第3節(jié)ATP的主要來源——細胞呼吸一、細胞呼吸1．概念：有機物在細胞內(nèi)經(jīng)過一系列的

，生成

，釋放出能量并生成

的過程。2．類型：有氧呼吸和無氧呼吸。①氧化分解②二氧化碳或其他產(chǎn)物③ATP二、有氧呼吸1．細胞在氧的參與下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機物

，產(chǎn)生二氧化碳和水，釋放能量，生成大量ATP的過程2．過程及場所第一階段：1分子葡萄糖生成

，并產(chǎn)生少量

；場所是

第二階段：徹底分解生成CO2和[H]；場所在第三階段：[H]與氧結(jié)合生成水，只有該階段有氧參與；場所在④徹底氧化分解⑤2分子丙酮酸⑥[H]⑦細胞質(zhì)基質(zhì)⑧丙酮酸和水⑨線粒體基質(zhì)⑩線粒體內(nèi)膜3．能量：1moL葡萄糖徹底氧化分解共釋放能量2870kJ，有1161kJ左右的能量儲存在ATP中，其余能量以熱能形式散失掉了。4．反應(yīng)式：?C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量三、無氧呼吸1．概念：細胞在無氧條件下，通過酶的催化作用，把糖類等有機物分解為

氧化產(chǎn)物，同時產(chǎn)生少量能量的過程。2．過程及場所第一階段：與有氧呼吸的第一階段完全相同。第二階段：丙酮酸在不同酶的催化作用下，分解成酒精和二氧化碳，或者轉(zhuǎn)化為乳酸。場所：?不徹底?細胞質(zhì)基質(zhì)3．能量：1mol葡萄糖不徹底分解釋放196.65kJ，有

kJ的能量儲存在ATP中。4．反應(yīng)式酒精發(fā)酵反應(yīng)式：乳酸發(fā)酵反應(yīng)式：?C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋能量?C6H12O62C3H6O3＋能量?61.08四、細胞呼吸的實質(zhì)及意義1．實質(zhì)：氧化分解有機物，釋放能量2．意義：①為生物體的生命活動提供能量②為體內(nèi)其他化合物合成提供原料1．高等生物只是進行有氧呼吸嗎？細菌無線粒體只進行無氧呼吸嗎？2．參與有氧呼吸的酶分布在哪里？3．為什么無氧呼吸形成的ATP少？

思考探討提示：1．缺氧時高等生物也進行無氧呼吸，有的細菌也進行有氧呼吸。2．細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體基質(zhì)和線粒體內(nèi)膜。3．因為無氧呼吸有機物分解不徹底，儲存的化學能還沒有完全釋放，所以形成的ATP少。1．有氧呼吸和無氧呼吸的過程圖解一、有氧呼吸與無氧呼吸的比較2．有氧呼吸與無氧呼吸比較有氧呼吸無氧呼吸不同點反應(yīng)條件需要O2、酶和適宜的溫度不需要O2，需要酶和適宜的溫度呼吸場所第一階段在細胞質(zhì)基質(zhì)中，第二、三階段在線粒體中全過程都在細胞質(zhì)基質(zhì)中分解產(chǎn)物CO2和H2OCO2、酒精或乳酸釋放能量1mol葡萄糖釋放能量2870kJ，其中1161kJ轉(zhuǎn)移至ATP中1mol葡萄糖釋放能量196.65kJ(生成乳酸)或225.94kJ(生成酒精)，其中均有61.08kJ轉(zhuǎn)移至ATP中特點有機物徹底分解，能量完全釋放有機物沒有徹底分解，能量沒完全釋放相同點其實質(zhì)都是：分解有機物，釋放能量，生成ATP供生命活動需要相互聯(lián)系①第一階段完全相同②實質(zhì)相同：分解有機物，釋放能量③意義相同：為生命活動提供能量，為物質(zhì)轉(zhuǎn)化提供原料④無氧呼吸有氧呼吸(1)不同生物無氧呼吸的產(chǎn)物不同，其原因在于催化反應(yīng)的酶不同。動物和人體無氧呼吸的產(chǎn)物是乳酸。微生物的無氧呼吸也稱為發(fā)酵，但動植物的無氧呼吸不能稱為發(fā)酵。(2)原核生物無線粒體，有些原核生物仍可進行有氧呼吸。(3)有氧呼吸的三個階段均有ATP產(chǎn)生，無氧呼吸只在第一階段產(chǎn)生ATP；有H2O生成一定是有氧呼吸，有CO2生成一定不是乳酸發(fā)酵。1．(2009年周山模擬)下圖表示有氧呼吸過程，下列有關(guān)說法正確的是(

