2025年高二（下）生物呼吸作用過程題一、呼吸作用的概念呼吸作用是細(xì)胞內(nèi)有機(jī)物在酶的催化下經(jīng)過一系列氧化分解，最終生成二氧化碳或其他產(chǎn)物，并釋放能量的過程。其本質(zhì)是通過分解有機(jī)物釋放能量，為生命活動提供直接動力。呼吸作用的底物不僅包括葡萄糖，還涵蓋糖類、脂類和蛋白質(zhì)等多種有機(jī)物，反應(yīng)場所主要為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體，且需多種酶參與催化。從能量轉(zhuǎn)化角度看，呼吸作用與光合作用形成動態(tài)平衡：光合作用將光能轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中的化學(xué)能，而呼吸作用則將這些化學(xué)能釋放，用于細(xì)胞分裂、物質(zhì)運(yùn)輸、肌肉收縮等生命活動。需注意區(qū)分“呼吸”與“呼吸作用”：前者指氣體交換過程（如肺通氣），后者是細(xì)胞內(nèi)的生化反應(yīng)，二者通過氣體運(yùn)輸環(huán)節(jié)相聯(lián)系。二、有氧呼吸的三個階段有氧呼吸是高等動植物的主要呼吸方式，需氧氣參與，將葡萄糖徹底氧化分解為CO?和H?O，釋放大量能量。全過程分為三個階段，場所和物質(zhì)變化各具特點(diǎn)：（一）第一階段：糖酵解（細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)）1分子葡萄糖在酶的作用下分解為2分子丙酮酸（C?H?O?），同時產(chǎn)生4個[H]（還原性氫）和少量ATP（2個）。物質(zhì)變化：C?H??O?→2C?H?O?+4[H]+2ATP特點(diǎn)：無需氧氣，不產(chǎn)生CO?，釋放少量能量。（二）第二階段：三羧酸循環(huán)（線粒體基質(zhì)）丙酮酸進(jìn)入線粒體，與水反應(yīng)生成6分子CO?、20個[H]和少量ATP（2個）。物質(zhì)變化：2C?H?O?+6H?O→6CO?+20[H]+2ATP特點(diǎn)：需水參與，產(chǎn)生CO?，釋放少量能量。（三）第三階段：氧化磷酸化（線粒體內(nèi)膜）前兩階段產(chǎn)生的24個[H]與6分子O?結(jié)合生成12分子H?O，同時釋放大量ATP（34個）。物質(zhì)變化：24[H]+6O?→12H?O+34ATP特點(diǎn)：需氧氣參與，產(chǎn)生水，釋放大量能量（占總能量的90%以上）。總反應(yīng)式：C?H??O?+6O?+6H?O→6CO?+12H?O+38ATP（約2870kJ能量，1161kJ儲存在ATP中，其余以熱能散失）。三、無氧呼吸的過程無氧呼吸是細(xì)胞在缺氧條件下的呼吸方式，有機(jī)物分解不徹底，釋放少量能量。其第一階段與有氧呼吸完全相同，第二階段因生物種類不同，產(chǎn)物分為兩類：（一）產(chǎn)生酒精和CO?的類型（多數(shù)植物、酵母菌）丙酮酸在酶的作用下分解為酒精（C?H?OH）和CO?，不產(chǎn)生[H]，僅釋放少量能量（2ATP）。反應(yīng)式：C?H??O?→2C?H?OH+2CO?+少量能量實(shí)例：水稻根細(xì)胞缺氧時產(chǎn)生酒精，長期積水會導(dǎo)致爛根；酵母菌發(fā)酵釀酒利用此原理。（二）產(chǎn)生乳酸的類型（動物、乳酸菌、馬鈴薯塊莖等）丙酮酸直接轉(zhuǎn)化為乳酸（C?H?O?），無CO?生成，同樣釋放少量能量（2ATP）。反應(yīng)式：C?H??O?→2C?H?O?+少量能量實(shí)例：人體劇烈運(yùn)動時，肌肉細(xì)胞因供氧不足產(chǎn)生乳酸，導(dǎo)致酸痛；乳酸菌發(fā)酵制作酸奶、泡菜。共性：兩階段均在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行，僅第一階段產(chǎn)生ATP，有機(jī)物氧化不徹底（產(chǎn)物為酒精或乳酸），能量利用率低（約61.08kJ儲存在ATP中）。四、有氧呼吸與無氧呼吸的比較比較項目有氧呼吸無氧呼吸氧氣需求必需無需場所細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體僅細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)產(chǎn)物CO?、H?O酒精+CO?或乳酸能量釋放大量（38ATP）少量（2ATP）有機(jī)物分解徹底不徹底相同點(diǎn)第一階段均為糖酵解，需酶催化，釋放能量生成ATP第一階段均為糖酵解，需酶催化，釋放能量生成ATP五、呼吸作用的影響因素及應(yīng)用呼吸作用速率受內(nèi)部因素（如酶活性、遺傳特性）和外部因素（溫度、氧氣濃度、CO?濃度等）共同影響，在生產(chǎn)生活中可通過調(diào)控這些因素實(shí)現(xiàn)特定目標(biāo)：（一）溫度呼吸作用的酶活性受溫度影響，在最適溫度（25~35℃）下速率最快。應(yīng)用：儲存糧食時保持低溫（如0~4℃），抑制酶活性，減少有機(jī)物消耗；溫室栽培夜間適當(dāng)降溫，降低呼吸消耗，提高產(chǎn)量。（二）氧氣濃度低氧（5%左右）：抑制無氧呼吸（避免酒精毒害），同時減弱有氧呼吸，常用于果蔬保鮮。例如，蘋果儲存時氧濃度控制在3%~5%，可延長保質(zhì)期。缺氧：植物根系進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生酒精，導(dǎo)致爛根，故農(nóng)田需及時排澇、松土，保證根系供氧。（三）CO?濃度高濃度CO?會抑制呼吸作用。應(yīng)用：儲存糧食時充入CO?或氮?dú)?，降低氧分壓，抑制呼吸消耗。（四）水分干燥環(huán)境可降低細(xì)胞呼吸速率。應(yīng)用：糧食曬干后儲存，減少自由水含量，抑制呼吸作用。典型實(shí)例：種子儲存：干燥、低溫、低氧環(huán)境（如小麥種子含水量控制在12%以下）。果蔬保鮮：零上低溫、低氧、高濕（避免脫水），如荔枝冷鏈運(yùn)輸時氧濃度維持在5%。六、呼吸作用與光合作用的聯(lián)系呼吸作用與光合作用是植物代謝的核心過程，二者在物質(zhì)和能量上相互依存：物質(zhì)循環(huán)：光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物（如葡萄糖）是呼吸作用的底物；呼吸作用產(chǎn)生的CO?和H?O可作為光合作用的原料。能量轉(zhuǎn)化：光合作用儲存的化學(xué)能通過呼吸作用釋放，用于生命活動；呼吸作用產(chǎn)生的ATP為光合作用暗反應(yīng)提供能量（如C?的還原）。場所關(guān)聯(lián)：光合作用在葉綠體中進(jìn)行，呼吸作用主要在線粒體中進(jìn)行，二者通過細(xì)胞溶膠（細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)）實(shí)現(xiàn)中間產(chǎn)物（如丙酮酸）的交換。例如，晴朗白天植物光合作用強(qiáng)度大于呼吸作用，吸收CO?釋放O?；夜晚則僅進(jìn)行呼吸作