高中生物 第五章 ATP的主要来源—细胞呼吸

5.3 ATP的主要来源—细胞呼吸
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一、细胞呼吸的概念和方式
1．请从以下五个方面理解细胞呼吸的概念。

(1)发生场所：生活状态的内。

(2)分解底物：生物体内的。

(3)呼吸产物：或不彻底的氧化产物(因呼吸类型而异)。

(4)反应类型：。

(5)能量变化：有机物中化学能释放，生成。

2．酵母菌是兼性厌氧菌，因此可以用酵母菌来研究有氧呼吸和无氧呼吸。

下面是简易的实验装置，结合该图进行分析：
(1)变量的分析和控制
①本实验的自变量和因变量分别是什么？
②甲、乙装置中是如何控制自变量的(实验中有氧和无氧条件的控制)?
(2)实验装置
①图甲中质量分数为10%的NaOH溶液的作用是什么？
②B瓶装好后，要过一段时间再连接装有澄清石灰水的锥形瓶，这是为什么？
①如何检测产物中含有酒精？
②如何检测产物中含有CO2？如何比较CO2产生的多少？
(4)结果分析
①甲、乙装置中的澄清石灰水都变混浊，但是甲装置石灰水变混浊的程度大，这说明了什么？
②从A 、B 中各取少量培养液分别注入1、2号两支试管中，再分别加入0.5 mL 含有0.1 g 重铬酸钾的浓硫酸溶液，振荡后发现1号试管不变色，2号试管变成灰绿色。

这说明了什么？
(5)实验结论
酵母菌的细胞呼吸有两种方式：有氧呼吸和无氧呼吸。

有氧呼吸必须在 条件下进行，产生大量的 和 ，无氧呼吸需在 条件下进行，无氧呼吸的产物有 ，同时也产生CO 2，但CO 2的产生量比有氧呼吸要 。

二、有氧呼吸的过程和能量利用
下图是细胞内有氧呼吸的过程示意图(底物以葡萄糖为例)，结合该图分析下面的问题：
1．观察线粒体的结构，分析线粒体有哪些结构与呼吸作用相适应？
2．结合图解，对有氧呼吸的三个阶段进行归纳，完成下表。

阶段 场所 物质变化
放能多少
第一阶段 葡萄糖――→酶
2 ＋4 第二阶段 2丙酮酸＋6 ――→酶 6 ＋20
第三阶段
24 ＋6 ――→酶12
3.式。

4．你能根据反应式概括出有氧呼吸的概念吗？
5.1 mol 的葡萄糖彻底氧化分解成二氧化碳和水，释放出2 870 kJ 的能量，其中 1 161 kJ 左右的能量被ADP 捕获，储存在ATP 中。

那么，1 mol 葡萄糖通过有氧呼吸可形成多少摩尔的ATP 、其能量转换效率是多少？能量的散失有何意义？
三、学习自评
1．细胞呼吸的场所是细胞内的线粒体( )
2．细胞呼吸的实质是有机物氧化分解，释放能量( ) 3．CO 2可使溴麝香草酚蓝水溶液由黄变绿再变蓝( )
4．在酸性条件下，酒精会使重铬酸钾溶液由蓝变绿再变黄( ) 5．有氧呼吸的场所是细胞质基质、线粒体、叶绿体( ) 6．有氧呼吸第一阶段产生大量[H]，释放少量能量( ) 7．有氧呼吸第三阶段所需要的酶在线粒体基质中( ) 8．只有葡萄糖可以作为有氧呼吸的反应物( )
一、有氧呼吸的过程分析
1．反应物中的葡萄糖、水和氧气，分别是在哪一阶段被利用的？产物中的二氧化碳、水分别是在哪一阶段形成的？呼吸作用产生的H 2O 中的O ，来自哪种原料？
2．有氧呼吸可用反应式“C 6H 12O 6＋6O 2――→酶
6CO 2＋6H 2O ＋能量”来表示。

