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第2课时
第4节 细胞呼吸为细胞生活提供能量
【学习目标】
1.比较需氧呼吸和厌氧呼吸的异同，概述细胞呼吸的概念及意义
2.概述影响细胞呼吸速率的因素
3.举例说明细胞呼吸原理在生产和生活中的应用
问题探讨
我们在运动后常会肌肉发酸，为什么？
加入酵母后，为什么能制作酒？果酒制作的原理是？
加入乳酸菌后，牛奶为什么会变成酸奶？
在厌氧条件下，细胞进行了厌氧呼吸，产生了酒精或者乳酸。
细胞溶胶
在无氧的条件下。
C6H12O6
2丙酮酸(2C3H4O3)
酶
4[H]
2乳酸(C3H6O3)
酶
酶
2酒精(C2H5OH)+2CO2
与需氧呼吸第一阶段完全相同
不释放能量
少能
2ATP
热能
1.条件
细胞溶胶。
2.场所
3.过程
厌氧呼吸
总反应式
C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2+ 能量（少量）
酶
（1）乙醇发酵：
实例：酵母菌、大多数高等植物。
具体过程
总反应式
（2）乳酸发酵：
具体过程
C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+ 能量（少量）
酶
实例：①人和动物细胞
②乳酸菌
③某些植物的特殊器官马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚。
在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程。
条件：
无氧或缺氧
场所：
细胞质基质
产物：
酒精和CO2或乳酸
4.厌氧呼吸的概念：
无氧呼吸过程示意图
5.能量转化：
葡萄糖中稳定的化学能
热能
ATP中活跃的化学能
仍储存在乳酸和酒精中
呼吸方式 需氧呼吸 厌氧呼吸
呼吸场所
条件
分解产物
能量
ATP 产生阶段
主要在线粒体内
细胞质基质
氧气、多种酶
无氧气参与，需要多种酶
彻底分解形成CO2和H2O
不彻底分解,形成酒精和CO2、乳酸
释放大量能量
释放少量能量，大部分能量储存在乳酸或酒精中
需氧呼吸三个阶段
均产生ATP
仅在第一个阶段产生ATP
共性：第一个阶段反应完全相同，并且都是在细胞质基质内进行。
需氧呼吸 与 厌氧呼吸的比较
细胞分解代谢主要利用糖类作为呼吸过程中能量的来源，也可利用脂肪和蛋白质作为能源。
①多糖
单糖
水解
糖酵解
二氧化碳和水
②脂肪
分解
甘油
脂肪酸
③蛋白质
分解
氨基酸
去氨基
有机酸
多糖
脂肪
蛋白质
生物的呼吸方式由厌氧呼吸到需氧呼吸，是进化中的一个飞跃。
在生命刚刚诞生时，地球的大气中没有氧气，那时的微生物适应在无氧的条件下生活。这些厌氧微生物体内缺乏需氧呼吸的酶类，只能在无氧的条件下生活。随着地球上绿色植物的出现，大气中出现了氧气，于是也出现了体内具有需氧呼吸酶系统的需氧微生物。需氧呼吸产生能量的效率要比厌氧呼吸产生能量的效率高得多。1个葡萄糖分子通过需氧呼吸可生成32个ATP分子，而通过厌氧呼吸只能生成2个ATP分子。因此，在进化过程中，能进行需氧呼吸的物种获得了空前的发展。
小资料：细胞呼吸出现的意义
为生物体提供能量
生物体代谢的枢纽
丙酮酸
葡萄糖
甘油
氨基酸
细胞合成代谢是各种各样的生物反应。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，另一方面为合成反应提供碳骨架。
细胞呼吸是细胞代谢的核心
细胞质基质
C6H12O6