)A．①②④中數(shù)值最大的是①B．③代表的物質(zhì)名稱是氧氣C．產(chǎn)生①②的場所是線粒體D．原核生物有的能完成圖示全過程【解析】

圖中①、②、④是ATP，產(chǎn)生量最大的是④。③是H2O，⑤是O2。①是在細胞質(zhì)基質(zhì)中產(chǎn)生的。原核生物雖無線粒體，但可進行有氧呼吸?！敬鸢浮?/p>

D2．(2010年福州質(zhì)檢)下圖表示某植物的非綠色器官在氧濃度為a、b、c、d時，CO2釋放量和O2吸收量的變化。下列相關(guān)敘述正確的是(

)A．氧濃度為a時，最適于貯藏該植物器官B．氧濃度為b時，無氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的5倍C．氧濃度為c時，無氧呼吸最弱D．氧濃度為d時，有氧呼吸強度與無氧呼吸強度相等【答案】

B二、影響呼吸作用的因素1．呼吸速率是指單位數(shù)量的活體組織，在單位時間內(nèi)分解有機物的速率。它是植物呼吸作用強弱的指標，一般以測定植物釋放二氧化碳或吸收氧氣的速率來衡量呼吸速率。2．影響細胞呼吸的內(nèi)因：遺傳→酶，表現(xiàn)：(1)不同種類的植物呼吸速率不同，如旱生植物小于水生植物，陰生植物小于陽生植物。(2)同一植物在不同的生長發(fā)育時期呼吸速率不同，如幼苗、開花期呼吸速率升高，成熟期呼吸速率下降。(3)同一植物的不同器官呼吸速率不同，如生殖器官大于營養(yǎng)器官。3．影響細胞呼吸的外界因素(1)溫度：溫度影響呼吸作用，主要是通過影響呼吸酶的活性來實現(xiàn)的。一般而言，在一定的溫度范圍內(nèi)，呼吸強度隨著溫度的升高而增強，但超過一定的溫度，酶的活性會下降，甚至會變性失活，從而使呼吸作用停止。一般呼吸作用的最適溫度為25～35℃。溫度對呼吸速率的影響如圖所示。(2)氧氣：氧氣直接影響呼吸速率和呼吸的性質(zhì)。O2濃度為零時只進行無氧呼吸，O2濃度在10%以下，既進行有氧呼吸又是進行無氧呼吸，O2濃度在10%以上，只進行有氧呼吸。O2濃度對呼吸作用方式及速率的影響可用右圖表示。(3)CO2：CO2是呼吸作用的產(chǎn)物，對細胞呼吸有抑制作用，實驗證明，在CO2濃度升高到1%～10%時，呼吸作用明顯被抑制。(4)呼吸速率與含水量的關(guān)系(如圖)①在一定范圍內(nèi)，細胞呼吸速率隨含水量的增加而加快，隨含水量的減少而減慢。②在作物種子儲藏時，將種子風干，以減弱細胞呼吸，減少有機物的消耗。3．(2009年銀川一中一模)如下圖為不同溫度下金魚的代謝率(耗氧量)與氧分壓的關(guān)系圖。據(jù)圖不能得出的結(jié)論是 (

