細(xì)胞呼吸產(chǎn)生能量

第三節(jié)細(xì)胞呼吸第一課時(shí)細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的能量課程標(biāo)準(zhǔn)說明細(xì)胞呼吸，探討其原理的應(yīng)用。課標(biāo)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(zhì)，了解細(xì)胞呼吸與細(xì)胞供能的關(guān)系。3.通過實(shí)驗(yàn)，探討酵母菌細(xì)胞的呼吸方式。

1．細(xì)胞呼吸主要是指

、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)等有機(jī)物在

內(nèi)氧化分解為

和

或分解為一些

的氧化產(chǎn)物，且伴隨著

的過程。包括

和

兩種方式，其中

是細(xì)胞呼吸的主要類型。2．細(xì)胞呼吸的特點(diǎn)是有機(jī)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(fā)光發(fā)熱現(xiàn)象。

細(xì)胞呼吸產(chǎn)生能量

糖類活細(xì)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(xì)胞呼吸與燃燒的比較(見下表)比較項(xiàng)目細(xì)胞呼吸體外燃燒相同反應(yīng)式有機(jī)物＋氧氣→二氧化碳＋水＋能量實(shí)質(zhì)氧化有機(jī)物釋放能量不同條件酶的催化點(diǎn)燃釋放能量特點(diǎn)逐步釋放快速連續(xù)釋放發(fā)光反熱現(xiàn)象沒有劇烈發(fā)熱、發(fā)光現(xiàn)象有劇烈的發(fā)熱發(fā)光現(xiàn)象【鞏固1】

下列有關(guān)敘述，正確的是(

)。A．細(xì)胞呼吸就是指糖類在活細(xì)胞內(nèi)氧化分解的過程B．細(xì)胞呼吸和汽油燃燒過程的實(shí)質(zhì)是一樣的C．有機(jī)物經(jīng)細(xì)胞呼吸和體外燃燒釋放的能量是相同的D．細(xì)胞呼吸和汽油燃燒釋放能量的過程是相同的解析細(xì)胞呼吸不只是指糖類的氧化分解，還有脂肪、蛋白質(zhì)等有機(jī)物，故A錯(cuò)；細(xì)胞呼吸和汽油燃燒過程的實(shí)質(zhì)是一樣的，都是物質(zhì)的氧化分解，釋放能量，故B正確；有機(jī)物若在細(xì)胞內(nèi)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(xì)胞內(nèi)不能被徹底氧化分解，則釋放出來的能量就較少，故C錯(cuò)；細(xì)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(cuò)。答案B點(diǎn)撥：相同質(zhì)量的有機(jī)物在生物體內(nèi)經(jīng)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(zhì)釋放總能量不相同。由于生物體內(nèi)有酶的催化作用，生物氧化能在比較溫和的條件和有水環(huán)境中進(jìn)行，而且其能量是逐步釋放出來的，這樣就不會(huì)使溫度迅速上升而損害機(jī)體，同時(shí)使釋放的能量得到最有效的利用。1．有氧呼吸是活細(xì)胞在