2丙酮酸(2C3H4O3)
少量能量（热能，2ATP）
酶
4[H]
2乳酸(C3H6O3)
酶
酶
2酒精(C2H6O)+2CO2
2丙酮酸
+6H2O
少量能量（热能+2ATP）
12H2O
6O2
20[H]
+24[H]
大量能量（热能+28ATP）
6CO2
酶
酶
请比较需氧呼吸和厌氧呼吸，并完善表格。
项目 需氧呼吸 厌氧呼吸
不 同 点 条件 _____ _____
场所 (第一阶段)、 (第二、三阶段) __________
分解程度 葡萄糖被 分解 葡萄糖分解_______
产物 ___________ _________________
能量释放 _______________________ _______________________
有氧
无氧
细胞溶胶
线粒体
细胞溶胶
彻底
不彻底
CO2、H2O
乳酸或乙醇和CO2
大量，合成约32个ATP分子
少量，合成约2个ATP分子
项目 需氧呼吸 厌氧呼吸
相同点 反应条件 酶和适宜的温度 本质 氧化分解 ，释放 ，生成ATP供生命活动所需 联系 _____________ 意义 为生物体的各项生命活动提供_____ 有机物
能量
第一阶段相同
能量
请比较需氧呼吸和厌氧呼吸，并完善表格。
影响细胞呼吸的因素：
温度、 氧气含量、 CO2浓度、 含水量。
C6H12O6 +6H2O +6O2
酶
6CO2 +12H2O+能量
温度
水
氧气
二氧化碳
影响细胞呼吸的因素
1.温度 主要影响呼吸酶的活性。
①最适温度: 细胞呼吸最强。
②超过最适温度:
呼吸酶活性降低，甚至变性失活，细胞呼吸受抑制。
③低于最适温度:
呼吸酶活性下降，细胞呼吸受抑制。
应用：低温储存蔬菜和水果；大棚栽培植物有昼夜温差。
温度与细胞呼吸速率曲线图
2.CO2浓度
CO2是呼吸作用的产物，对细胞呼吸有抑制作用。
CO2浓度升高到1%～10%时，呼吸作用明显被抑制。
应用：地窖来贮藏大白菜、甘薯等。
CO2与细胞呼吸速率曲线图
3.氧气含量 直接影响呼吸速率和呼吸性质。对无氧呼吸有抑制作用。
需氧呼吸：一定范围内，有氧呼吸随氧气浓度升高而增大，但氧浓度达到一定值时，不再增加(底物的量或酶的浓度限制）。
厌氧呼吸：无氧呼吸随氧浓度增加而受抑制，氧浓度达一定值时，被完全抑制。
资料分析:下表是某植物非绿色器官(无氧呼吸产生酒精和二氧化碳) , 随氧气浓度变化 ,无氧呼吸和有氧 呼吸强度的变化。
氧气浓度(% ) 0 2. 5 5 7. 5 10 12. 5
无氧呼吸释放的CO2量 10 7 3 1 0 0
有氧呼吸释放的CO2 量 0 2 3 6 8 10
总CO2 释放量 10 9 6 7 8 10
请以氧气浓度为横坐标，CO2释放量为纵坐标，在一个坐标图中分别画出CO2释放总量、无氧呼吸CO2释放量、有氧呼吸CO2释放量
CO2
释放量
CO2释放总量
有氧呼吸
CO2释放量
无氧呼吸消失点
2.5
5
7.5
10
O2(%)
0
A
无氧呼吸
CO2释放量
C
O2浓度为零时 ,该器官的细胞呼吸方式是哪种
12.5
O2浓度为零时 ,只进行无氧呼吸
CO2
释放量
CO2释放总量
有氧呼吸
CO2释放量
无氧呼吸消失点
2.5
5
7.5
10
O2(%)
0
A
无氧呼吸
CO2释放量
C
O2浓度在 2. 5%~10% 和在 10% 以上时 ,该器官的细胞呼吸方式有什么不同
12.5
O2浓度在2.5%~10%时,进行有氧呼吸和无氧呼吸;
O2浓度在10%以上时,只进行有氧呼吸。
CO2
释放量
CO2释放总量
有氧呼吸
CO2释放量
无氧呼吸消失点