)A．在一定范圍內(nèi)，代謝率隨氧分壓下降而下降B．25℃環(huán)境中金魚的代謝率比15℃環(huán)境中的高C．代謝率最大時的最低氧分壓隨溫度不同而不同D．氧分壓超過一定范圍后，代謝率不再隨氧分壓增加而增加【解析】金魚的代謝率(耗氧量)除受溫度影響外，還受氧分壓影響。在25℃時，若氧分壓很低，則其代謝率也將很低?！敬鸢浮?/p>

B4．(2010年南通模擬)如下圖表示某種植物的非綠色器官在不同氧氣濃度下的氧氣吸收量和無氧呼吸過程中二氧化碳的釋放量，據(jù)圖判斷下列說法不正確的是 (

)A．圖中乙曲線表示在不同氧氣濃度下氧氣吸收量B．圖中甲曲線表示在不同氧氣濃度下無氧呼吸過程中二氧化碳的釋放量C．氧濃度為d時該器官的細胞呼吸方式是有氧呼吸D．若甲代表的細胞呼吸方式在氧濃度為b時消耗了Amol的葡萄糖，則乙代表的細胞呼吸方式在氧濃度為b時消耗的葡萄糖為A/2mol【答案】

D三、實驗：探究酵母菌細胞呼吸方式提出問題：酵母菌使葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)生酒精是在有氧還是無氧條件下；酵母菌在有氧和無氧條件下細胞呼吸的產(chǎn)物是什么作出假設(shè)：針對上述問題，根據(jù)已有的知識和生活經(jīng)驗(如酵母菌可用于釀酒、發(fā)面等)作出合理的假設(shè)設(shè)計實驗并進行實驗(1)配制酵母菌培養(yǎng)液：20g新鮮食用酵母菌＋240mL質(zhì)量分數(shù)為5%的葡萄糖溶液。(2)檢測CO2的產(chǎn)生，裝置如圖所示。(3)檢測酒精的產(chǎn)生自A、B中各取2mL酵母培養(yǎng)液濾液注入已編號1、2的兩支試管中→分別滴加0.5mL溶有0.1g重鉻酸鉀的濃硫酸溶液→振蕩并觀察溶液中顏色變化。實驗現(xiàn)象及分析(1)現(xiàn)象：(甲)、(乙)裝置石灰水都變渾濁，裝置(甲)渾濁快且程度高。2號試管由橙色變成灰綠色，1號試管不變色。(2)分析①酵母菌有氧和無氧條件下都產(chǎn)生CO2；②酵母菌有氧比無氧時放出的CO2多且快；③無氧時酵母菌分解葡萄糖產(chǎn)生酒精和CO2。實驗結(jié)論酵母菌在有氧和無氧條件下都能進行細胞呼吸。在有氧條件下，酵母菌通過細胞呼吸產(chǎn)生大量的二氧化碳和水；在無氧條件下，酵母菌通過細胞呼吸產(chǎn)生酒精，還產(chǎn)生少量的二氧化碳。操作要點：(1)將裝置(甲)連通橡皮球，讓空氣間斷而持續(xù)地依次通過3個錐形瓶，既保證O2的充分供應(yīng)，又使進入A瓶的空氣先經(jīng)過盛有NaOH的錐形瓶，洗除空氣中的CO2，保證第三個錐形瓶的澄清石灰水變渾濁是由于酵母菌有氧呼吸產(chǎn)生CO2所致。(2)B瓶封口放置一段時間后，待酵母菌將B瓶中的氧消耗完，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶，確保是無氧呼吸產(chǎn)生的CO2通入澄清的石灰水。5．將下面的密封裝置放到溫度適宜的環(huán)境中培養(yǎng)。較長一段時間后，玻璃彎管中有色液滴的移動狀態(tài)及原因是(

