1、第三节第三节 细胞呼吸细胞呼吸 学习目标 1.说出细胞呼吸的本质和过程。2.说明有氧呼吸和无氧呼吸的异同。3.说明细 胞呼吸的原理，并探讨其在生产和生活中的应用。 一一、细胞呼吸的本质及有氧呼吸的过程细胞呼吸的本质及有氧呼吸的过程 1.细胞呼吸的概念 (1)场所：活细胞。 (2)反应物：糖类、脂质和蛋白质等有机物。 (3)产物：二氧化碳或其他产物。 (4)能量变化：释放出能量并生成 ATP。 2.类型 (1)分类依据：是否需要氧气参与。 (2)类型：有氧呼吸和无氧呼吸。 3.本质：氧化分解有机物，释放能量。 4.呼吸速率：在一定温度下单位质量的活细胞或组织在单位时间内的 CO2释放量或 O2消
2、耗 量。 5.细胞呼吸与燃烧的区别 (1)燃烧：往往伴有剧烈的发光发热现象。 (2)细胞呼吸：在温和的条件下，有机物被酶催化氧化分解，逐步释放能量的过程。 6.线粒体的结构 线粒体具有双层膜，3内膜向内腔折叠形成2嵴，大大增加了内膜的表面积，线粒体内充 满了液态的4基质，线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。 7.有氧呼吸 (1)概念 主要场所 线粒体 物质变化 反应物：葡萄糖等有机物； 产物：CO2、H2O 条件 O2参与、多种酶催化 能量变化 释放能量并生成大量 ATP (2)过程 (3)总反应式： C6H12O66O26H2O 酶 6CO212H2O能量。 下图表示有氧呼吸
3、过程，据图分析： 1.图中表示有氧呼吸三个阶段产生的能量，其中生成 ATP 最多的是哪个过程？ 答案 过程释放能量最多。 2.图中的、分别是什么物质？有氧呼吸过程中，参与反应的氧气中的氧最终到了哪 种产物中？ 答案 和都是水， 是氧气。 有氧呼吸过程中， 参与反应的氧气中的氧最终到产物水中。 3.1 mol 葡萄糖在体内彻底氧化分解共释放出 2 870 kJ 的能量，其中有 1 161 kJ 的能量储存 在 ATP 中，其余的能量以热能的形式散失，以维持体温的恒定。那么，1 mol 葡萄糖通过有 氧呼吸可形成多少 mol 的 ATP？其能量转换效率是多少？ 答案 可形成 38 mol 的 AT
4、P。其能量转换效率是 40.45%。 4.葡萄糖等有机物在体外能够燃烧，有氧呼吸和物质燃烧相比有什么异同？ 答案 二者都能释放能量， 产物主要都是水和二氧化碳， 不同点在于有氧呼吸是在温和条件 下，在酶的催化下缓慢释放有机物中的能量，相当一部分能量储存到了 ATP 中；燃烧是点 燃后剧烈释放有机物中的能量，能量全部以光能和热能的形式释放，不产生 ATP。 5.原核生物没有线粒体，能不能进行有氧呼吸呢？ 答案 能，在细胞质基质中进行。 1.如图为线粒体的结构示意图，其中不可能发生的反应是( ) A.处发生有氧呼吸第二阶段 B.处产生 ATP C.处产生 CO2 D.处发生H与 O2的结合反应 答
5、案 B 解析 分析示意图可知，分别表示线粒体内外膜间隙、线粒体基质和内膜。有氧呼吸 的第二阶段发生在场所，该过程有 CO2产生，而H与 O2的结合反应在上完成。物质 氧化分解过程不能在处进行，处也不能产生 ATP。 2.有氧呼吸全过程中的物质变化可分为三个阶段： C6H12O6丙酮酸H；丙酮酸H2OCO2H；HO2H2O。 下列与此相关的叙述中，正确的是( ) A.第阶段反应极易进行，无需酶的催化 B.第阶段无 ATP 生成，第阶段形成较多的 ATP C.第阶段的进行，需在有氧条件下 D.第阶段也在线粒体中进行 答案 C 解析 有氧呼吸的三个阶段都需要酶的催化，都有 ATP 的产生；产生 AT
