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第三章 第四节
细胞呼吸为细胞生活提供能量
O2
CO2
呼吸：
人体从周围环境吸入空气，利用其中的O2，呼出CO2，是一个气体交换的过程
细胞内
+ 有机物
O2
+ 水
CO2
能 量
气体交换过程中，呼出的CO2来自于细胞呼吸，吸入的O2用于细胞呼吸
细胞内进行的将糖类等有机物分解成无机物或者小分子有机物，并且释放能量的过程。
细胞呼吸
：
需氧呼吸
厌氧呼吸
类型
实质：分解有机物，释放能量
探究酵母菌的呼吸方式
酵母菌：我是一种细菌，只能在有氧环境中生存，它和细菌一样都无核膜包被的细胞核，它的细胞壁成分和植物、细菌一样，都是纤维素。可以用来制作面包、馒头等各种酒类。
先来验验酵母菌身份的真假
真菌
可以在有氧与无氧环境中生活
有核膜包被的细胞核
细胞壁成分和真菌、细菌不一样
单细胞真菌
兼性厌氧型生物
酵母菌
新鲜的
酵母菌培养液
含葡萄糖
0.1%溴麝香草酚蓝溶液
10%氢氧化钠溶液
植物油
5%重铬酸钾溶液
澄清石灰水
探究酵母菌的呼吸方式
其他实验器具
蓝色-绿色-黄色
澄清石灰水变浑浊
橙色-灰绿色
吸收空气中的CO2
隔绝空气，创造无氧环境
K2Cr2O7 + 3（CH3CH2OH） + 4（H2SO4）= Cr2(SO4)3 + 3（CH3COOH） + K2SO4 + 7（H2O）
组别 检测物质 使用试剂 现象
需氧呼吸组 CO2
酒精
厌氧呼吸组 CO2
酒精
酵母菌呼吸方式实验记录表
实验器具:P91见课文
谈谈 实验思路
先将有关溶液分别加入锥形瓶中，然后按照如图所示连接方式将实验装置连接在一起。
酵母菌培养液，澄清石灰水
NaOH, 酵母菌培养液，澄清石灰水
需氧呼吸
厌氧呼吸
该如何检测是否产生酒精？
检测酒精的产生
各取2 mL酵母菌培养液的滤液，分别注入2支干净的试管中。向试管中分别滴加0.5 mL溶有0.1 g重铬酸钾的浓硫酸溶液
(质量分数为95%~97%)并轻轻振荡，使它们混合均匀。观察试管中溶液的颜色变化。
（橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与乙醇发生化学反应，变成灰绿色。）
注意：由于葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，因此，应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。
警示:浓硫酸有腐蚀性，向试管中滴加浓硫酸时要缓慢、小心。
实验结论：
①酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸
②酵母菌在有氧条件下进行需氧呼吸产生大量的CO2和水
③酵母菌在无氧条件下进行无氧呼吸产生酒精和少量CO2
需氧呼吸实验装置
厌氧呼吸实验装置
有同学认为，在需氧呼吸实验装置中10％的氢氧化钠溶液不能完全吸收二氧化碳，以致可能对实验结果有干扰，你同意吗？你如何避免这种可能性的发生，以保证实验更严谨？
1. 图为“探究酵母菌细胞呼吸方式”实验装置图,据图分析回答:
(1)A瓶加入的试剂是　 ,其目的是 　 。
(2)C瓶和E瓶加入的试剂是　 ,
其作用是 　。
NaOH溶液
排除空气中CO2的干扰
澄清的石灰水(或溴麝香草酚蓝溶液)　
检测CO2的产生
(3)图中装置 　(填“有”或“无”)错误之处。如果有请在相应的图中加以改正。
(4)D瓶应封口放置一段时间后,再连通E瓶,其原因是　 　。
(5)请写出连通后D瓶中的反应式:　 　 　　　。
有
C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+少量能量
消耗可能存在的氧气
外膜
内膜
基质
嵴
1、场所：
主要在线粒体（动力车间）
2、原料：
葡萄糖等有机物
03 需氧呼吸的过程
03 需氧呼吸的过程
您的内容
您的内容
您的内容
您的内容
您的内容