的參與下，

氧化分解有機(jī)物，產(chǎn)生

和

，同時(shí)釋放

能量的過程。有氧呼吸的場(chǎng)所是

和

。2．無氧呼吸是指活細(xì)胞無需

參與，通過

的催化作用，把葡萄糖等有機(jī)物氧化分解為

和CO2或

等物質(zhì)，同時(shí)釋放

能量的過程。無氧呼吸的場(chǎng)所是

。細(xì)胞呼吸的過程

氧氣徹底二氧化碳水大量細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)線粒體內(nèi)氧酶C2H5OH(乙醇)C3H6O3(乳酸)少量細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)[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(yīng)物中的葡萄糖、水、氧氣分別在第一、二、三階段被利用。產(chǎn)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(gè)重要特征。1．有氧呼吸——細(xì)胞呼吸的主要類型(1)概念：有氧呼吸是指活細(xì)胞在氧氣的參與下，把某些有機(jī)物徹底氧化分解，產(chǎn)生二氧化碳和水，同時(shí)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(shí)生成38molATP。在細(xì)胞內(nèi)，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(zhuǎn)移至ATP的高能磷酸鍵上，能量轉(zhuǎn)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(shù)生物特別是人和高等動(dòng)植物獲取能量的主要途徑。2．無氧呼吸(1)概念：指活細(xì)胞無需氧參與，通過酶的催化作用，把葡萄糖等有機(jī)物不徹底地氧化分解成為C2H5OH(乙醇)和CO2或C3H6O3(乳酸)等物質(zhì)，同時(shí)釋放較少能量的過程。如果用于微生物，習(xí)慣上稱為發(fā)酵。(2)場(chǎng)所：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。(5)圖解無氧呼吸有以下幾個(gè)特點(diǎn)：①細(xì)胞的無氧呼吸是在缺氧的條件下進(jìn)行的，以適應(yīng)不利的環(huán)境條件。②細(xì)胞的無氧呼吸過程中，把有機(jī)物不徹底氧化分解，形成不徹底氧化產(chǎn)物。所謂不徹底氧化產(chǎn)物，是指有機(jī)物經(jīng)過無氧呼吸分解后，仍然是一些小分子有機(jī)物，如酒精、乳酸等。③釋放能量少。因?yàn)檫@個(gè)過程沒有氧氣參與，只依靠細(xì)胞內(nèi)的酶來分解有機(jī)物，形成的不徹底的氧化產(chǎn)物中仍儲(chǔ)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?jī)?chǔ)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(chǎn)生的酒精等不徹底氧化產(chǎn)物對(duì)生物細(xì)胞有毒害作用。所以，一般陸生植物和動(dòng)物細(xì)胞不可能長(zhǎng)期忍受無氧呼吸。拓展深化：一般來說，動(dòng)物無氧呼吸產(chǎn)物為乳酸，植物無氧呼吸產(chǎn)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(chǎn)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(jìn)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(yīng)缺氧的環(huán)境。②人在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，需要在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)消耗大量的能量，肌肉細(xì)胞則以無氧呼吸的方式供應(yīng)能量。拓展深化：無氧呼吸對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生毒害的原理(1)無氧呼吸產(chǎn)生酒精，酒精會(huì)使蛋白質(zhì)變性。(2)無氧呼吸利用每摩爾葡萄糖產(chǎn)生的能量很少，機(jī)體要維持正常的生理需求，就要消耗更多的有機(jī)物，這樣，機(jī)體內(nèi)養(yǎng)料耗損過多。(3)沒有丙酮酸的氧化過程，細(xì)胞內(nèi)許多由這個(gè)過程的中間產(chǎn)物形成的物質(zhì)無法繼續(xù)合成?！眷柟?】

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

)。A．有氧呼吸的產(chǎn)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(chǎn)生C．第①②階段進(jìn)行的場(chǎng)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(yīng)首先掌握有氧呼吸三個(gè)階段的反應(yīng)過程，然后對(duì)選項(xiàng)逐個(gè)分析。解析有氧呼吸的產(chǎn)物H2O在第③階段產(chǎn)生，是O2與第①②階段產(chǎn)生的[H]結(jié)合生成的，同時(shí)產(chǎn)生大量的ATP。而CO2是在第②階段產(chǎn)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(shí)產(chǎn)生少量的ATP，部分水也參與了該階段的反應(yīng)。第③階段則是前兩個(gè)階段產(chǎn)生的[H]和O2結(jié)合生成水，同時(shí)放出大量的能量，是[H]的消耗。有氧呼吸的三個(gè)階段都需要酶的催化，第①階段在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行，而②③階段在線粒體中進(jìn)行，三個(gè)階段所需的酶不同。葡萄糖分解生成丙酮酸的過程是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)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(chǎn)物也相同。答案C技巧點(diǎn)撥：有關(guān)有氧呼吸各階段的反應(yīng)物、生成物及反應(yīng)場(chǎng)所，單獨(dú)記憶不易記清，我們可以通過列表對(duì)比法加強(qiáng)記憶，使各階段的區(qū)別與聯(lián)系一目了然。1．實(shí)驗(yàn)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(cè)定酵母菌在有氧和無氧條件下細(xì)胞呼吸的產(chǎn)物，確定其細(xì)胞呼吸方式。(2)二氧化碳可使

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

探討酵母菌細(xì)胞的呼吸方式

兼性厭氧菌澄清的石灰水2．實(shí)驗(yàn)流程作出合理假設(shè)。甲

2

1

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：酵母菌在有氧和無氧條件下都能進(jìn)行細(xì)胞呼吸。在有氧條件下，酵母菌通過細(xì)胞呼吸產(chǎn)生大量的

和水；在無氧條件下，酵母菌通過細(xì)胞呼吸產(chǎn)生

，還產(chǎn)生少量的

。二氧化碳酒精二氧化碳[思維激活2]實(shí)驗(yàn)中NaOH溶液的作用是什么？提示除去空氣中CO2，以保證進(jìn)入A瓶中的氣體不含有CO2。[思維激活3]

實(shí)驗(yàn)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(chǎn)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(xù)鼓入空氣，既保證了O2的充分供應(yīng)，又使進(jìn)入A瓶的空氣先經(jīng)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(xì)胞呼吸而非大氣。2．無氧條件的控制乙組裝置中B瓶應(yīng)封口放置一段時(shí)間，將內(nèi)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(chǎn)生的CO2通入澄清石灰水?！眷柟?】

下圖是探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式的實(shí)驗(yàn)裝置，以下說法中正確的是(