6、P 最多的是第三阶 段；有氧呼吸第二、三阶段需在有氧条件下进行，因为丙酮酸需在有氧条件下进入线粒体； 第阶段在细胞质基质中进行。 二二、无氧呼吸无氧呼吸 1.概念 (1)条件：无氧或缺氧。 (2)场所：细胞质基质。 (3)反应物：葡萄糖等有机物。 (4)产物：C2H5OH(乙醇)和 CO2或 C3H6O3(乳酸)，同时释放较少能量。 2.反应式 1产生乙醇 C6H12O6 酶 2C2H5OH乙醇2CO2少量能量 发生生物：大部分植物、酵母菌 2产生乳酸 C6H12O6 酶 2C3H6O3乳酸少量能量 发生生物：动物、乳酸菌、马铃薯块茎、玉米胚等 3.影响酵母菌无氧呼吸的因素 (1)实验目的：说
7、明影响细胞无氧呼吸的因素。 (2)实验原理：酵母菌无氧呼吸的产物有 CO2，通过 CO2与澄清的石灰水的反应速度来探讨 O2的浓度、温度等因素对酵母菌无氧呼吸的影响。 (3)实验步骤 阅读实验背景材料，得出结论：酵母菌既能进行有氧呼吸，也能进行无氧呼吸，两种呼吸 的产物中都有 CO2。 分小组讨论，提出 O2的浓度、温度可能会对酵母菌的无氧呼吸产生的影响。 分组设计实验，实验设计要注意：实验装置要符合科学性；观察记录表格要合理。 1.无氧呼吸第一阶段和有氧呼吸完全相同，也有H的产生，这部分H去向了哪里？ 答案 参与了第二阶段乳酸或者乙醇的生成。 2.1 mol 葡萄糖分解成乳酸时， 只释放出
8、196.65 kJ 的能量， 其中有 61.08 kJ 的能量储存在 ATP 中， 其余的能量以热能的形式散失。 那么， 1 mol 葡萄糖通过乳酸发酵可形成多少 mol 的 ATP？ 其能量转换效率是多少？ 答案 可形成 2 mol 的 ATP。其能量转换效率是 31.06%。 3.无氧呼吸是有机物不彻底的氧化分解，释放的能量比有氧呼吸少，为什么？ 答案 还有很大一部分能量存在不彻底的氧化产物乳酸和乙醇中。 4.剧烈运动过后的肌肉酸疼是怎样造成的？ 答案 剧烈运动，氧气供应不足，肌肉细胞无氧呼吸产生了乳酸。 3.如图所示的图解表示真核细胞呼吸的部分过程，可以在细胞质基质中发生的是( ) A.
9、 B. C. D. 答案 B 解析 是有氧呼吸第二、三阶段，发生在线粒体中。和表示两种类型的无氧呼吸，均 发生在细胞质基质中。表示 ATP 的合成，可发生在细胞质基质中。 4.比较植物有氧呼吸和无氧呼吸过程，下列说法不正确的是( ) A.有氧呼吸和无氧呼吸过程都需要酶的催化 B.葡萄糖是有氧呼吸的主要反应物，不是无氧呼吸的主要反应物 C.无氧呼吸第一阶段产生的H用于第二阶段 D.有氧呼吸反应物中的氢元素全部到H中，H在第三阶段与氧结合生成水 答案 B 解析 生物体内的任何化学反应都需要酶的催化， A 项正确； 有氧呼吸和无氧呼吸常用的能 源物质都是葡萄糖，B 项错误；无氧呼吸第一阶段产生H，第
10、二阶段H和丙酮酸反应，C 项正确；有氧呼吸的反应物葡萄糖和 H2O 中的氢元素全部到H中，H在第三阶段与氧结 合生成水，D 项正确。 归纳提升 真核生物有氧呼吸和无氧呼吸的比较 项目 有氧呼吸 无氧呼吸 不同点 条件 需氧 不需氧 场所 细胞质基质、线粒体 细胞质基质 分解程度 葡萄糖被彻底分解 葡萄糖分解不彻底 产物 CO2、H2O 乳酸或乙醇和 CO2 能量释放 大量能量 少量能量 相同点 本质都是氧化分解有机物，释放能量，生成 ATP 供生 命活动所需；第一阶段从葡萄糖到丙酮酸完全相同 三三、细胞呼吸原理的应用细胞呼吸原理的应用 1.农业生产上 (1)原理：适当增强细胞呼吸，以促进作物的