需氧呼吸的反应物和产物有哪些？
需氧呼吸的过程分为几个阶段？
细胞中每氧化1个葡萄糖分子，可以合成约几个ATP分子？这样的能量利用率高吗？
糖酵解
场所：细胞溶胶
C6H12O6
酶
2CH3COCOOH +4 [H] + 少量能量
（丙酮酸）
葡萄糖的初步分解（糖酵解）
热能散失
2ATP
02 需氧呼吸的过程
绝大部分能量仍储存在丙酮酸中
柠檬酸循环
场所：线粒体基质
酶
6CO2 +20 [H] + 少量能量
2C3H4O3+6H2O
热能散失
2ATP
02 需氧呼吸的过程
电子传递链
电子传递体将[H]所带的电子进行传递并释放出大量的能量供ADP与Pi形成ATP
场所：线粒体内膜
24[H]+6O2 12H2O+大量能量
酶
热能散失
28ATP
02 需氧呼吸的过程
C6H12O6
2丙酮酸 C3H403
酶
6CO2
4[H]
能
2ATP
热
能
2ATP
热
酶
6H2O
20[H]
12H2O
6O2
酶
能
28ATP
热
线粒体
细胞溶胶
②
①
③
需氧呼吸三个阶段的比较
需氧呼吸 场 所 反 应 物 产 物 释 能
第一阶段
第二阶段
第三阶段
细胞溶胶
葡萄糖
丙酮酸、4[H]
少量
丙酮酸、H2O
CO2、20[H]
少量
[H]、O2
H2O
大量
线粒体基质
线粒体内膜
各元素的来龙去脉：
C6H12O6+6*O2 6CO2+ 6H2*O +能量
酶
丙酮酸
丙酮酸或[ H ]
（1）有机物被彻底氧化分解发生在第几阶段？
（2）细胞呼吸过程中吸收的氧气的用途是？
第二阶段
第三阶段 与氢结合生成水
思考：
（3）下列分别属于需氧呼吸的第几阶段：
① 产生CO2的阶段（　 ）
② 产生H2O的阶段（　　）
③ 氧气参与的阶段（　 ）
④ 产生ATP的阶段（ 　 ）
⑤ 产生ATP最多的阶段（　 　）
二
三
三
三
一、二、三
物质变化：
能量变化：
有机物（葡萄糖）→ 无机物（CO2+H2O）
有机物中稳定的化学能 → 热能散失+ATP中活跃的化学能
C6H12O6
丙酮酸
[H]
C2H5OH（酒精）+CO2
酶
酶
C3H6O3（乳酸）
酶
场所：细胞溶胶
大多数高等植物
能量
高等动物、高等植物的某些器官（马铃薯块茎、甜菜块根、玉米的胚等）
乙醇发酵
乳酸发酵
酵母菌
乳酸菌
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03 厌氧呼吸的过程
☆与需氧呼吸第一阶段相同
葡萄糖的初步分解（糖酵解）
C6H12O6
酶
2CH3COCOOH +4 [H] + 2ATP
（丙酮酸）
场所：细胞溶胶
①
03 厌氧呼吸的过程
指活细胞在无氧或缺氧条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物不彻底地氧化分解成为乙醇或乳酸等，同时释放较少能量的过程。
丙酮酸不彻底分解
场所：细胞溶胶
②
乳酸发酵：
2CH3COCOOH 2CH3CHO+2CO2
2CH3CHO +4[H] 2C2H5OH
酶
乙醇发酵:
苹果、水稻等绝大多数高等植物在缺氧时可进行这样的反应；
酵母菌在缺氧时也可进行这样的反应。
2CH3COCOOH + 4[H]
（丙酮酸）
2C3H6O3
（乳酸）
乳酸脱氢酶
03 厌氧呼吸的过程
例：高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官（马铃薯块茎、甜菜块根等）；
高等动物和人在剧烈运动时骨胳肌细胞会进行厌氧呼吸，产生乳酸
酶
场所：细胞溶胶
实例
a.高等植物在水淹的情况下，可以进行短时间的厌氧呼吸，释放出能量以适应缺氧环境条件。
b.高等动物和人体在剧烈运动时，骨骼肌细胞内就会出现厌氧呼吸，满足能量的需要，肌肉酸胀。
c.酵母菌在缺氧的条件下，可以将有机物分解成酒精和二氧化碳，用于酿酒、发面。
d.乳酸菌是厌氧型微生物，可以将有机物分解成乳酸，用来做酸奶、泡菜。
e.蛔虫没有线粒体，只能进行厌氧呼吸；
哺乳动物成熟的红细胞没有线粒体，只能进行厌氧呼吸。
