必修一第5章 细胞呼吸、光合作用知识梳理(一)

第五章第三节细胞呼吸

一、细胞呼吸及其原理的应用：

（一）细胞呼吸的概念：

细胞呼吸主要是指糖类、脂质和蛋白质等有机物在活细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳和水或分解为一些不彻底的氧化产物，且伴随着能量释放生成ATP的过程。

（二）细胞呼吸的类型：包括有氧呼吸和无氧呼吸

有氧呼吸

1、概念：

有氧呼吸是指活细胞在有氧气的参与下，通过酶的催化作用，把某些有机物彻底氧化分解，生成二氧化碳和水，同时释放大量能量，生成许多ATP的过程。

2、过程：三个阶段

第一阶段：C6H12O6酶2丙酮酸+[H]（少量）+能量（少量）场所：细胞质基质

第二阶段：丙酮酸+H2O酶CO2+[H]+能量（少量）场所：线粒体基质第三阶段：[H]+O2酶H2O+能量（大量）场所：线粒体内膜（注：3个阶段的各个化学反应是由不同的酶来催化的）

3、总反应式及元素去向：

4、意义：是大多数生物特别是人和高等动植物细胞获得能量的主要途径。（注：1mol葡萄糖在彻底氧化分解后，共释放出约2870kJ的能量，其中约有1161kJ储存在ATP中，可形成约38mol ATP）

无氧呼吸

1、概念：

无氧呼吸是指细胞在无需氧气（缺氧）的条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解成乙醇和二氧化碳或乳酸,同时释放少量能量，生成少量ATP的过程。

2、过程：二个阶段

第一阶段：与有氧呼吸第一阶段完全相同场所：细胞质基质

第二阶段：丙酮酸酶C2H5OH（酒精）＋CO2场所：细胞质基质

（高等植物、酵母菌等）

或丙酮酸酶C3H6O3（乳酸）

（动物、人、乳酸菌等，另外马铃薯块茎、甜菜块根）（注意：无氧呼吸只在第一阶段产生少量能量，产生少量ATP，1mol葡萄糖→2mol ATP，第二阶段没有能量产生。）

3、总反应式：

C6H12O6酶2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量(大多数植物、酵母菌)

C6H12O6酶2C3H6O3（乳酸）+能量（动物，马铃薯块茎，玉米胚，甜菜块根，乳酸菌细胞等）

4、意义：

（1）高等植物在水淹的情况下，可以进行短暂的无氧呼吸，将葡萄糖分解为酒精和二氧化碳，释放出能量以适应缺氧环境条件。（酒精会毒害根细胞，产生烂根现象）

（2）人在剧烈运动时，需要在相对较短的时间内消耗大量的能量，肌肉细胞则以无氧呼吸的方式将葡萄糖分解为乳酸，释放出一定能量，满足人体的需要。

【特别提示】

①相同呼吸底物、不同呼吸类型、代谢产物不同的直接原因是催化反应的酶不同，根本原因是不同生物体内的基因不同。

②原核生物无线粒体，但有些原核生物仍可进行有氧呼吸。

③微生物的无氧呼吸（或有氧呼吸）也称为发酵，但动植物的无氧呼吸不能称为发酵。

④在分析有氧呼吸与无氧呼吸物质变化的数量关系时有如下规律：

O2吸收量=CO2释放量→只进行有氧呼吸

O2吸收量

酒精量

（三）细胞呼吸的本质：

分解有机物，释放能量。

（四）细胞呼吸的意义：

1、为生物体的生命活动提供能量

2、既为体内其他化合物的合成提供中间产物

（五）影响细胞呼吸的因素：

1、内部因素——遗传因素（决定酶的种类和数量）

（1）不同种类的植物细胞呼吸速率不同。如：水生植物>旱生植物，阳生植物>阴生植物。

（2）同一植物在不同的生长发育时期细胞呼吸速率不同。如：幼苗期、开花期>成熟期

（3）同一植物在不同器官细胞呼吸速率不同。如：生殖器官>营养器官

2、环境因素

（1）温度：在一定的温度范围内，呼吸作用随着温度的升高而

增强，在最适温度（约25-35℃）时最强，超过最适温度，呼

吸酶的活性降低甚至变性失活。

（2）O2浓度：

▪在一定范围内，随O2浓度越高，有氧呼吸强度越强。

▪O2抑制无氧呼吸。

（3）CO2浓度：

从化学平衡的角度分析，CO2浓度增加，细胞呼吸速率下降。

（4）含水量：

在一定范围内，含水量越高，呼吸作用越强。

（六）细胞呼吸原理的应用：

1、作物栽培时要及时松土透气，利于根系的有氧呼吸，促进水和无机盐的吸收；水稻生产中适时的露田和晒田可以改善土壤通气条件，增强水稻根系的有氧呼

吸，避免无氧呼吸产生大量的酒精对细胞产生毒害作用，使根腐烂。

2、储存粮食时，要注意降低温度和保持干燥，抑制细胞呼吸。

3、果蔬保鲜时，采用降低氧浓度、充氮气或降低温度等方法，抑制细胞呼吸，

但要注意保持一定的湿度。

4、选用“创可贴”、透气的消毒纱布包扎伤口，避免厌氧病原菌的繁殖。

5、酒是利用酵母菌无氧呼吸生产的，醋是利用醋酸菌有氧呼吸生产的，生产腐

乳的毛霉进行有氧呼吸。

6、提倡慢跑等有氧运动的原因之一是不会因剧烈运动产生的无氧呼吸积累过多

的乳酸而使肌肉酸胀乏力。

7、大棚蔬菜进行温度控制，阴天和晚上适当降低温度，降低呼吸作用，减少有

机物的消耗。

二、【实验】探究酵母菌的呼吸方式

1、实验原理：

对比实验：设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素与实验对象的关系，这样的实验叫做对比实验。对比实验也是科学探究中常用的方法之一。

探究酵母菌的呼吸作用方式，需要设置有氧和无氧两种条件，这两个实验组的结果都是事先未知的，通过对比可以看出氧气条件对细胞呼吸方式的影响。

酵母菌是单细胞真菌兼性厌氧型（可在成熟的葡萄皮上寻找）

CO2的检测：

①澄清石灰水变浑浊

②溴麝香草酚蓝水溶液（BTB试剂）蓝→绿→黄

酒精的检测：橙色的重铬酸钾酸性溶液与乙醇反应变灰绿色