11、生长发育。 (2)实例：水稻生产中适时露田和晒田。 2.粮食储藏上 (1)原理：降低温度和保持干燥，抑制细胞呼吸，延长保存期限。 (2)实例：稻谷等种子的含水量不能过高，以防过强的细胞呼吸释放的热量和水导致种子霉 变。 3.果蔬储藏上 (1)原理：降低氧浓度或温度，抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。 (2)实例：在 01 条件下储藏苹果、柑橘等果实。 拓展提升 影响细胞呼吸的因素 (1)影响细胞呼吸的内部因素：酶的种类和数量。 (2)影响细胞呼吸的外部因素主要有：氧气、温度、CO2浓度和水分等。 名称 曲线 解读 温度 温度主要影响呼吸酶的活性。一般而言， 在一定范围内，呼吸强度随着温度的升高
12、而增强 O2浓度 O2浓度为零时只进行无氧呼吸；O2浓度为 10%以下，既进行有氧呼吸又进行无氧呼 吸；O2浓度为 10%以上，只进行有氧呼吸 CO2浓度 增加 CO2的浓度对细胞呼吸有明显的抑制 作用。这可以从化学平衡的角度进行解释 水 在一定范围内细胞呼吸强度随含水量的增 加而加强 下表是某植物非绿色器官(无氧呼吸产生乙醇和二氧化碳)，随氧气浓度变化，无氧呼吸和有 氧呼吸强度的变化，据表分析： 氧气浓度(%) 0 2.5 5 7.5 10 12.5 无氧呼吸释放的 CO2量 10 7 3 1 0 0 有氧呼吸释放的 CO2量 (吸收的氧气量) 0 2 3 6 8 10 总 CO2释放量 1
13、0 9 6 7 8 10 1.O2浓度为零时，该器官的细胞呼吸方式是哪种？ 答案 O2浓度为零时，只进行无氧呼吸。 2.O2浓度在 2.5%10%之间时和在 10%以上时，该器官的细胞呼吸方式有什么不同？ 答案 O2浓度在 2.5%10%时，进行有氧呼吸和无氧呼吸；O2浓度在 10%以上时，只进 行有氧呼吸。 3.O2浓度为 5%时，有氧呼吸和无氧呼吸释放的 CO2量相等，二者消耗的葡萄糖是不是也一 样多？ 答案 不是。 根据有氧呼吸和无氧呼吸的方程式可以看出： 有氧呼吸时， 1C6H12O66CO2； 无氧呼吸时，1C6H12O62CO2。所以当有氧呼吸和无氧呼吸释放的 CO2量相等时，二者
14、消 耗的葡萄糖之比是 13。 关键点拨 根据吸收氧气和释放二氧化碳的量判断细胞呼吸的方式：当 O2浓度为零时，只 进行无氧呼吸；当吸收的氧气和释放的二氧化碳量相等时，只进行有氧呼吸；当吸收的氧气 比释放的二氧化碳量少时，有氧呼吸和无氧呼吸同时进行。 5.对“锄土出肥”这一俗语最科学的解释是( ) A.松土可以使根生长得快，吸收更多的营养物质 B.松土可以改良土壤 C.松土可以促进根的有氧呼吸，使根吸收更多的矿质元素 D.松土可以提高土壤的含水量，有利于根的吸收作用 答案 C 解析 矿质元素大多数以离子形式存在， 通过主动运输的方式被吸收。 松土可增大土壤含氧 量，促进根的有氧呼吸，使根吸收更多
15、的矿质元素。 6.如图表示某植物非绿色器官在不同 O2浓度下，O2的吸收量和 CO2的释放量的变化情况， 根据所提供的信息，以下判断正确的是( ) A.N 点时，该器官 O2的吸收量和 CO2的释放量相等，说明其只进行有氧呼吸 B.M 点是储藏该器官的最适 O2浓度，此时无氧呼吸的强度最低 C.该器官呼吸作用过程中有非糖物质氧化分解 D.L 点时，该器官产生 CO2的场所是细胞中的线粒体基质 答案 C 解析 N 点之后，O2的吸收量与 CO2的释放量不等，说明该植物非绿色器官呼吸作用过程 中还有非糖物质的氧化分解，C 项正确；由于有非糖物质参与氧化分解，故 O2的吸收量与 CO2的释放量相等不