)A．不移動，因為瓶內(nèi)酵母菌有氧呼吸時產(chǎn)生與消耗的氣體分子數(shù)相同B．不移動，因為瓶內(nèi)酵母菌無氧呼吸時產(chǎn)生與消耗的氣體分子數(shù)相同C．向右移動，因為瓶內(nèi)酵母菌無氧呼吸越來越強D．向右移動，因為瓶內(nèi)酵母菌有氧呼吸的產(chǎn)物越來越多【解析】酵母菌是兼性厭氧微生物，在有氧條件下能進行有氧呼吸，在無氧條件下進行無氧呼吸，產(chǎn)生酒精(乙醇)和二氧化碳，反應(yīng)式分別如下：C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量C6H12O62C2H5OH(酒精)＋2CO2＋能量(少量)故隨著時間推移，瓶內(nèi)的氧氣越來越少，酵母菌的無氧呼吸越來越強，瓶內(nèi)壓強會增大，有色液滴向右移動。【答案】

C(2008年上海生物)右圖表示呼吸作用過程中葡萄糖分解的兩個途徑。酶1、酶2和酶3依次分別存在于(

)A．線粒體、線粒體和細胞質(zhì)基質(zhì)B．線粒體、細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體C．細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和細胞質(zhì)基質(zhì)D．細胞質(zhì)基質(zhì)、細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體【解析】酶1、酶2和酶3控制的過程分別是有氧呼吸的第一階段，有氧呼吸第二、三階段和無氧呼吸，這三個過程發(fā)生的場所依次是細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和細胞質(zhì)基質(zhì)。【答案】

C(2009年上海卷)在a、b、c、d條件下，測得某植物種子萌發(fā)時CO2和O2體積變化的相對值如下表。若底物是葡萄糖，則下列敘述中正確的是(

)CO2釋放量O2吸收量a100b83c64d77A.a條件下，呼吸產(chǎn)物除CO2外還有酒精和乳酸B.b條件下，有氧呼吸消耗的葡萄糖比無氧呼吸多C.c條件下，無氧呼吸最弱D.d條件下，產(chǎn)生的CO2全部來自線粒體【解析】種子有氧呼吸吸收O2與放出CO2相等，無氧呼吸時不吸收O2但是放出CO2，有氧呼吸與無氧呼吸同時存在時吸收O2小于放出CO2，可知a條件下只進行無氧呼吸，植物無氧呼吸產(chǎn)物是酒精，很少產(chǎn)生乳酸；b條件和c條件下既有有氧呼吸，也有無氧呼吸；d條件下只進行有氧呼吸?！敬鸢浮?/p>

D在分析有氧呼吸和無氧呼吸物質(zhì)變化的數(shù)量關(guān)系時有如下規(guī)律：①不消耗O2，釋放CO2―→只進行無氧呼吸；②O2吸收量＝CO2釋放量―→只進行有氧呼吸；③O2吸收量<CO2釋放量―→兩種呼吸方式同時進行，多余CO2來自無氧呼吸；④酒精量＝CO2量―→只進行無氧呼吸；⑤酒精量<CO2量―→兩種呼吸方式同時進行，多余CO2來自有氧呼吸；⑥有H2O生成一定是有氧呼吸，有CO2生成一定不是乳酸

(2009年天津卷)按下表設(shè)計進行實驗，分組后，在相同的適宜條件下培養(yǎng)8～10小時，并對實驗結(jié)果進行分析。實驗材料取樣處理分組培養(yǎng)液供氧情況適宜濃度酵母菌液50mL破碎細胞(細胞不完整)甲25mL75mL無氧乙25mL75mL通氧50mL未處理丙25mL75mL無氧丁25mL75mL通氧下列敘述正確的是 (

)A．甲組不產(chǎn)生CO2而乙組產(chǎn)生B．甲組的酒精產(chǎn)量與丙組相同C．丁組能量轉(zhuǎn)換率與丙組相同D．丁組的氧氣消耗量大于乙組【解析】酵母菌在有氧的條件下能將葡萄糖分解成CO2和水，無氧的條件下將葡萄糖分解成CO2和酒精。依題意，甲組、丙組進行無氧呼吸，乙組、丁組進行有氧呼吸。甲組、乙組兩組都產(chǎn)生CO2，由于甲組細胞不完整，甲組的酒精產(chǎn)量較丙組少，丁組能量轉(zhuǎn)換率較丙組高，丁組的氧氣消耗量大于乙組。故D正確?！敬鸢浮?/p>

