專題四：呼吸作用

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1、專題四：呼吸作用[競賽要求]呼吸系統(tǒng)：1.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點2.呼吸機制3.氣體交換呼吸作用：1.呼吸作用的類型2.呼吸作用的生理意義3.呼吸作用的途徑4.呼吸作用的過程5.影響呼吸作用的因素6.呼吸作用與光合作用的關(guān)系7.呼吸作用的原理的應(yīng)用圖4-1人的呼吸系統(tǒng)[知識梳理]一、呼吸系統(tǒng)呼吸：機體與環(huán)境交換氧和二氧化碳的過程稱為呼吸。其全過程包括外呼吸（又稱肺呼吸）、氣體運輸和內(nèi)呼吸（又稱組織呼吸）三個相互緊密聯(lián)系的環(huán)節(jié)。1、呼吸系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)呼吸系統(tǒng)由鼻、咽、喉、氣管、支氣管和肺等器官組成。肺的實質(zhì)是由反復(fù)

2、分支的支氣管樹（各級支氣管）及大量肺泡構(gòu)成。（圖4-1）肺泡是肺實現(xiàn)氣體交換的結(jié)構(gòu)和功能單位，壁薄，僅由單層扁平上皮組成，外面密布毛細血管網(wǎng)（對保證血液與外界氣體交換有重要作用）和彈性纖維（與呼吸后肺泡的彈性回縮有關(guān)）。肺泡的數(shù)量極多，為氣體交換提供了廣大的面積。2、呼吸運動與肺通氣（1）呼吸運動肺本身不能主動的長縮，呼吸時氣體進出于肺，有賴于胸廓的周期性運動。胸廓擴大，肺隨之擴張，外界氣體吸入肺泡；胸廓縮小，肺泡氣被排出。所以胸廓的節(jié)律性擴大與縮小，稱為呼吸運動。呼吸運動的實現(xiàn)，是由于呼吸肌活動的結(jié)果。

3、主要的呼吸肌是膈肌和肋間肌。吸氣時，肋間外肌收縮，肋間內(nèi)肌松弛，使肋骨上舉，增大了胸廓的前后徑，同時，當肋骨上舉時，其下緣又略向外側(cè)偏轉(zhuǎn)，故胸廓的左右徑亦增大。呼氣時，肋間內(nèi)肌收縮，肋骨下降，于是胸廓前后、左右徑復(fù)位（圖4-2）。16圖4-2吸氣和呼氣時胸廓的變化（2）肺通氣的動力呼吸肌的活動是推動氣體進出肺的原動力，但此原動力還必須引起肺內(nèi)、外壓力的周期性變化，從而建立起肺泡與大氣之間存在一定的壓力差，方能推動氣體進出肺。3、氣體交換與運輸（1）氣體交換呼吸氣體的交換是指肺泡和血液之間，血液和組織細胞之

4、間氧和二氧化碳的交換。氣體交換是通過擴散的方式進行的，而決定氣體擴散方向的為該氣體的分壓。呼吸氣體的交換動力就是交換處細胞兩邊該氣體的分壓差。在肺泡內(nèi)，氧分壓高于靜脈血，二氧化碳分壓低于靜脈血，所以氧從肺泡擴散入靜脈血，二氧化碳從靜脈血擴散入肺泡。交換的結(jié)果，使靜脈血變成動脈血。在組織中，氧的分壓低于動脈血的分壓，而二氧化碳的分壓則高于動脈血，所以氧從血液中向組織擴散，二氧化碳從組織向血液擴散。交換的結(jié)果，使動脈血變成靜脈血?？傊?，肺循環(huán)毛細血管不斷從肺泡獲得氧排出二氧化碳；而體循環(huán)毛細血管不斷從組織接受

5、二氧化碳排出氧。（2）氣體運輸血液運輸氧和二氧化碳是以物理溶解和化學(xué)結(jié)合兩種形式進行的，但主要是以化學(xué)結(jié)合形式進行的。①氧的運輸在通常氧的分壓下，每100毫升血漿中僅能溶解0.3毫升的氧，所以絕大部分的氧是與血紅蛋白（Hb）形成可逆結(jié)合的形式進行運輸?shù)?。一個血紅蛋白分子是由一個珠蛋白分子結(jié)合四個血紅素構(gòu)成的。每個血紅素含有一個Fe2+,Fe2+不僅能同氧結(jié)合，也能同一氧化碳結(jié)合。肺內(nèi)，由于氧的分壓高，促使氧進入紅細胞同血紅蛋白結(jié)合形成氧合血紅蛋白；而在組織中，氧的分壓低，促使血紅蛋白與氧解離，形成還原血紅

6、蛋白。②二氧化碳的運輸組織中產(chǎn)生的二氧化碳進入血液后，在其分壓差的推動下，大部分進入紅細胞，在其中以氨基甲酸血紅蛋白或碳酸鹽的形式運輸。二、呼吸作用161.呼吸作用的類型呼吸作用是指生活細胞內(nèi)的有機物，在一系列酶的參與下，逐步氧化分解成簡單物質(zhì)，并釋放能量的過程。應(yīng)該注意的是，呼吸作用并不一定伴隨著O2的吸收和CO2的釋放。依據(jù)呼吸過程中是否有氧參與，可將呼吸作用分為有氧呼吸和無氧呼吸兩大類型。（1）有氧呼吸是指生活細胞利用分子氧（O2），將某些有機物質(zhì)徹底氧化分解釋放CO2，同時將O2還原為H2O，并釋

7、放能量的過程。這些有機物稱為呼吸底物，碳水化合物、有機酸、蛋白質(zhì)、脂肪等均可以作為呼吸底物。其總反應(yīng)式如下：C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能（2）無氧呼吸是指生活細胞在無氧條件下，把某些有機物分解成為不徹底的氧化產(chǎn)物（酒精、乳酸等），同時釋放出部分能量的過程。有氧呼吸是由無氧呼吸進化來的。植物中的無氧呼吸主要產(chǎn)生酒精，動物組織無氧呼吸主要產(chǎn)生乳酸。如蘋果、香蕉貯藏久了產(chǎn)生的酒味，便是酒精發(fā)酵的結(jié)果;胡蘿卜、甜菜塊根在儲藏時也會產(chǎn)生乳酸。一般將微生物的無氧呼吸統(tǒng)稱為發(fā)酵。需要指出的是

8、，發(fā)酵工業(yè)上所說的發(fā)酵，并非完全是無氧的，如醋酸發(fā)酵就是需要氧的。反應(yīng)式可寫為：1葡萄糖2丙酮酸2乙醛2乙醇＋2ATP+2CO2+2H2ONADH+HNAD+酒精發(fā)酵（酵母菌）：乳酸發(fā)酵（乳酸菌）：1葡萄糖2丙酮酸2乳酸＋2ATP+2H2O長時間的無氧呼吸對植物有較大影響：無氧呼吸釋放的能量少，要依靠無氧呼吸釋放的能量來維持生命活動的需要就要消耗大量的有機物，以至呼吸基質(zhì)很快耗盡；無氧呼吸生成氧化不徹底的產(chǎn)物，如酒精、乳酸等。