ATP的主要来源——细胞呼吸

ATP 的主要来源——细胞呼吸一、细胞呼吸1.概念：细胞呼吸是指有机物在（活）细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其它产物，释放出能量并生成ATP 的过程。

2.实质：生物氧化3.特征：（1）温和条件下逐步进行 （2）需酶的作用 （3）能量分段释放4.呼吸与呼吸作用（细胞呼吸）的区别与联系 （1）区别：“呼吸”是指生物体或细胞吸入氧气和呼出二氧化碳的过程，而“呼吸作用”是指细胞内有机物分解释放能量的过程。

（2）联系：“呼吸”是“呼吸作用”的前提和基础，没有呼吸过程吸入的氧气，就不能进行呼吸作用；而“呼吸作用”是“呼吸”的继续。

5.细胞呼吸与体外燃烧（1）相同：物质的体外燃烧与细胞呼吸都是物质分解的过程、产物都相同，并且都能释放等量的能量；（2）区别：①细胞的呼吸是在温和的条件下进行的；②能量的释放是在一系列的反应中逐步释放的；③释放的能量部分以热能的形式散失，一部分转移贮存在ATP 中。

二、细胞呼吸的方式试验：探究酵母菌呼吸的方式1、酵母菌是一种单细胞真菌,在有氧和无氧的条件下都可以生存,属于兼性厌氧菌。

2、 CO 2的检测方法（1） CO 2使澄清石灰水变浑浊（2） CO 2使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄 3、酒精的检测橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与酒精发生反应，变成灰绿色 酵母菌在有氧情况下进行有氧呼吸，产生CO 2，在无氧情况下进行无氧呼吸，产生CO 2和酒精。

1、配制酵母菌培养液（等量原则）置于A 、B 锥形瓶2、组装有氧呼吸和无氧呼吸装置图，放置在25-35 ℃的环境下培养8-10小时。

3、检测CO 2的产生4、检测酒精的产生 （1）取2支试管编号（2）各取A 、B 锥形瓶酵母菌培养液的滤液2毫升，注入试管（3）分别滴加0.5毫升重铬酸钾--浓硫酸溶液，轻轻振荡、混匀并观察颜色的变化酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。

在有氧条件下，通过细胞呼吸产生大量的CO2和H2O;在无氧条件下,通过细胞呼吸产生酒精和少量的CO2。

1.NaOH的作用：吸收空气中的CO2以免干扰试验2.葡萄糖溶液应先煮沸、再冷却：①煮沸可将葡糖糖溶液中的细菌杀死，排除其他细菌影响；②煮沸可排除溶液中的氧。

（B瓶）③冷却可以避免酵母菌被杀死3.B瓶应封口放置一段时间后，让酵母菌进行细胞呼吸，消耗瓶内的O2，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶内，确保通入澄清石灰水的CO2是酵母菌无氧呼吸得来的。

4.验证通入A瓶的空气无CO2：在A瓶与盛有NaOH溶液的锥形瓶间再加一个盛有澄清石灰水的锥形瓶。

5.确保B瓶内无氧气：先将葡萄糖溶液加热煮沸并冷却后再加入酵母菌，加入少许石蜡油形成液封。

6. 该实验是相互对照实验（对比试验），有氧和无氧条件下的实验都是实验组三、有氧呼吸和无氧呼吸细胞呼吸的分类：有氧呼吸和无氧呼吸一）有氧呼吸1.概念：细胞在氧气的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成许多ATP的过程。

2.主要场所：线粒体3.场所：线粒体（线粒体基质和线粒体内膜）、细胞质基质4.有氧呼吸的过程（1.）三个阶段①第一阶段：1个分子的葡萄糖分解成2分子的丙酮酸，产生少量[H]，并且释放出少量的能量。

这一阶段不需要氧的参与，是在细胞质基质中进行的。

②第二阶段：丙酮酸和水彻底分解成二氧化碳和[H]，并释放少量的能量、这一阶段不需要氧的参与，是在线粒体基质中进行的。

③第三阶段：上述两个阶段产生的[H]，经过一系列的化学反应，与氧结合形成水，同时释放出大量的能量。

这一阶段需要氧的参与，是在线粒体内膜上进行的。

（2）三个阶段的比较4.反应式：C 6H 12O 6 + 6O 2 + 6H 2O →6CO 2 + 12H 2O + 能量 注意：反应物与生成物的六个水不能约去。

5.各种元素的来源和去路6.能量去向1mol 葡萄糖彻底氧化分解后，释放出2870kJ 的能量，其中1161kJ 转移至ATP 中，其余的以热能的形式散失，转换效率大约是40.5%。

1mol 葡萄糖可以产生38molATP 。

二）无氧呼吸1.概念：无氧呼吸是指细胞在无氧条件下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物质分解为不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量,生成少量ATP 的过程。

