第三節細胞呼吸第一課時細胞呼吸產生的能量課程標準說明細胞呼吸，探討其原理的應用。課標解讀

1.闡明有氧呼吸和無氧呼吸過程。2.闡明呼吸作用本質，了解細胞呼吸與細胞供能的關系。3.通過實驗，探討酵母菌細胞的呼吸方式。

1．細胞呼吸主要是指

、脂質和蛋白質等有機物在

內氧化分解為

和

或分解為一些

的氧化產物，且伴隨著

的過程。包括

和

兩種方式，其中

是細胞呼吸的主要類型。2．細胞呼吸的特點是有機物在

的條件下被酶催化而氧化分解，能量

出來，沒有劇烈的發光發熱現象。

細胞呼吸產生能量

糖類活細胞二氧化碳不徹底能量釋放有氧呼吸無氧呼吸有氧呼吸溫和逐步釋放水細胞呼吸與燃燒的比較(見下表)比較項目細胞呼吸體外燃燒相同反應式有機物＋氧氣→二氧化碳＋水＋能量實質氧化有機物釋放能量不同條件酶的催化點燃釋放能量特點逐步釋放快速連續釋放發光反熱現象沒有劇烈發熱、發光現象有劇烈的發熱發光現象【鞏固1】

下列有關敘述，正確的是(

)。A．細胞呼吸就是指糖類在活細胞內氧化分解的過程B．細胞呼吸和汽油燃燒過程的實質是一樣的C．有機物經細胞呼吸和體外燃燒釋放的能量是相同的D．細胞呼吸和汽油燃燒釋放能量的過程是相同的解析細胞呼吸不只是指糖類的氧化分解，還有脂肪、蛋白質等有機物，故A錯；細胞呼吸和汽油燃燒過程的實質是一樣的，都是物質的氧化分解，釋放能量，故B正確；有機物若在細胞內被徹底的氧化分解，釋放的能量與在體外燃燒釋放的能量是相同的，若在細胞內不能被徹底氧化分解，則釋放出來的能量就較少，故C錯；細胞呼吸釋放的能量是逐步的，而汽車燃燒釋放能量是劇烈的、一下子就釋放出來的，故D錯。答案B點撥：相同質量的有機物在生物體內經一系列徹底氧化分解后，釋放的總能量與在體外燃燒釋放的總能量是相同的。若為蛋白質釋放總能量不相同。由于生物體內有酶的催化作用，生物氧化能在比較溫和的條件和有水環境中進行，而且其能量是逐步釋放出來的，這樣就不會使溫度迅速上升而損害機體，同時使釋放的能量得到最有效的利用。1．有氧呼吸是活細胞在

的參與下，

氧化分解有機物，產生

和

，同時釋放

能量的過程。有氧呼吸的場所是

和

。2．無氧呼吸是指活細胞無需

參與，通過

的催化作用，把葡萄糖等有機物氧化分解為

和CO2或

等物質，同時釋放

能量的過程。無氧呼吸的場所是

。細胞呼吸的過程

氧氣徹底二氧化碳水大量細胞質基質線粒體內氧酶C2H5OH(乙醇)C3H6O3(乳酸)少量細胞質基質[思維激活1]

有氧呼吸過程中各元素的去向。提示有氧呼吸過程中各元素的去向反應物中的葡萄糖、水、氧氣分別在第一、二、三階段被利用。產物中的二氧化碳和水分別在第二、三階段形成，有水的生成是有氧呼吸的一個重要特征。1．有氧呼吸——細胞呼吸的主要類型(1)概念：有氧呼吸是指活細胞在氧氣的參與下，把某些有機物徹底氧化分解，產生二氧化碳和水，同時釋放大量能量的過程。(2)過程：(以葡萄糖作底物為例)綜上所述，每氧化1mol葡萄糖，生成6mol的二氧化碳和12mol的水，同時生成38molATP。在細胞內，1mol的葡萄糖徹底氧化分解后，釋放出來的總能量是2870kJ，其中只有1161kJ轉移至ATP的高能磷酸鍵上，能量轉變效率只有40%左右，其余部分(1709kJ)的能量就以熱能的形式散失掉了。(5)有氧呼吸的意義：是大多數生物特別是人和高等動植物獲取能量的主要途徑。2．無氧呼吸(1)概念：指活細胞無需氧參與，通過酶的催化作用，把葡萄糖等有機物不徹底地氧化分解成為C2H5OH(乙醇)和CO2或C3H6O3(乳酸)等物質，同時釋放較少能量的過程。如果用于微生物，習慣上稱為發酵。(2)場所：細胞質基質。(5)圖解無氧呼吸有以下幾個特點：①細胞的無氧呼吸是在缺氧的條件下進行的，以適應不利的環境條件。②細胞的無氧呼吸過程中，把有機物不徹底氧化分解，形成不徹底氧化產物。所謂不徹底氧化產物，是指有機物經過無氧呼吸分解后，仍然是一些小分子有機物，如酒精、乳酸等。③釋放能量少。因為這個過程沒有氧氣參與，只依靠細胞內的酶來分解有機物，形成的不徹底的氧化產物中仍儲存著大量能量，所以無氧呼吸過程釋放的能量很少。每摩爾葡萄糖分解成乳酸或酒精后，放出的能量共有196.65kJ或225.94kJ，其中都有61.08kJ的能量儲存在ATP中(形成2molATP)，其余都以熱能的形式散失掉了。無氧呼吸過程不但釋放的能量很少，而且產生的酒精等不徹底氧化產物對生物細胞有毒害作用。所以，一般陸生植物和動物細胞不可能長期忍受無氧呼吸。拓展深化：一般來說，動物無氧呼吸產物為乳酸，植物無氧呼吸產物為酒精和CO2，但也有例外，如玉米的胚，馬鈴薯的塊莖和甜菜的塊根，它們無氧呼吸產物為乳酸。(6)無氧呼吸的意義①高等植物在水淹等情況下，可以進行短暫的無氧呼吸，將葡萄糖分解為乙醇和二氧化碳，釋放出能量以適應缺氧的環境。②人在劇烈運動時，需要在相對較短的時間內消耗大量的能量，肌肉細胞則以無氧呼吸的方式供應能量。拓展深化：無氧呼吸對細胞產生毒害的原理(1)無氧呼吸產生酒精，酒精會使蛋白質變性。(2)無氧呼吸利用每摩爾葡萄糖產生的能量很少，機體要維持正常的生理需求，就要消耗更多的有機物，這樣，機體內養料耗損過多。(3)沒有丙酮酸的氧化過程，細胞內許多由這個過程的中間產物形成的物質無法繼續合成。【鞏固2】