反应中每消耗6分子的O 2应该产生12分子的H 2O ，可是，如果形成12分子的H 2O 又需要24个H ，而一分子的C 6H 12O 6只有12个H ，差的12个H 来自哪里呢？
3．为了能反映有氧呼吸的本质，上述反应式如何改写？并标出各元素的去向。

二、有氧呼吸的场所
1．为什么说线粒体是有氧呼吸的主要场所？
2．线粒体是有氧呼吸的主要场所，没有线粒体的细胞就不能进行有氧呼吸，这种说法对吗？
1．近几年，几起严重的醉驾事故引起了社会的广泛关注。

交警为检测司机是否存在酒后驾驶的违法行为，可用来检测司机呼出的气体的试剂是()
A．溴麝香草酚蓝水溶液B．斐林试剂
C．重铬酸钾的浓硫酸溶液D．澄清的石灰水
2．在有氧呼吸的下列反应阶段中，不在线粒体中进行的只有()
A．[H]传递给氧气生成水
B．C6H12O6分解为丙酮酸和[H]
C．丙酮酸分解为CO2和[H]
D．ADP与磷酸结合生成ATP
3．人体内C6H12O6彻底氧化分解释放出的能量中，大部分的去向是()
A．以热能形式散失B．储存于A TP中
C．存在于线粒体中D．供生命活动利用
4．如图所示，质量分数为10%的NaOH溶液的作用是()
A．吸收O2B．吸收空气中的CO2
C．检验酒精的产生D．检验CO2的产生
5.3 ATP 的主要来源—细胞呼吸
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一、无氧呼吸
无氧呼吸整个过程都在细胞质基质中进行。

下图为细胞内无氧呼吸的过程示意图，结合该图分析下列问题：
1．结合图解，你能概括出无氧呼吸过程的两个阶段吗？
2．无氧呼吸的反应式：
(1) C 6H 12O 6――→酶
2C 2H 5OH ＋2CO 2＋少量能量。

(2)C 6H 12O 6 ――→酶2C 3H 6O 3＋少量能量。

3．参照有氧呼吸的概念，你能概括出无氧呼吸的定义吗？
4．1 mol 葡萄糖分解成乳酸时，只释放出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摩尔的ATP 、其能量转换效率是多少？同样是分解葡萄糖，为什么无氧呼吸只能释放少量的能量？
5．不同的生物无氧呼吸的方式有哪些不同？
二、影响细胞呼吸的因素与细胞呼吸原理的应用
影响细胞呼吸的因素包括内部因素和环境因素，其中内部因素主要指不同的生物种类、同一植物的不同器官、不同发育时期的呼吸酶的种类、数量不同；环境因素包括温度、O 2浓度、CO 2浓度和水分等。

依据曲线分析下列问题。

1.温度影响呼吸速率的曲线如图所示，该曲线与温度影响酶催化效率的曲线相比有何特点？分析曲线可得出什么结论？
2．绝大多数植物的非绿色器官或酵母菌的呼吸速率受氧气浓度的影响。

下
图表示某植物的非绿色器官或酵母菌(无氧呼吸产生酒精和二氧化碳)无氧呼吸和有氧呼吸强度与氧气浓度的关系。

分析曲线可得出什么结论？
3．二氧化碳浓度影响呼吸速率的曲线如图所示，依据曲线可知二氧化碳对细胞呼吸速率的影响如何？
4．依据上述细胞呼吸原理，分析下列措施主要是控制哪些条件来实现应用的。