D溫度——影響酶的活性，影響CO2的釋放速度；葡萄糖濃度和產(chǎn)物酒精的生成；O2的有無；其它微生物的影響。酵母菌在實踐上的應(yīng)用：釀酒——無氧條件產(chǎn)生酒精，和面蒸饅頭——有氧條件產(chǎn)生CO2。(1)細胞呼吸原理在生活和生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用，為探究植物體的呼吸作用強度，研究人員進行了如下實驗：如下圖是一種測定發(fā)芽玉米種子呼吸作用強度的密封裝置(U形刻度管內(nèi)裝有有色液體，用作檢壓計)。向廣口瓶中一側(cè)放入盛有高濃度NaOH溶液的小燒杯，另一側(cè)放入發(fā)芽玉米種子。將整個裝置置于25℃恒溫環(huán)境中，打開A、B開關(guān)，通入O2，待U形管兩側(cè)液柱平衡后，關(guān)閉A、B。一段時間后，U形管兩側(cè)液柱出現(xiàn)高度差。①U形管兩側(cè)液柱高度的變化量表示______________________________________________________________________________________。②為了保證實驗結(jié)果準確嚴密，還需要設(shè)計對照實驗，對照組如何設(shè)計？__________________________________________________________________________________________________________________________________(2)下表是在不同的溫度和不同氧含量的條件下，測定的一定大小的新鮮菠菜葉二氧化碳釋放量(表中為相對值)，請分析回答下列問題：O2CO2溫度0.1%1.0%3.0%10.0%20.0%40.0%3℃6.23.61.24.45.45.410℃31.253.75.921.533.632.620℃46.435.26.438.965.667.230℃59.821.48.856.610010040℃48.217.37.142.474.273.6①為了能使實驗數(shù)據(jù)真實地反映出呼吸強度的變化規(guī)律，在實驗時，應(yīng)特別注意的是什么？________________________________________________________________________。②研究人員在對數(shù)據(jù)分析時，發(fā)現(xiàn)在溫度、氧含量分別為________的條件下所測數(shù)據(jù)最可能是錯誤的。③圖中數(shù)據(jù)反映出當氧含量從20.0%上升到40.0%時，植物的呼吸強度一般____________________，其原因是______________________________________________。④由表中數(shù)據(jù)分析，蔬菜長期貯藏的最佳環(huán)境條件是______________________，此條件下植物細胞內(nèi)二氧化碳的產(chǎn)物場所是________________________________________________________________________。⑤分析表中數(shù)據(jù)，我們可以發(fā)現(xiàn)植物呼吸作用強度的變化規(guī)律是______________________________________________________________________【答案】

(1)①發(fā)芽玉米種子細胞呼吸消耗氧的體積②廣口瓶內(nèi)放入煮熟玉米種子，其他裝置不變(2)①遮光，使葉處于黑暗狀態(tài)②10℃，1.0%③保持相對穩(wěn)定受酶的數(shù)量限制(或受線粒體數(shù)量的限制)④溫度為3℃，氧含量為3.0%時細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體⑤在一定的溫度和氧含量的范圍內(nèi)，隨溫度和氧含量的增高，呼吸作用強度增大1．(2009年全國卷Ⅱ)下列關(guān)于細胞呼吸的敘述，錯誤的是(

)A．細胞呼吸必須在酶的催化下進行B．人體硬骨組織細胞也進行呼吸C．酵母菌可以進行有氧呼吸和無氧呼吸D．葉肉細胞在光照下進行光合作用，不進行呼吸作用【解析】細胞呼吸是活細胞都進行的一項生命活動，必須在酶的催化作用下進行；酵母菌在有氧的條件下，把葡萄糖分解成二氧化碳和水，無氧的條件下把葡萄糖分解成酒精和二氧化碳。因此D錯誤?！敬鸢浮?/p>

D2．(2009年浙江卷)破傷風梭狀芽孢桿菌侵入了人體深部的