第3講ATP的主要來源——細胞呼吸一、細胞呼吸的概念細胞呼吸是指有機物在

經過一系列的

，生成

，釋放出能量并生成

的過程。細胞呼吸的實質：分解有機物，釋放能量a、為生物體的生命活動提供ATP（分裂、生長、礦吸、肌收、神沖等）b、為體內其他化合物的合成提供原料（丙酮酸）

意義：氧化分解二氧化碳或其他產物ATP細胞內二、細胞呼吸的方式探究酵母菌細胞呼吸的方式1．實驗原理(1)酵母菌在有氧和無氧的條件下都能生存，屬于兼性厭

氧菌。酵母菌進行有氧呼吸能產生大量的CO2，在進行

無氧呼吸時能產生酒精和CO2。(2)CO2可使澄清的石灰水變渾濁，也可使溴麝香草酚藍水

溶液由藍變綠再變黃。根據石灰水混濁程度或溴麝香草

酚藍水溶液變成黃色的時間長短，可以檢測酵母菌培養

液中CO2的產生情況。(3)橙色的重鉻酸鉀溶液，在酸性條件下可與乙醇發生化

學反應，變成灰綠色。2．實驗流程提出問題：酵母菌使葡萄糖發酵產生酒精的條件是有氧

還是無氧；酵母菌在有氧和無氧條件下細胞

呼吸的產物是什么

作出假設：針對上述問題，根據已有的知識和生活經驗(如酵母菌可用于釀酒、發面等)作出合理的假設設置兩個或兩個以上的實驗組，通過對結果的比較分析，來探究某種因素與實驗對象的關系，這樣的實驗叫做對比實驗。對比實驗不設對照組，均為實驗組（或互為實驗組和對照組），是對照實驗的一種特殊形式，即相當于“相互對照實驗”。對比實驗.該實驗為對比實驗，有氧和無氧條件下的實驗都是實驗組。1、為什么選用酵母菌作為實驗材料，而不用小鼠等

2、怎樣鑒定有無酒精產生3、怎樣鑒定有無CO2產生4、如何比較CO2產生的多少5、乙裝置中的B瓶封口放置一段時間后，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶，為什么？酵母菌屬于兼性厭氧菌封口后瓶內有空氣，待酵母菌將瓶中的氧氣消耗完，以確保無氧呼吸產生的CO2通入澄清石灰水（1）CO2使澄清石灰水變渾濁（2）CO2使溴麝香草酚藍水溶液由藍變綠再變黃（1）CO2使澄清石灰水變渾濁的程度（2）CO2使溴麝香草酚藍水溶液由藍變綠再變黃的時間長短橙色重鉻酸鉀在酸性條件下與酒精反應，變成灰綠色本實驗的注意幾個問題(6)通入A瓶的空氣中不能含有CO2，以保證使第三

個錐形瓶中的澄清石灰水變混濁完全是由酵母菌

有氧呼吸產生的CO2所致。（一）有氧呼吸過程有氧呼吸是指細胞在氧的參與下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機物徹底氧化分解產生二氧化碳和水，釋放能量，生成大量ATP的過程。酶1C6H12O62C3H4O3+

4[H]+少量能量24[H]+

6O212H2O+酶大量能量6CO2

+6H2O[H]+2C3H4O3

+酶少量能量Ⅰ階段：Ⅱ階段：Ⅲ階段：有氧呼吸三階段線粒體基質線粒體內膜總反應式:C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量酶20細胞質基質(1)有氧呼吸的三個階段進行的化學反應都需要不同的酶來催化。有氧呼吸中H2O既是反應物（第二階段），又是生成物（第三階段）。第一、二階段均產生[H]，但第三階段全部與氧氣反應，且氧氣只參與第三階段。(2)對于真核細胞來講，有氧呼吸的場所是細胞質基質和線粒體，主要場所是線粒體(第二、三階段在線粒體中進行)；原核生物無線粒體，有些原核生物仍可進行有氧呼吸。對于原核細胞，有氧呼吸的場所都是在細胞質基質中進行的。(3)1mol葡萄糖在體內徹底氧化分解和體外燃燒都能釋放出2870kJ的能量，但是體內氧化分解的能量是逐步釋放的，其中有1161kJ的能量貯存在38molATP中，其余的能量以熱能的形式散失，以維持體溫的恒定。有氧呼吸的三個階段共同的產物是ATP，第三步與有氧呼吸第一階段相同葡萄糖的初步分解C6H12O6酶+4[H]+能量場所：細胞質基質①（少量）2CH3COCOOH丙酮酸（二）無氧呼吸過程細胞在沒有O2的參與下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機物不徹底地氧化分解為酒精、CO2或乳酸，釋放能量，生成少量ATP的過程。丙酮酸不徹底分解場所：細胞質基質②2CH3COCOOH+4[H]

酶2C3H6O3(乳酸)A.乳酸發酵(微生物)2CH3COCOOH+4[H]