)。甲乙A．兩個(gè)裝置均需要在黑暗條件下進(jìn)行B．裝置乙在Ⅲ處可檢測(cè)到有酒精生成C．裝置乙中應(yīng)讓Ⅱ先靜置一會(huì)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(shí)際上是對(duì)酵母菌兩種不同條件下呼吸產(chǎn)物的探究。Ⅱ處產(chǎn)生的酒精無法進(jìn)入Ⅲ；裝置甲中的NaOH的作用是吸收空氣中的CO2；兩個(gè)裝置均不需在黑暗條件下進(jìn)行；讓Ⅱ先靜置一會(huì)的目的是耗盡其中的O2，以保證是無氧呼吸產(chǎn)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(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中與氫結(jié)合成水C．部分形成CO2，部分與氫結(jié)合成水D．在線粒體中與氫結(jié)合成水思維導(dǎo)圖：細(xì)胞呼吸的過程

深度剖析此題是考查有關(guān)有氧呼吸全過程以及學(xué)生的分析能力。有氧呼吸全過程可分為三個(gè)階段：第一階段是葡萄糖分解為丙酮酸，產(chǎn)生少量的氫，釋放出少量的能量，這個(gè)階段是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)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(shí)產(chǎn)生較多的氫，釋放出少量的能量，這個(gè)階段是在線粒體基質(zhì)中進(jìn)行的；第三階段是前兩個(gè)階段產(chǎn)生的氫與氧結(jié)合形成水，釋放出大量的能量，這個(gè)階段是在線粒體內(nèi)膜上進(jìn)行的。由此可看出：選項(xiàng)A的CO2中的氧來源于丙酮酸和水，并非來源于O2；選項(xiàng)B的化學(xué)反應(yīng)正確，但反應(yīng)場(chǎng)所應(yīng)是線粒體內(nèi)膜并非是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)；選項(xiàng)C“部分形成CO2，部分與氫結(jié)合成水”的敘述是錯(cuò)誤的，O2只能與氫結(jié)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(guān)敘述中錯(cuò)誤的是(

)。A．①是有氧呼吸的第一個(gè)階段，②是第二、三階段B．丙酮酸在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中產(chǎn)生C．②過程釋放的能量最多D．整個(gè)過程主要在線粒體中進(jìn)行解析本題考查有氧呼吸的場(chǎng)所、物質(zhì)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(chǎn)生丙酮酸、第二階段產(chǎn)生CO2)，②是第三階段，所以A錯(cuò)。答案

A[點(diǎn)撥]一定要熟記有氧呼吸過程各階段的反應(yīng)物與生成物，以及各階段中產(chǎn)生的能量的多少。其中氧氣只能與還原性氫結(jié)合生成水?！纠?】

如圖是探究酵母菌呼吸作用類型的裝置，下面敘述錯(cuò)誤的是(

)。探究酵母菌的呼吸方式

A．假設(shè)裝置一中的液滴左移，裝置二中的液滴不動(dòng)，說明酵母菌只進(jìn)行有氧呼吸B．假設(shè)裝置一中的液滴不移動(dòng)，裝置二中的液滴右移，說明酵母菌只進(jìn)行無氧呼吸C．假設(shè)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(jìn)行有氧呼吸又進(jìn)行無氧呼吸D．假設(shè)裝置一、二中的液滴均不移動(dòng)，說明酵母菌只進(jìn)行有氧呼吸或只進(jìn)行無氧呼吸思維導(dǎo)圖：深度剖析裝置一中因?yàn)橛蠳aOH溶液，呼吸作用釋放的CO2被吸收，因此紅色液滴的移動(dòng)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(dòng)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(chǎn)生CO2。因此裝置一中的液滴只能左移或不動(dòng)，不動(dòng)則只進(jìn)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(dòng)，說明酵母菌只進(jìn)行有氧呼吸。若裝置二中的液滴右移，則是產(chǎn)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(dāng)裝置一、二中的液滴均不移動(dòng)時(shí)，只能說明一個(gè)情況：酵母菌已死亡。答案D[點(diǎn)撥]在以酵母菌作為實(shí)驗(yàn)材料時(shí)，必須知道它是一種兼性厭氧型的生物，有氧時(shí)，能進(jìn)行有氧呼吸，無氧或缺氧時(shí)能進(jìn)行無氧呼吸，產(chǎn)生酒精和CO2。1．生物的生命活動(dòng)所需的能量主要來自(

)。A．糖類的氧化分解B．脂質(zhì)的氧化分解C．蛋白質(zhì)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(zhì)。答案

A2．人體進(jìn)行有氧呼吸的主要場(chǎng)所是(

)。A．肺細(xì)胞 B．內(nèi)環(huán)境C．線粒體 D．細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)解析線粒體的功能是活細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸的主要場(chǎng)所。答案

C3．葡萄糖是細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸最常利用的物質(zhì)。將一只實(shí)驗(yàn)小鼠放入含有放射性氣體的容器內(nèi)，18O2進(jìn)入細(xì)胞后，最先出現(xiàn)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(jìn)入線粒體中的氧氣與前兩個(gè)階段產(chǎn)生的氫結(jié)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(gè)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(guān)于真核生物細(xì)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(yīng)B．水果在完全無氧的環(huán)境中，可將損失減小到最低程度C．無氧呼吸的酶存在