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第5章细胞的能量供应和利用
第3节细胞呼吸的原理和应用（2）
新叶伸向和煦的阳光，
蚱蜢觊觎绿叶的芬芳。
它们为生存而获取能量，
能量在细胞里流转激荡！
第2课时 无氧呼吸和细胞呼吸原理
一、无氧呼吸
请阅读课本94页，在课本上找到以下问题的答案
1.无氧呼吸可以分为几个阶段？每个阶段的场所、每个阶段是否都产生能量？发生了什么变化（请用方程式的方式表示）？
2.总结无氧呼吸的总反应式。
3.无氧呼吸过程能量发生了什么变化？
4.总结什么叫发酵？什么叫无氧呼吸。
5.总结什么叫细胞呼吸？细胞呼吸对生物有什么意义？
1.无氧呼吸的场所： 。
2.无氧呼吸的过程
(1)第一个阶段：与 的第一个阶段完全相同。
(2)第二个阶段： 在酶(与催化有氧呼吸的酶不同)的催化作用下，分解成 ，或者转化成乳酸。
注意：无氧呼吸第二阶段不释放能量。
细胞质基质
有氧呼吸
丙酮酸
酒精和二氧化碳
（一）无氧呼吸过程及概念
细胞质基质
线粒体
C6H12O6(葡萄糖)
散失
ATP
酶
[H]
能量
丙酮酸
酶
C2H5OH(酒精)
CO2
C3H6O3
（乳酸）
酶
C6H12O6
2C3H4O3 +4[H]+少量能量
酶
如动物、高等植物的某些器官（如马铃薯块茎、玉米胚、甜菜块根等）、乳酸菌等
酶
C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+少量能量
酵母菌、绝大多数植物
4.无氧呼吸的概念：指细胞在 参与的情况下，葡萄糖等有机物经过 分解，释放 能量的过程。
5.细胞呼吸的概念：指有机物在细胞内经过一系列的 ，生成___________或其他产物，释放能量并生成 的过程。
没有氧气
不完全
少量
氧化分解
二氧化碳
ATP
3.无氧呼吸的类型及反应式
1.为什么无氧呼吸第二阶段不产生ATP，但要进行第二阶段反应呢？(提示信息：已知细胞中的NAD＋的含量不多；丙酮酸不能运出细胞。)
由于细胞中NAD＋的含量不多，随着NADH的积累，NAD＋逐渐被消耗。当NAD＋的含量很低时，细胞呼吸的第一阶段的过程就会停止，ATP的合成也会停止。因此为了保障通过细胞呼吸第一阶段的持续以获得ATP, NADH就要转化成NAD＋来实现循环利用，来自NADH中的氢就会被乙醛或丙酮酸接收。另外，丙酮酸是不能运出细胞的，如果持续积累，也会抑制细胞呼吸第一阶段的进行。
2.不同细胞无氧呼吸产物不同的直接原因是什么？
不同细胞所具有的酶的种类不同，导致反应途径不同，产物也不同。
3.1 mol葡萄糖有氧呼吸能释放2 870 kJ的能量，而1 mol葡萄糖在分解生成乳酸以后，只释放196.65 kJ的能量，其中只有61.08 kJ的能量储存在ATP中。据此分析，在进行无氧呼吸过程中，葡萄糖中能量的主要去向和葡萄糖氧化分解释放的能量的主要去向分别是什么？
无氧呼吸过程中，葡萄糖中的能量主要储存到乳酸或酒精中没有释放出来；而氧化分解释放的能量主要以热能的形式散失。
4.骨骼肌中的丙酮酸被还原成乳酸，大部分从活跃的肌细胞中扩散到血液，然后又通过血液带回肝，在肝中重新转化成葡萄糖。从物质和能量角度解释乳酸在肝脏中重新转化成葡萄糖的意义是什么？
减少机体内物质和能量的浪费，有机物和能量再次被利用。
5.请从竞争的角度思考，乳酸菌通过无氧呼吸产生乳酸的意义是什么？
乳酸菌产生的乳酸排到外界环境中，会导致环境中pH降低，使得一些不耐酸的微生物死亡，有利于乳酸菌在竞争中占据优势。
(二)比较有氧呼吸和无氧呼吸
项目 有氧呼吸 无氧呼吸
不同点 场所 ____________________ _____________
条件 需氧、酶 不需氧、_____
产物 ____________ _________________
能量 大量 少量
相同点 过程 葡萄糖分解为丙酮酸阶段相同 实质 _________________________________ 意义 为生物体的各项生命活动提供能量 细胞质基质和线粒体
细胞质基质
需酶
CO2、H2O
酒精和CO2或乳酸
分解有机物，释放能量，合成ATP
原核生物可以
与有氧呼吸相关的酶、通氧气
1.没有线粒体是否一定不能进行有氧呼吸？
2.进行有氧呼吸需要什么条件？
思考：
3.病毒进行有氧呼吸还是无氧呼吸？
病毒不能进行细胞呼吸。它是特殊的生物体，其所需要的ATP等全部从宿主细胞中获得。
小试牛刀
1.如图是真核生物的细胞呼吸过程图解，图中①～⑤表示代谢过程，X、Y代表物质。下列相关叙述错误的是
A.过程②和⑤分别发生在线粒体基质
和细胞质基质
B.物质Y可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变
绿再变黄
C.图中能生成ATP的代谢过程有①③④⑤
D.人体细胞内⑤不能进行是因为缺少催化该过程的酶
C
2.如图表示苹果组织细胞中CO2释放量和O2吸收量的变化(均以葡萄糖为呼吸底物)。下列相关叙述不正确的是
A.图中氧浓度为a时只有无氧呼吸
B.图中氧浓度为b时，若CO2释放量为8 mol和
O2吸收量为4 mol，则此时无氧呼吸消耗的
有机物多