水稻種子在萌發過程中主要通過有氧呼吸來獲得能量，下列與此相關的敘述正確的是(

)。A．有氧呼吸的產物H2O和CO2都在第③階段生成B．第①②③階段都有少量的ATP和[H]產生C．第①②階段進行的場所不同，都需要酶的催化D．由葡萄糖分解生成丙酮酸的過程在有氧和無氧條件下需要不同的酶催化思路分析：解答本題應首先掌握有氧呼吸三個階段的反應過程，然后對選項逐個分析。解析有氧呼吸的產物H2O在第③階段產生，是O2與第①②階段產生的[H]結合生成的，同時產生大量的ATP。而CO2是在第②階段產生的。有氧呼吸第①階段有少量的ATP和[H]生成，第②階段則有較多的[H]生成，同時產生少量的ATP，部分水也參與了該階段的反應。第③階段則是前兩個階段產生的[H]和O2結合生成水，同時放出大量的能量，是[H]的消耗。有氧呼吸的三個階段都需要酶的催化，第①階段在細胞質基質中進行，而②③階段在線粒體中進行，三個階段所需的酶不同。葡萄糖分解生成丙酮酸的過程是在細胞質基質中進行的，在有氧和無氧的條件下完全相同，即所需要的酶相同，生成的產物也相同。答案C技巧點撥：有關有氧呼吸各階段的反應物、生成物及反應場所，單獨記憶不易記清，我們可以通過列表對比法加強記憶，使各階段的區別與聯系一目了然。1．實驗原理(1)酵母菌在有氧和無氧的條件下都能生存，屬于

。通過定性測定酵母菌在有氧和無氧條件下細胞呼吸的產物，確定其細胞呼吸方式。(2)二氧化碳可使

變混濁，也可使溴麝香草酚藍水溶液由藍變綠再變黃；橙色的重鉻酸鉀溶液在酸性條件下，與乙醇發生反應，變成灰綠色。

探討酵母菌細胞的呼吸方式

兼性厭氧菌澄清的石灰水2．實驗流程作出合理假設。甲

2

1

實驗結論：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生大量的

和水；在無氧條件下，酵母菌通過細胞呼吸產生

，還產生少量的

。二氧化碳酒精二氧化碳[思維激活2]實驗中NaOH溶液的作用是什么？提示除去空氣中CO2，以保證進入A瓶中的氣體不含有CO2。[思維激活3]

實驗中的自變量和因變量分別是什么？提示自變量是氧氣的有無，因變量是酵母菌的呼吸產物。1．有氧條件的控制甲組裝置的左端連接橡皮球，向NaOH溶液中緩緩而持續鼓入空氣，既保證了O2的充分供應，又使進入A瓶的空氣先經過了NaOH溶液，吸收空氣中的CO2，保證了通入石灰水的CO2來自細胞呼吸而非大氣。2．無氧條件的控制乙組裝置中B瓶應封口放置一段時間，將內部殘留的O2消耗盡后，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶，確保是無氧呼吸產生的CO2通入澄清石灰水。【鞏固3】

下圖是探究酵母菌細胞呼吸方式的實驗裝置，以下說法中正確的是(

)。甲乙A．兩個裝置均需要在黑暗條件下進行B．裝置乙在Ⅲ處可檢測到有酒精生成C．裝置乙中應讓Ⅱ先靜置一會再與Ⅲ連接D．裝置甲中NaOH的作用是吸收Ⅰ處的CO2解析該題實際上是對酵母菌兩種不同條件下呼吸產物的探究。Ⅱ處產生的酒精無法進入Ⅲ；裝置甲中的NaOH的作用是吸收空氣中的CO2；兩個裝置均不需在黑暗條件下進行；讓Ⅱ先靜置一會的目的是耗盡其中的O2，以保證是無氧呼吸產生的CO2通入澄清石灰水。答案