10
乳酸会被运至肝脏再生成葡萄糖，此过程消耗能量
1、同样是分解葡萄糖，为何厌氧呼吸只能释放少量能量？
厌氧呼吸中葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中
2、厌氧呼吸所产生的能量这么少，为什么生物体还要保存这种呼吸方式？
需氧型生物在无氧或缺氧的条件下，细胞利用这种呼吸作用可以快速地利用较多的葡萄糖产生少量的ATP，在短时间内维持生命。厌氧呼吸是一种克服暂时缺氧的应急措施，是为争取时间而消耗能量较多的办法。
思考：
C6H12O6
C2H50H（酒精）+CO2+少量能量
丙酮酸
C3H6O3（乳酸）+少量能量
ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ＋大量能量
有Ｏ２
酶
无O2
酶
需氧呼吸与厌氧呼吸的区别与联系：
不同点
相同点
场所
条件
产物
能量
联系
实质
需氧呼吸
厌氧呼吸
细胞溶胶、线粒体
细胞溶胶
需氧气、需酶
不需氧气、需酶
CO2、H2O
酒精和CO2 或乳酸
大量，合成 32ATP
少量，合成 2ATP
从葡萄糖分解为丙酮酸阶段相同，以后阶段不同
分解有机物，释放能量，合成ATP
能进行需氧呼吸的原核生物：硝化细菌、蓝藻
只能进行厌氧呼吸的真核生物：蛔虫、成熟红细胞
不同植物呼吸速率不同，如阳生大于阴生植物
同一植物在生长发育不同时期呼吸速率不同，如生长期高于成熟期
同一植物不同器官呼吸速率不同，如生殖器官大于营养器官
（一）内部因素：
04 影响细胞呼吸的因素
04 影响细胞呼吸的因素
温度、O2浓度、CO2浓度、含水量
新疆的哈密瓜为什么那么甜？
温度
呼吸速率
应用：
（1）贮存水果时，适当降低温度能延长保存时间
（2）在农业上，夜晚适当降低温度，可以减少细胞呼吸对有机物的消耗
（1）温度
（二）外部因素：
CO2浓度
呼吸速率
（2）CO2
密闭的地窖中的生物利用吸收O2，产生CO2抑制细胞呼吸的原理来保存水果蔬菜等
应用：增加CO2的浓度保鲜
A
B
D
E
氧气浓度
二氧化碳释放量
O
C
厌氧呼吸
需氧呼吸
F
阴影部分面积表示：厌氧呼吸的强度
（3）O2
A点：
A点到B点：
B点到C点：
只进行厌氧呼吸，释放较多CO2
CO2释放急剧减少-----氧气增多，厌氧呼吸受抑制，需氧呼吸还很弱
CO2释放量不断上升-----氧气增多，促进需氧呼吸
应用：贮藏水果，最适宜的氧浓度是B点对应的氧浓度
总呼吸速率
下图表示大气中氧的浓度对植物组织内CO2产生的影响，试据图回答:
(1)A点表示植物组织释放CO2较多，这些CO2是 的产物。
(2)由A到B，CO2的释放量急剧减少，其原因是
。
(3)由B到C，CO2的释放量又不断增加，其主要原因是
(4)为了有利于贮藏蔬菜或水果，贮藏室内的氧气应调节到图中的哪一点所对应的浓度 采取这一措施的理由是 。
无氧呼吸
氧气增加，无氧呼吸受抑制，有氧呼吸很微弱
氧气充足时，有氧呼吸加强，释放CO2量增多。
因为这时有氧呼吸很微弱，无氧呼吸又受到抑制，糖类等有机物分解得最慢。
B点
氧（%）
CO2
释放的相对值
（4）含水量
在一定范围内，细胞呼吸强度随含水量的增加而加强
应用：粮油种子的贮藏，必须降低含水量，使细胞呼吸速率降至最低，以减少有机物的消耗
16
细胞呼吸的应用
1、稻田定期排水
2、包扎伤口
3、酵母菌酿酒
4、花盆经常松土
5、破伤风杆菌感染伤口
6、提倡慢跑
抑制厌氧呼吸产生酒精，防止酒精中毒，烂根死亡
选用透气消毒纱布，抑制细菌厌氧呼吸
先通气，后密封
促进根部需氧呼吸，吸收无机盐等
及时清洗伤口，以防厌氧呼吸
防止剧烈运动，肌细胞厌氧呼吸产生乳酸
一、相关计算
消耗等量的葡萄糖时，厌氧呼吸与需氧呼吸产生的CO2摩尔数之比为：
产生等量的CO2时，厌氧呼吸与需氧呼吸消耗的葡萄糖摩尔数之比：
产生等量的CO2时，厌氧呼吸与需氧呼吸产生的ATP摩尔数之比：
消耗等量的葡萄糖时，厌氧呼吸与需氧呼吸产生的ATP摩尔数之比：