2.过程：①第一阶段：与有氧呼吸第一阶段完全相同。

（产生的[H]全部用于第二阶段）②第二阶段：丙酮酸在不同酶的催化作用下，分解成酒精和二氧化碳，或者转换为乳酸。

注意：（1）这两个阶段都是在细胞质基质中进行的，所以说无氧呼吸的场所是细胞质基质。

（2）无论是转化成酒精和二氧化碳还是转化为乳酸，无氧呼吸都只在第一阶段释放少量的能量，生成少量ATP 。

葡萄糖分子中的大部分能量则存留在酒精或乳酸中。

3.反应式（1）高等植物和酵母菌：C 6H 12O 62C 2H 5OH （酒精）+2CO 2+少量能量（2）高等动物和乳酸菌：C 6H 12O 6 2C 3H 6O 3（乳酸）+少量能量4.产物（1）高等植物和酵母菌的产物是酒精；高等动物和乳酸菌的产物是乳酸（2）不同生物无氧呼吸的产物不同是因为催化反应的酶不同，一种生物无氧呼吸的产物只有一种。

（3）特例：马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚无氧呼吸产生的是乳酸。

5.发酵酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫做发酵。

产生酒精的叫做酒精发酵；产生乳酸的叫做乳酸发酵三）有氧呼吸与无氧呼吸的比较 酶 酶注意：①原核生物无线粒体，细胞质中含有无氧呼吸的酶，进行无氧呼吸，如乳酸菌。

但某些原核生物细胞基质中含有有氧呼吸的酶，细胞进行有氧呼吸，如蓝藻、硝化细菌。

②成熟红细胞无线粒体，只进行无氧呼吸。

③只进行无氧呼吸的真核生物，如绦虫、蛔虫等，细胞内无线粒体。

④有H 2O 生成一定是有氧呼吸，有CO 2生成一定不是乳酸发酵。

⑤无氧呼吸的第二阶段是第一阶段产生的[H]将丙酮酸还原为C 2H 5OH 和CO 2或乳酸的过程。

所以无氧呼吸结束后无[H]的积累。

⑥有氧呼吸中H 2O 既是反应物，又是生成物，且生成的H 2O 中的氧全部来自于O 2。

⑦有氧呼吸的三个阶段的共同产物是ATP ，无氧呼吸只在第一阶段产生ATP ⑧有氧呼吸、无氧呼吸全过程均需要不同的酶催化 四、影响细胞呼吸的因素 1.内部因素（遗传因素）（1）不同种类植物呼吸速率不同：水生植物>旱生植物；阳生植物>阴生植物 （2）同一植物不同器官呼吸速率不同： 生殖器官>营养器官（3）同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同，幼苗期、开花期呼吸速率升高，成熟期呼吸速率下降。

2.外部因素 （1）温度①温度影响细胞呼吸，主要是通过影响呼吸酶的活性来实现的：一般植物在0℃及以下时呼吸作用很弱或停止，在一定的温度范围内，呼吸强度随着温度的升高而增强，温度升高则呼吸作用加快，但温度过高酶的活性会下降，甚至会变性失活，则呼吸作用减弱甚至停止。

一般细胞呼吸的最适温度为25～35 ℃。

（2）CO 2的浓度①CO2是细胞呼吸的产物。

从化学平衡的角度分析：CO 2浓度增加，对细胞呼吸有抑制作用，呼吸速率下降。

实验证明，在CO 2浓度升高到1%～10%时，细胞呼吸明显被抑制。

②蔬菜和水果的保鲜中，增加CO2浓度具有良好的保鲜效果（3）O2的浓度（重点掌握）①氧气直接影响呼吸速率和呼吸的性质。

O2浓度为零时只进行无氧呼吸，O2浓度在10%以下，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，O2浓度在10%以上，只进行有氧呼吸。

注意：②应用：a.生产中常利用降低氧的浓度抑制呼吸作用，减少有机物消耗这一原理来延长蔬菜、水果保鲜时间；b.给稻田松土、排水可促进根的有氧呼吸，并促进硝化细菌的硝化作用，提高肥力；c. 无土栽培时向培养液中通气；d. 发酵工程中通无菌空气或密闭发酵罐。

（4）含水量①在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，随含水量的减少而减慢②应用：a.在作物种子储藏时，将种子风干，以减弱细胞呼吸，减少有机物的消耗。

b.播种时浸种，让种子吸足水分以促进种子萌发五、判断细胞呼吸方式可根据CO2释放量和O 2吸收量判断细胞呼吸状况（细胞呼吸的底物为葡萄糖）：1.无CO2释放时，细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸，此种情况下，容器内气体体积不发生变化，如马铃薯块茎的无氧呼吸。

2.不消耗O2，但产生CO2，细胞只进行产生酒精的无氧呼吸。

此种情况下容器内气体体积增大，如酵母菌的无氧呼吸。

3.当CO2释放量等于O2消耗量时，细胞只进行有氧呼吸，此种情况下，容器内气体体积不变化，但若将CO2吸收（如放入NaOH），可引起气体体积减小。

4.(4)当CO2释放量大于O2消耗量时，细胞同时进行产生酒精的无氧呼吸和有氧呼吸两种方式，如酵母菌在不同O2浓度下的细胞呼吸。

CO2总量六、细胞呼吸的应用1 . 在酿酒业上的应用：先通气，让酵母菌进行有氧呼吸，使其数量增加；然后隔绝空气，使其发酵，产生酒精。

2 . 在农业生产上：中耕松土，促进根系的有氧呼吸，有利于根系的生长及对矿质离子的吸收。

3. 在医学上：利用氧气驱蛔、抑制破伤风等厌氧型细菌的繁殖4 . 在物质的储存时：控制氧气的浓度，抑制其呼吸作用，减少有机物的消耗。