16、能说明该器官只进行有氧呼吸， A 项错误； M 点细胞的总呼吸强度最低， 但无氧呼吸强度并不是最低的，B 项错误；L 点时，细胞只进行无氧呼吸，产生 CO2的场所 是细胞质基质，D 项错误。 拓展延伸 葡萄糖不是细胞呼吸的唯一底物，脂肪等物质也可以作为呼吸底物进行有氧呼 吸，由于脂肪和糖类相比含氢多，含氧少，因此以脂肪作为呼吸底物进行有氧呼吸时，消耗 的氧气要比放出的二氧化碳多。 1.下列叙述，正确的打“”，错误的打“”。 (1)不同生物无氧呼吸的产物不一定相同( ) (2)人体细胞在有氧或无氧状态下均可产生 CO2( ) (3)无氧呼吸是不彻底的氧化分解，一些能量没释放出来，所以无氧呼吸释放
17、的能量较少 ( ) (4)温度是通过影响酶的活性来影响细胞呼吸的( ) (5)农田长期水淹后会造成植物烂根与无氧呼吸有关( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5) 2.下列有关细胞呼吸的叙述中，正确的是( ) A.细胞中的物质都能作为细胞呼吸的原料 B.有机物分解所释放的能量完全被细胞利用 C.有机物只能在有氧的情况下被分解 D.细胞呼吸发生在活细胞中 答案 D 解析 活细胞需要细胞呼吸释放能量来维持正常的生命活动， 细胞呼吸一旦停止， 生命活动 就不能正常进行。 3.用含 18O 的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，18O 的转移途径是( ) A.葡萄糖丙酮酸H2O B.葡萄糖丙酮
18、酸O2 C.葡萄糖O2H2O D.葡萄糖丙酮酸CO2 答案 D 解析 以葡萄糖为底物的有氧呼吸过程可分为 3 个阶段，第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸， 同时产生H和少量能量；第二阶段是丙酮酸分解成 CO2，同时产生H和少量能量；第三 阶段是第一阶段和第二阶段产生的H与氧结合生成 H2O，同时产生大量能量。从葡萄糖氧 化分解产生 H2O 和 CO2的全过程可以看出，葡萄糖中 18O 的转移途径是葡萄糖丙酮酸 CO2。 4.人骨骼肌内的白肌细胞含少量线粒体，适合无氧呼吸、进行剧烈运动。白肌细胞内葡萄糖 氧化分解的产物有( ) 乙醇 乳酸 CO2 H2O ATP A. B. C. D. 答案 D 解析
19、 白肌细胞含少量线粒体，可以进行有氧呼吸和无氧呼吸，无氧呼吸的产物为乳酸和 ATP，有氧呼吸的产物为 CO2 、H2O、ATP。 5.生物体内葡萄糖分解代谢过程如图所示，据图回答下列问题： (1)有氧呼吸和无氧呼吸都经过的阶段是图中的_(填序号)，此阶段进行的场所是 _。 (2)中，可在人体某些细胞中进行的是_。 (3)酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸都能产生 CO2，产生的场所分别是_。 (4)粮食储藏过程中，有时会发生粮堆湿度增大现象，这是因为_。 答案 (1) 细胞质基质 (2) (3)线粒体基质、细胞质基质 (4)粮食进行有氧呼吸 产生水 解析 图中是有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段，是有氧呼吸的第二、三阶段，分别 是两种无氧呼吸的第二阶段。 有氧呼吸和无氧呼吸都要经过葡萄糖分解为丙酮酸的过程， 此 过程发生在细胞质基质中。人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸。
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