(1)用透气纱布或“创可贴”包扎伤口：增加通气量，抑制厌氧细菌的呼吸，利于伤口的愈合。

(2)利用酵母菌酿酒时：早期通气——促进酵母菌呼吸，利于菌种繁殖；后期密封发酵罐——促进酵母菌呼吸，利于产生。

(3)食醋、味精制作过程中向发酵罐中通入无菌空气：促进醋酸杆菌、谷氨酸棒状杆菌进行呼吸。

(4)种植植物要常给土壤松土：促进根细胞的作用，有利于，为矿质元素的吸收供应能量。

(5)稻田要定期排水：避免因呼吸产生而烂根。

(6)提倡慢跑：促进肌细胞呼吸，防止无氧呼吸产生乳酸使肌肉酸胀乏力。

(7)在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降温：降低，减少的消耗。

三、学习自评
1．无氧呼吸的全过程都在细胞质基质中进行()
2．无氧呼吸的两个阶段都能产生A TP()
3．哺乳动物成熟的红细胞只能进行无氧呼吸()
4．长跑时，人体产生的CO2是有氧呼吸和无氧呼吸的共同产物()
5．马铃薯块茎进行无氧呼吸能产生乳酸()
6．稻田需要定期排水，否则水稻幼苗因缺氧生成乳酸而变黑、腐烂()
一、有氧呼吸和无氧呼吸的比较
观察下列细胞呼吸的过程图解，比较有氧呼吸和无氧呼吸的异同。

1．有氧呼吸和无氧呼吸的相同点有哪些？在反应条件、呼吸场所、分解产物、释放能量等方面，二者有何不同？
(2)不同点：①场所不同：有氧呼吸第一阶段在细胞质基质中，第二、三阶段在线粒体内，而无氧呼吸全过程都在细胞质基质中。

②反应条件不同：前者是在有氧和有氧呼吸酶的条件下进行，而后者是在无氧和无氧呼吸酶的条件下进行。

③分解产物和能量释放量不同：前者有机物彻底氧化分解，能量完全释放，而后者有机物没有彻底氧化分解，能量没有完全释放。

2．有氧呼吸和无氧呼吸不同的直接原因在于什么？
3．地球上的生物最早的呼吸方式是有氧呼吸还是无氧呼吸？为什么？
二、细胞呼吸的影响因素及其原理的应用
下图表示某植物非绿色器官(假设细胞呼吸的底物为葡萄糖；无氧呼吸时产生酒精和CO2)在不同O2浓度下O2吸收量和CO2生成量的变化曲线(图中AB＝BC)，纵坐标表示CO2释放量与O2吸收量的气体交换相对值。

分析问题：
1．由“某植物非绿色器官”可知，该器官能进行何种生理活动？“O2吸收量和CO2生成量”代表
的生物学意义是什么？
2．回忆植物器官进行有氧呼吸和无氧呼吸作用的反应式，思考O2吸收量和CO2生成量与细胞呼吸方式的关系是什么？
3．曲线上P、Q、B、R、D点的生物学含义分别是什么？随着O2浓度增加，该植物器官细胞呼吸方式如何发生变化？
4．B点时，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？
5．根据该曲线提示的原理，蔬菜、水果、种子等贮藏时要注意什么问题？
1．下列细胞中，其呼吸过程会产生乙醇的是()
A．缺氧条件下的马铃薯块茎细胞
B．剧烈运动时的人骨骼肌细胞
C．酸奶生产中的乳酸菌
D．受涝的植物根细胞
2．下列关于细胞呼吸的叙述，正确的是()
A．种子风干脱水后呼吸强度增强
B．土壤淹水可导致根系发生无氧呼吸
C．破伤风杆菌在有氧条件下能大量繁殖
D．小麦种子萌发过程中有氧呼吸逐渐减弱
3．植物种子萌发时，如果长时间缺氧，就会引起烂芽，主要是由于()
A．能量不足B．酒精中毒
C．乳酸中毒D．CO2中毒
4．制作泡菜、酸菜时，所用菜坛子必须密封，其原因是()
A．防止水分蒸发
B．防止菜叶萎蔫
C．防止产生的乳酸挥发
D．乳酸菌在有氧条件下发酵被抑制。