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3.3 细胞呼吸——能量的转化和利用（第1课时）
积极思维
【思考】在上图实验装置中，设计A瓶、B瓶、C瓶的目的分别是什么？
A.___________________、B._________________________________
C瓶石灰水变浑浊，说明__________________________
钟罩内温度上升，说明______________________________
石灰水
石灰水
氢氧化钾溶液
小白鼠
A
B
C
空气泵
小鼠细胞呼吸产生了CO2
细胞呼吸过程中产生了热能
除去空气中的CO2
检测空气中的CO2是否完全去除
一、细胞有氧呼吸是大多数生物获取能量的主要途径
1.有氧呼吸概念：
2.主要场所：
线粒体
细胞在氧的参与下，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，生成大量ATP的过程。
外膜
内膜
核糖体
嵴
基质
内膜的某些部位向线粒体的内腔折叠形成嵴，嵴使内膜的表面积大大增加。
线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。
细 胞
C6H12O6
2丙酮酸（C3H4O3）
酶
6 CO2
4[H]
少量能量
少量能量
酶
6 H2O
20[H]
12 H2O
6 O2
酶
大量能量
线粒体基质
细胞质基质
Ⅱ
Ⅰ
Ⅲ
线粒体内膜
有氧呼吸过程示意图
通常将NADH简化为[H]，读作还原态氢
还原型辅酶Ⅰ
氧化型辅酶Ⅰ
氧化型辅酶Ⅰ
3.关于[H]
（1）C6H12O6
酶
2丙酮酸(C3H4O3)+ 4[H] + 能量（少量）
酶
6CO2 +20[H] + 能量（少量）
（2）2C3H4O3
+ 6H2O
酶
12H2O + 能量（大量）
（3）24[H] +6 O2
C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+ 12H2O + 大量能量
酶
4.有氧呼吸的过程：
细胞质基质
线粒体基质
线粒体内膜
C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量
酶
物质变化：
有机物（葡萄糖）→ 无机物（CO2+H2O）
能量变化：
ATP
大多数以
热能散失
有机物中稳定的化学能 → 热能散失+ATP中活跃的化学能
阶段 项目 第一阶段 （糖酵解） 第二阶段 （柠檬酸循环） 第三阶段
场 所
反应物
生成物
ATP产生量
葡萄糖
细胞质基质
线粒体基质
线粒体内膜
丙酮酸+H2O
［H］+O2
丙酮酸+［H］
CO2+［H］
H2O
少量
少量
大量
5.有氧呼吸的三个阶段
【易错提醒】
葡萄糖是有氧呼吸最常利用的物质，但不是唯一的物质，还有脂肪、蛋白质等。
葡萄糖不能进入线粒体，需要在细胞质基质中分解为丙酮酸和[H]后，丙酮酸才能进入线粒体中进一步分解。
真核细胞中哺乳动物成熟的红细胞无线粒体，只能进行无氧呼吸。线粒体不是进行有氧呼吸必需的结构，如蓝细菌(原核生物)无线粒体，但能进行有氧呼吸。
人在剧烈运动后，肌肉会发酸；苹果储藏久了会有酒味。
请分析出现上述现象的原因？
二、细胞无氧呼吸也为生命活动提供能量
(1)概念：
在没有氧气参与情况下，葡萄糖等有机物经过分解成不完全分解，释放少量能量，生成少量ATP的过程。
1.无氧呼吸
(2)场所：
细胞质基质
C6H12O6
酶
2C2H5OH（乙醇）+2CO2+能量(少量)
无氧呼吸的总反应式：
葡萄糖
丙酮酸+[H]
无O2
乙醇+CO2
酶
（高等植物、酵母菌）
乳酸
酶
（人、动物、乳酸菌、
马铃薯块茎、玉米胚）
酶
少量能量
第一阶段
第二阶段
C6H12O6
酶
2C3H6O3（乳酸）+能量(少量)
2.细胞呼吸中[H]和ATP的来源与去向
(2)无氧呼吸中的[H]和ATP都是第一阶段在细胞质基质中产生的。其中[H]在第二阶段被用于还原丙酮酸，全部消耗，没有积累。
(1)有氧呼吸过程中[H]、ATP的来源和去路
呼吸方式 有氧呼吸 无氧呼吸
不同点 场所
氧气参与
分解程度
产物
能量
ATP 生成阶段
相同点 线粒体（主）和细胞质基质
细胞质基质
需要
不需要
CO2＋H2O
乳酸（酒精＋CO2）
热能（主）
＋储存在ATP中的化学能
乳酸/酒精中的化学能（主）
＋热能＋储存在ATP中的化学能
彻底氧化分解
不彻底氧化分解
第一、第二、第三阶段
第一阶段
第一阶段完全相同，
反应实质相同，都能氧化分解有机物，释放能量
拓展：有氧呼吸中的电子传递链
葡萄糖分解(有氧呼吸第一阶段)和丙酮酸氧化过程(有氧呼吸第二阶段)(也称三羧酸循环阶段)中生成的[H]是在线粒体内膜上继续氧化的。
1
在酶的催化下释放电子和H＋，电子被镶嵌在线粒体内膜上的一系列特殊蛋白质捕获和传递，最终与O2、H＋结合，生成了H2O，而线粒体内膜上的这些特殊蛋白质则利用电子给予的能量将线粒体基质中的H＋泵入内膜和外膜的间隙，构建了跨膜的H＋浓度梯度。
2
最终，H＋沿着线粒体内膜上ATP合成酶内部的通道流回线粒体基质，推动ATP的合成。
3
拓展：有氧呼吸中的电子传递链
（1）为生物体的生命活动提供能量。绝大多数生命活动的所需要的能量（ATP）都是来源于细胞呼吸。因此，细胞呼吸是ATP的主要来源。
（2）生物体代谢的枢纽，为生物体其他化合物的合成提供原料。细胞呼吸产生的丙酮酸可以作为合成脂肪、非必需氨基酸的原料。非糖物质代谢形成的某些产物与细胞呼吸中间产物相同，这些物质可以进一步形成葡萄糖。
三、细胞呼吸的意义
拓展：细胞呼吸方式的判断(以真核生物为例)
(1)有氧呼吸：C6H12O6∶O2∶CO2＝1∶6∶6。
(2)无氧呼吸：C6H12O6∶CO2∶C2H5OH＝1∶2∶2或C6H12O6∶C3H6O3＝1∶2。
(3)产生等量的CO2时消耗的葡萄糖的物质的量：无氧呼吸∶有氧呼吸＝3∶1。
(4)消耗等量的葡萄糖时，有氧呼吸消耗氧气的物质的量与有氧呼吸和无氧呼吸产生CO2的物质的量之和的比为3∶4。
四、细胞呼吸反应式中各物质间物质的量的比例关系

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