C.a、b、c、d四个浓度中，c是适合储藏苹果的氧浓度
D.图中氧浓度为d时有酒精产生
D
二、呼吸作用的应用
选用“创可贴”等敷料包扎伤口，既为伤口敷上了药物，又为伤口创造了疏松透气的环境、避免厌氧病原菌的繁殖，从而有利于伤口的痊愈。
酵母菌是兼性厌氧微生物。酵母菌在适宜的通气、温度和pH等条件下，进行有氧呼吸并大量繁殖；在无氧条件下则进行酒精发酵。
松土透气，根细胞进行充分的有氧呼吸产生的能量，有利于根系的生长和根细胞通过主动运输吸收无机盐。
稻田定期排水，避免根细胞由于无氧呼吸产生酒精对根系造成的伤害。
通过降低温度和氧气含量，减弱呼吸作用
较深的伤口里缺少氧气，破伤风芽孢杆菌（厌氧菌）适合在这种环境中生存并大量繁殖。所以，伤口较深或被锈钉扎伤后，患者应及时注射破伤风血清（抗体）。
避免肌细胞无氧呼吸产生大量乳酸
小试牛刀
下列生产措施或生活现象所涉及的细胞呼吸知识，解释不正确的是
C
A．提倡慢跑，可防止无氧呼吸产生乳酸使人体肌肉酸胀
B．零度以上低温贮存果蔬，可降低呼吸酶活性，减少有机物的分解
C．马铃薯块茎腐烂的原因是无氧呼吸产生的酒精对细胞有毒害作用
D．作物种子贮藏前需要干燥，主要是通过减少水分以抑制细胞有氧呼吸
三、影响呼吸作用的因素
①遗传特性：不同种类的植物细胞呼吸速率不同。
实例：旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。
②生长发育时期：同一植物在不同的生长发育时期细胞呼吸速率不同。
实例：幼苗期细胞呼吸速率高，成熟期细胞呼吸速率低。
③器官类型：同一植物的不同器官细胞呼吸速率不同。
实例：生殖器官大于营养器官。
(1)内因
(2)外因
①温度
b.应用
低温储存食品
大棚栽培在夜间和阴天适当降温
温水和面发得快
影响酶活性而影响呼吸速率
温度
呼吸速率
a.作用机理：
②氧气
O2是有氧呼吸必须的，对无氧呼吸有抑制作用
a.作用机理：
无氧呼吸速率
O2
有氧呼吸速率
O2
CO2的生成速率
CO2的生成速率
O2=0，
O2>0，
进行无氧呼吸；
无氧呼吸逐渐受到抑制。
O2浓度↑，有氧呼吸速率逐渐增高；
在一定O2浓度下达到最大值
只进行无氧呼吸
同时进行有氧呼吸和无氧呼吸
只进行有氧呼吸
A点呼吸方式：
AB段呼吸方式：
C点呼吸方式：
中耕松土促进植物根部有氧呼吸
无氧发酵过程需要严格控制无氧环境
低氧储存粮食、水果和蔬菜
b.应用
（1）、为什么农业生产中要通过中耕松土，提高作物产量？
松土透气可以使根细胞进行充分的有氧呼吸，从而有利于根系的生长和对无机盐的吸收，促进作物生长。
（2）、在培养酵母菌用作饲料添加剂时，要给培养装置通气或进行振荡，以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生产葡萄酒时，却需要密封发酵。
①为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？
在有氧条件下，酵母菌分解营养物质释放的能量多，这些能量可以为酵母菌细胞进行物质代谢和细胞分裂提供充足的动力。
②在密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精对它自身有什么意义？
密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精的同时，能为自身的生命活动提供能量；产生的酒精能抑制其他细菌的生长，利于自身的繁殖。
（3）、在储藏蔬菜或水果时，为降低细胞呼吸，减少有机物的消耗，储藏室内的氧气应调节到图中的 点所对应的浓度。
B
③水分
稻谷等种子在贮藏前要晾晒，甚至风干，减少水分，降低呼吸消耗。
b.应用
a.影响：
水作为有氧呼吸的反应物可直接参与反应
水作为生物化学反应的介质影响反应的进行
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
适当增加CO2浓度，有利于水果和蔬菜的保鲜。
④CO2
b.应用：
a.影响：
CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行。如图：
小试牛刀
1、甲、乙两图都表示某植物的非绿色器官CO2释放量和O2吸收量的变化。
① 曲线a、b、c分别表示 、 和呼吸作用CO2释放量。
② 在O2浓度为0时，CO2的释放量为___，此时只进行 ；
当O2浓度 时， 只进行有氧呼吸，此时CO2释放量_____O2吸收量；
当0＜O2浓度＜D时，既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸。
无氧呼吸
有氧呼吸
无氧呼吸
≥ D
A
等于
2、如图表示大气温度及氧浓度对植物组织内产生CO2的影响，下列相关叙述不正确的是
A.从图甲可知细胞呼吸最旺盛的
温度为B点所对应的温度
B.图甲曲线变化的主要原因是温度
影响与细胞呼吸有关的酶的活性
C.图乙中DE段有氧呼吸逐渐减弱，EF段有氧呼吸逐渐增强
D.和D、F点相比，图乙中E点对应的氧浓度更有利于储藏水果和蔬菜
C
课堂小结

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