2.5
5
7.5
10
O2(%)
0
A
B
无氧呼吸
CO2释放量
P
C
Q
农作物种子的保存是不是保存在无氧环境中最好
12.5
不是 ,农作物种子应该保存在低氧环境中 ,既可以抑制 无氧呼吸,又能使有氧呼吸的速率较弱 ,有机物消耗最少。
Q表示的含义是什么
有氧呼吸释放的CO2量=无氧呼吸释放CO2的量
4.含水量 在一定范围内含水越多，呼吸作用越强。
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。当含水量过多时，呼吸速率减慢，甚至死亡。
应用：种子储存应晒干，降低呼吸作用；作物栽培
中，合理灌溉。
含水量与细胞呼吸速率曲线图
细胞呼吸
呼吸方式
需氧呼吸
厌氧呼吸
酶
C6H12O6
＋
6H2O
＋ 6O2
6CO2
＋12H2O
＋ 能量
C6H12O6
2CO2
＋2C2H5OH
＋少量能量
酶
葡萄糖
酶
2丙酮酸
少量能量
4〔H〕
+
+
6O2
12H2O
酶
大量能量
24〔H〕
+
+
C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+少量能量
酶
细胞溶胶
一：细胞溶胶
三：线粒体内膜
二：线粒体基质
6CO2
6H2O
酶
2丙酮酸
少量能量
20〔H〕
+
+
+
影响因素
温度
水分
CO2浓度
O2浓度
1.若以葡萄糖为呼吸底物，下列关于无氧呼吸和有氧呼吸的叙述，正确的是( )
A.消耗等量葡萄糖时，同一个细胞无氧呼吸生成的ATP量少于有氧呼吸
B.人体肌肉细胞同时进行有氧呼吸和无氧呼吸时产生的CO2量多于消耗的O2量
C.无氧呼吸对葡萄糖的氧化分解不彻底使NADH在细胞中大量积累
D.有氧呼吸和无氧呼吸的最终目的都只是为了给生物体提供能量
答案：A
解析：消耗等量葡萄糖时无氧呼吸对葡萄糖的消耗不彻底，导致释放的能量少于有氧呼吸，无氧呼吸生成的ATP量少于有氧呼吸，A正确；人体肌肉细胞进行有氧呼吸产生CO2，进行无氧呼吸的产物是乳酸没有CO2，因此同时进行有氧呼吸和无氧呼吸时CO2生成量等于消耗的O2量，B错误；无氧呼吸第一阶段生成的NADH会在第二阶段被消耗，细胞中不会积累NADH，C错误；细胞呼吸除了能为生物体提供能量外，还是细胞代谢的枢纽，例如，在细胞呼吸过程中产生的中间产物，可转化为甘油、氨基酸等非糖物质，D错误。
2.黄豆种子在萌发过程中，某一段时间内CO2释放速率和O2吸收速率的变化趋势如图所示。下列有关叙述正确的是( )
A.在24小时之前，细胞呼吸过程均发生在细胞质基质
B.图中两条曲线的交点处A，种子细胞只进行有氧呼吸
C.A点后，可能有非糖物质参与到种子的呼吸作用过程
D.胚根长出前，种子产生的酒精量与二氧化碳释放量相等
答案：C
解析：据图可知，在12~24小时内，O2吸收量很少，有氧呼吸，而CO2释放量很多，表明此时的呼吸作用主要是无氧呼吸，细胞呼吸过程发生在细胞质基质和线粒体，A错误；曲线相交，表明O2吸收速率等于CO2释放速率，且只有在呼吸底物是糖类时才能判断只进行有氧呼吸，而黄豆萌发过程中呼吸底物有葡萄糖和脂肪等，故图中两条曲线的交点处，细胞不只进行有氧呼吸，B错误；与糖类相比脂肪含有更多的C、H，氧化分解消耗的氧气大于产生的二氧化碳，48小时后，O2的吸收速率大于CO2的释放速率是因有非糖物质参与呼吸作用，C正确；胚根长出前，黄豆种子既有无氧呼吸又有氧呼吸，产生的酒精量少于二氧化碳释放量，D错误。

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