C【例1】

生物體吸收的O2用于(

)。A．在線粒體中合成CO2B．在細胞質基質中與氫結合成水C．部分形成CO2，部分與氫結合成水D．在線粒體中與氫結合成水思維導圖：細胞呼吸的過程

深度剖析此題是考查有關有氧呼吸全過程以及學生的分析能力。有氧呼吸全過程可分為三個階段：第一階段是葡萄糖分解為丙酮酸，產生少量的氫，釋放出少量的能量，這個階段是在細胞質基質中進行的；第二階段是丙酮酸在水的參與下，被徹底分解為二氧化碳，同時產生較多的氫，釋放出少量的能量，這個階段是在線粒體基質中進行的；第三階段是前兩個階段產生的氫與氧結合形成水，釋放出大量的能量，這個階段是在線粒體內膜上進行的。由此可看出：選項A的CO2中的氧來源于丙酮酸和水，并非來源于O2；選項B的化學反應正確，但反應場所應是線粒體內膜并非是細胞質基質；選項C“部分形成CO2，部分與氫結合成水”的敘述是錯誤的，O2只能與氫結合形成水。答案

D【變式】下列圖解表示有氧呼吸的基本過程，下列相關敘述中錯誤的是(

)。A．①是有氧呼吸的第一個階段，②是第二、三階段B．丙酮酸在細胞質基質中產生C．②過程釋放的能量最多D．整個過程主要在線粒體中進行解析本題考查有氧呼吸的場所、物質變化和能量變化。從圖中可以看出，①是有氧呼吸的第一、二階段(第一階段產生丙酮酸、第二階段產生CO2)，②是第三階段，所以A錯。答案

A[點撥]一定要熟記有氧呼吸過程各階段的反應物與生成物，以及各階段中產生的能量的多少。其中氧氣只能與還原性氫結合生成水。【例2】

如圖是探究酵母菌呼吸作用類型的裝置，下面敘述錯誤的是(

)。探究酵母菌的呼吸方式

A．假設裝置一中的液滴左移，裝置二中的液滴不動，說明酵母菌只進行有氧呼吸B．假設裝置一中的液滴不移動，裝置二中的液滴右移，說明酵母菌只進行無氧呼吸C．假設裝置一中的液滴左移，裝置二中的液滴右移，說明酵母菌既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸D．假設裝置一、二中的液滴均不移動，說明酵母菌只進行有氧呼吸或只進行無氧呼吸思維導圖：深度剖析裝置一中因為有NaOH溶液，呼吸作用釋放的CO2被吸收，因此紅色液滴的移動只代表氧氣的消耗。裝置二中的水溶液不能吸收呼吸作用釋放的CO2，因此紅色液滴的移動只代表釋放的CO2與氧氣的消耗的差值。酵母菌有氧呼吸消耗的氧氣與釋放的CO2相等，無氧呼吸不消耗氧氣，但產生CO2。因此裝置一中的液滴只能左移或不動，不動則只進行無氧呼吸，若左移，必然存在有氧呼吸。若裝置二中的液滴不動，說明酵母菌只進行有氧呼吸。若裝置二中的液滴右移，則是產生的CO2大于消耗的氧氣，這說明有氧呼吸和無氧呼吸都存在。但當裝置一、二中的液滴均不移動時，只能說明一個情況：酵母菌已死亡。答案D[點撥]在以酵母菌作為實驗材料時，必須知道它是一種兼性厭氧型的生物，有氧時，能進行有氧呼吸，無氧或缺氧時能進行無氧呼吸，產生酒精和CO2。1．生物的生命活動所需的能量主要來自(

)。A．糖類的氧化分解B．脂質的氧化分解C．蛋白質的氧化分解D．核酸的氧化分解解析糖類是生物體的主要能源物質。答案

A2．人體進行有氧呼吸的主要場所是(

)。A．肺細胞 B．內環境C．線粒體 D．細胞質基質解析線粒體的功能是活細胞進行有氧呼吸的主要場所。答案

C3．葡萄糖是細胞進行有氧呼吸最常利用的物質。將一只實驗小鼠放入含有放射性氣體的容器內，18O2進入細胞后，最先出現放射性化合物的是(

)。A．丙酮酸 B．乳酸C．二氧化碳 D．水解析有氧呼吸過程中氧參與的是第三階段，進入線粒體中的氧氣與前兩個階段產生的氫結合生成水，因此水中的氧來源于氧氣，且有水的生成是有氧呼吸的一個重要特征。二氧化碳中的氧來自于丙酮酸和第二階段參與的水。答案

D4．關于真核生物細胞呼吸的敘述，正確的是(

)。A．無氧呼吸是不需要氧氣的呼吸，因而底物分解不屬于氧化反應B．水果在完全無氧的環境中，可將損失減小到最低程度C．無氧呼吸的酶存在