直到1897年Benda才把這種線狀和顆粒狀結構稱為線粒體。在光學顯微鏡下，線粒體成顆粒狀或短桿狀，橫徑約0.2～1 μm，長約2～8 μm，相當于一個細菌的大小。 全析提示

　　線粒體的形態與其名稱來歷有關，線粒體在光學顯微鏡下呈線狀和顆粒狀。

　　線粒體在電鏡下呈雙層膜結構，內膜向內腔折疊形成嵴，嵴的形成增加了線粒體內膜的面積。線粒體內膜中蛋白質的含量比外膜多得多，完成有氧呼吸第三階段過程的所有的酶都分布在內膜上。第二階段的酶在線粒體基質中。

　　線粒體是有氧呼吸的主要場所，它的主要使命是為各種生命活動提供能量，所以在能量代謝旺盛的細胞中，線粒體的數量就比較多，如心肌細胞與骨骼肌細胞相比較，心肌細胞消耗的能量比骨骼肌細胞多，所以心肌細胞中的線粒體數量比骨骼肌多，而且每個線粒體中嵴的數量也比骨骼肌中多。 要點提煉

　　有氧呼吸有關的酶分布在基質(第二階段)和內膜(第三階段)上。

　　線粒體為生命活動提供能量，所以需要能量多的細胞內的線粒體數量多。

　　在線粒體中有少量的DNA和RNA，線粒體在細胞中可以進行自我增殖，如細胞從低能量代謝轉到高能量代謝時，線粒體的數量就會增加，所以線粒體在遺傳上不完全依賴于細胞核，有一定獨立性。 全析提示[Ks5u.com]

　　線粒體稱為半自主性細胞器，是因為：①增殖不與細胞同步;②能夠自主合成部分蛋白質。

　　3.細胞呼吸的過程

　　(1)有氧呼吸是高等動物和植物細胞進行呼吸作用的主要形式，因此，通常所說的呼吸作用就是指有氧呼吸。細胞進行有氧呼吸的主要場所是線粒體。

　　氧化的有機物最多的是葡萄糖(約占全部的70%)。如果選擇適當的催化劑使葡萄糖燃燒，一步就被氧化成CO2和水，而在細胞中葡萄糖的氧化是要經過許多步驟才產生CO2和水的。

　　有氧呼吸的全過程可分為三個階段： 要點提煉

　　物質在細胞內氧化分解最大特點是：要經過一系列復雜的化學反應，逐步釋放出來的。

　　第一階段：1分子葡萄糖分解為2分子的丙酮酸(C3H4O3)，同時產生少量的氫和少量的能量，這些能量能產生2分子ATP。這個過程是在細胞質基質中進行的。

　　C6H12O6 2C3H4O3+4[H]+2ATP 第一階段可稱為：葡萄糖的分解。

　　第二階段：丙酮酸經過一系列的反應，分解成二氧化碳和氫，同時釋放出少量能量，這些能量能產生2分子ATP。這個階段是在線粒體基質中進行的。

　　2C3H4O3+6H2O 6CO2+20[H]+2ATP 第二階段可稱為：丙酮酸的徹底分解。

　　第三階段：前兩個階段產生的氫，經過一系列反應，與氧結合成水，同時釋放大量的能量，這些能量能產生34分子ATP。這個過程是在線粒體內膜(嵴)上進行的。 第三階段可稱為：水的產生。

　　24[H]+6O2 12H2O+34ATP

　　以葡萄糖為底物的細胞呼吸的總反應式是：

　　C6H12O6+6O2+6H2O 6CO2+12H2O+能量 全析提示

　　總反應式兩側的水不可以約掉，因為不是在一個階段中參與的反應。

　　綜合上述每氧化1摩爾葡萄糖，生成6摩爾的二氧化碳和12摩爾的水，同時生成38摩爾ATP。每氧化1摩爾葡萄糖釋放出來的總能量是2870 kJ，其中只有1161 kJ轉移至ATP的高能磷酸鍵上，能量轉變效率只有40%左右，其余部分(1709 kJ)的能量就以熱能形式散失掉了。