CO2释放量等于O2吸收量
CO2释放量大于O2吸收量
乙醇产生量小于CO2量
1:3
3:1
1:16
3:16
→需氧呼吸
→需氧呼吸和产生乙醇的厌氧呼吸
→需氧呼吸和产生乙醇的厌氧呼吸
CO2释放量小于O2吸收量
→底物是油脂等
消耗等量的葡萄糖时，需氧呼吸消耗的氧气与需氧和厌氧呼吸产生的CO2摩尔数之和之比为：
3:4
不消耗O2，释放CO2，
无CO2释放
乙醇产生量等于CO2量
只进行厌氧呼吸
只进行产生乳酸的厌氧呼吸
只进行产生乙醇的厌氧呼吸
拓展点二：细胞呼吸方式的判定方法
装置1中液滴左移，2中不移，
装置1中液滴不移，2中右移，
装置1中液滴左移，2中右移，
说明萌发的种子只进行需氧呼吸或进行需氧呼吸和产乳酸的厌氧呼吸
说明萌发的种子只进行产乙醇厌氧呼吸
说明萌发的种子既进行需氧呼吸又进行厌氧呼吸
X=O2的消耗量
Y=O2的消耗量-CO2的释放量
单位时间内液滴左移的体积即呼吸速率
装置1中液滴不移，2中不移，
说明萌发的种子只进行产乳酸厌氧呼吸
下图表示某植物的非绿色器官在氧浓度为a、b、c、d时,CO2释放量和O2吸收量的变化。下列相关叙述正确的是
A．氧浓度为a时，厌氧呼吸强度最弱
B．氧浓度为b时，厌氧呼吸消耗葡萄糖的量是需氧呼吸的5倍
C．氧浓度为c时，厌氧呼吸最弱
D．氧浓度为d时，需氧呼吸强度与厌氧呼吸强度相等
B
10
下图表示的是某植物的非绿色器官呼吸时O2的吸收量和CO2的释放量之间的相互关系，其中线段XY=YZ，则在氧浓度为a时
A．需氧呼吸比厌氧呼吸消耗的有机物多
B．需氧呼吸比厌氧呼吸释放的能量多
C．需氧呼吸比厌氧呼吸释放的二氧化碳多
D．需氧呼吸和厌氧呼吸释放的能量相等
B
1、如图装置玻璃管中红色液滴是否会移动，如何移动，为什么？
不移动
细胞呼吸消耗的氧气与释放的二氧化碳体积相等
NaOH溶液
2、如图装置（外界条件恒定），玻璃管中红色液滴是否会移动，如何移动？为什么？
开始不移动，一段时间后向右移动
酵母菌是兼性厌氧生物
酵母菌
培养液
05 细胞呼吸是细胞代谢的核心
1. 分解代谢
主要利用糖类作为呼吸过程中能量的来源，人和动物的细胞也可利用脂肪和蛋白质作为能源。糖类、脂肪和蛋白质这三类物质的水解产物——单糖、甘油和脂肪酸以及氨基酸等通过多种途径进入细胞呼吸过程被氧化分解，释放出所储存的能量。
单糖、甘油主要进入糖酵解，脂肪酸、氨基酸主要进入柠檬酸循环。
2. 合成代谢
细胞合成代谢是各种各样的生物合成反应。这些反应的产物是细胞生活、生长和修复损伤所需要的物质。细胞呼吸一方面为这些合成反应提供能量（ATP），另一方面为合成反应提供碳骨架。细胞内有机物的生物合成也以细胞呼吸为中心。
05 细胞呼吸是细胞代谢的核心
其实，细胞呼吸是一个开头很浪漫，过程很艰辛，结局很凄美的爱情故事。
一个叫葡萄糖的胖小伙，邂逅了窈窕的美女——氧气。他俩一见钟情，于是氧气约葡萄糖到线粒体中约会。约会这天，葡萄糖来到细胞膜外面，在蛋白质的帮助下，穿过细胞膜，到了细胞溶胶，看到了在线粒体里的氧气。然而葡萄糖实在太胖了，无法进入线粒体，于是他对细胞溶胶里的酶1说，“请你帮我减减肥吧”。于是酶1把葡萄糖分成了两半，减肥实在太痛苦，掉了四颗眼泪。于是瘦了一半的葡萄糖带着4个眼泪终于进入了线粒体，但是氧气对他说，“亲爱的，你还是太胖了，无法抱住我…”。
不得已，瘦了一半的葡萄糖对线粒体基质以及嵴上的酶2说，“请你帮我变得再瘦一点吧”。结果，瘦了一半的葡萄糖又被分成三份。这次减肥更是折磨，于是掉了20个眼泪。结果 CO2太轻了，还没来得及碰到氧气美丽的裙摆，就飘出了线粒体，飘出了细胞，被排出了体外。
氧气只能和葡萄糖留下的24颗眼泪在线粒体的内膜上举行了婚礼，婚礼现场，氧气哭了，生成12份水。这就是需氧呼吸。后来，葡萄糖又一次来到细胞溶胶，变成丙酮酸，但是却没再遇到氧气，于是两眼一酸生成了乳酸。人生若只如初见，想到氧气可能有了新欢，只能借酒消愁….

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