备课素材：细胞呼吸电子传递链的两条途径-2024-2025学年高一上学期生物人教版必修1

细胞呼吸电子传递链的两条途径 先看一道试题： 冻雨落到植物的茎、叶表面后，会形成晶莹透亮的冰层，对某些植物造成伤害。回答下列问题： （1）冻雨会引起细胞内结冰，细胞结构被破坏。类囊体破裂直接影响             的进行。液泡破裂会导致其他细胞器降解，因为细胞液富含多种               酶。 （2）植物在冬季来临前，耐寒能力会逐渐增强，主要表现在：生物膜中磷脂的不饱和脂肪酸含量提高，以维持生物膜的完整性和一定的              ，保证功能正常；细胞溶胶中大量的                  与抗冻蛋白结合，使结合水含量增加，细胞溶胶变得粘稠，同时，液泡中可溶性糖和氨基酸的浓度升高，使细胞溶胶和细胞液的冰点                     。 （3）植物在提高耐寒性方面还有不同的对策。有些植物的叶片在脱落酸、                 两种激素的协同作用下衰老并脱落。有些植物在细胞呼吸第三阶段存在细胞色素途径（产生ATP）和交替途径（不产生 ATP），低温条件下            途径的活动会增强，从而增加产热。有些植物的叶肉细胞会出现质壁分离现象（如图），液泡膜与                  距离缩小，水快速排到胞外并结冰，避免胞内结冰对细胞的破坏。 答案：（1）光反应    水解酶     （2）流动性   自由水   下降    （3）乙烯   交替   细胞膜 此题提到“细胞呼吸第三阶段存在细胞色素途径（产生ATP）和交替途径（不产生 ATP）”。 高中生物学中需氧呼吸（有氧呼吸）的三条途径是必修1的重点之一，产生能量最多的是第三阶段电子传递链，就是高中生物学教材中讲到的细胞色素途径。 在细胞呼吸的过程中，电子传递链（也称为呼吸链）是一个关键步骤，它涉及到高能电子和质子的传递，最终将这些电子传递给氧气，生成水。这个过程在线粒体内膜上进行，涉及到多种电子传递体，其中一些电子传递体在细胞色素途径和交替途径中是共有的。 ‌‌1.细胞色素途径的定义和作用 ‌‌‌细胞色素途径‌是指细胞中通过细胞色素进行电子传递的过程。细胞色素是一类以‌铁卟啉（或‌血红素）作为辅基的电子传递蛋白，广泛参与动、植物，酵母以及好氧菌、厌氧光合菌等的氧化还原反应。 ‌细胞色素在‌呼吸电子传递中的作用‌：在呼吸电子传递过程中，细胞色素起着至关重要的作用。细胞色素通过其血红素辅基中铁原子的还原态(Fe2+)和氧化态(Fe3+)之间的可逆变化来传递电子。在线粒体内膜上，电子传递链由一系列有顺序的电子传递体组成，其中包括复合体Ⅰ、复合体Ⅱ、复合体Ⅲ和复合体Ⅳ。复合体Ⅰ和复合体Ⅱ将电子传递给‌泛醌（UQ），然后通过复合体Ⅲ将电子传递给细胞色素c（Cyt c），最终由复合体Ⅳ将电子传递给氧，形成水分子并产生ATP（如图）。 ‌细胞色素的分类和功能‌： 根据吸收光谱和最大吸收波长的不同，细胞色素可以分为细胞色素a、b、c等。其中，细胞色素a和b与线粒体内膜紧密结合，而细胞色素c（Cyt c）属于水溶性蛋白，与线粒体内膜外表面疏松结合。细胞色素c在缺氧时可以进入细胞及线粒体内，增强细胞的氧化作用，提高氧的利用。2.‌交替呼吸途径‌的定义和作用交替呼吸途径‌，也称为旁路呼吸途径或抗氰呼吸，是呼吸电子传递途径中的一种特殊方式。 在这种途径中，电子不是通过细胞色素传递给氧，而是通过黄素蛋白传递给交替氧化酶，最终传递到氧的过程。 这一途径不受细胞色素途径的抑制剂如氰化物、叠氮化物和一氧化碳等的抑制，因此不会产生腺苷三磷酸（ATP）。 交替呼吸途径的主要功能除了产热外，还可能在糖过多或细胞色素途径饱和时，处理过剩的电子。它与“细胞色素途径”共同构成了植物的两条主要呼吸途径，两者之间存在此消彼长的协调现象。 在总呼吸中，交替呼吸占比例高的器官，如南天星科海芋属植物的花序，会产生大量热量，温度可达40℃‌。 总之，这两种途径的存在和切换，使得植物细胞能够在不同的环境条件下灵活调整其呼吸作用的方式，以适应外界环境的变化并保持生命活动的正常进行‌，如在寒冷的环境下某些植物通过这种方式抵抗低温环境。 学科网（北京）股份有限公司 $$