2C2H5OH(酒精)+2CO2B.酒精發酵(微生物)酶無氧呼吸總反應式C6H12O62C3H6O3+少量能量酶酒精發酵，適用于酵母菌和大多數的植物乳酸發酵，適用于乳酸菌和動物細胞，高等植物的某些器官（馬鈴薯塊莖、甜菜塊根等）C6H12O6酶2C2H5OH+2CO2+少量能量(1)不同生物無氧呼吸的產物不同，其原因在于催化反應的酶不同。微生物的無氧呼吸也稱為發酵，但動植物的無氧呼吸不能稱為發酵。(2)只能進行無氧呼吸的真核生物(如蛔蟲)，其細胞內無線粒體。(3)有氧呼吸的三個階段均有ATP產生，無氧呼吸只在第一階段產生ATP，在無氧呼吸中，1mol葡萄糖氧化分解為乳酸或酒精時，會釋放196.65或225.94KJ的能量，都只有61.08KJ能量產生2molATP；有H2O生成一定是有氧呼吸，有CO2生成一定不是乳酸發酵。需要O2、酶和適宜的溫度無需O2，需要酶和適宜的溫度第一階段在細胞質基質中，第二、三階段在線粒體中全過程都在細胞質基質中CO2和H2OCO2、酒精或乳酸1mol葡萄糖釋放能量2870kJ，其中1161kJ轉移至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轉移至ATP中有機物徹底分解，能量完全釋放有機物沒有徹底分解，能量沒完全釋放①第一階段完全相同②實質相同：分解有機物，釋放能量③意義相同：為生命活動提供能量，為物質轉化提供原料細胞呼吸狀況判斷：不耗O2，但產生CO2，容器內體積增大:容器氣體體積不變

不耗O2，不產生CO2

CO2釋放量=O2消耗量CO2釋放量>O2消耗量時:Vco2/Vo2=4/3:Vco2/Vo2>4/3:Vco2/Vo2<4/3:只進行產酒精的無氧呼吸只進行產乳酸的無氧呼吸同時進行產生酒精無氧呼吸和有氧呼吸二者消耗葡萄糖速率相同無氧呼吸消耗葡萄糖速率大于有氧呼吸無氧呼吸消耗葡萄糖速率小于有氧呼吸只進行有氧呼吸1．呼吸速率

是指單位數量的活體組織，在單位時間內分解有機物的速率。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．影響細胞呼吸的內因：遺傳→酶，表現：(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器官。三、影響呼吸作用的因素3．影響細胞呼吸的外因：環境因素(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的。一般而言，在一定的溫度范圍內，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。生產上常利用這一原理在低溫下儲存蔬菜、水果。在大棚蔬菜栽培中，夜間適當降低溫度，減少有機物消耗，以提高產量。(2)氧氣：氧氣直接影響呼吸速率和呼吸的性質。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圖表示。耕地等是加強根部和土壤好氧菌的有氧呼吸，有利于植物的生長和對無機鹽的吸收。蔬菜、水果的保質、保鮮采用低氧（5%）保存，此時有氧呼吸較弱而無氧呼吸又受到抑制。3、CO2濃度4、含水量CO2濃度呼吸作用速率從化學平衡的角度分析，CO2濃度增加，呼吸速率下降。在地窖中，氧氣濃度低，二氧化碳濃度較高，抑制細胞呼吸，使整個器官的代謝水平降低，有得于保存蔬菜和水果。在一定范圍內，呼吸速率隨含水量的增加而加快，隨含量水量的減少而減弱。因此糧油種子的貯藏，必須使種子含水量降低，從面使細胞呼吸降至最低，減少有機物消耗。細胞呼吸速率的測定與探究(1)材料：一般是酵母菌、剛萌發的種子和綠色植物或組

織等，僅探究呼吸作用多選擇酵母菌和剛萌發的種子。(2)植物細胞呼吸的指標：植物細胞呼吸吸收O2，釋放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使容器內氣體壓強減小，毛細

管內的水滴左移(實驗裝置如下圖)。根據單位時間內液

滴左移的體積即可計算呼吸速率。(3)為防止微生物呼吸對實驗結果的干

擾，應將裝置進行滅菌，所測種子進

行消毒處理。(4)對照組的設置：為防止氣壓、溫度

等物理膨脹因素所引起的誤差，應

設置對照實驗，將所測定的生物滅活(將種子煮熟)，其他條件均不變。[特別提醒]

若選用綠色植物作實驗材料，測定細胞呼吸速率，需將整個裝置進行遮光處理，否則植物的光合作用會干擾呼吸速率的測定。四、細胞呼吸原理的應用

細胞呼吸的中間產物是各種有機物之間轉化的樞紐，細胞呼吸原理在生產實踐中有廣泛的應用。1.農業生產2.工業生產3.醫學護理4.運動健身1.農業生產細胞呼吸為植物吸收營養物質、細胞的分裂、植株的生長和發育等提供能量和各種原料，因此，在農業生產上，要設法適當增強細胞呼吸，以促進作物的生長發育。

例：水稻生產中的適時露田和曬田等措施的實質就是為了改善土壤通氣條件以增強根系的細胞呼吸。1.農業生產：糧食儲藏和果蔬保鮮

細胞呼吸要消耗有機物，使有機物積累減少。因此，對糧食儲藏和果蔬保鮮來說，又要設法降低細胞的呼吸強度，盡可能減少有機物的消耗等。

糧食儲藏

果蔬保鮮糧食儲藏

糧食儲藏時，要注意降低溫度和保持干燥，抑制細胞呼吸，延長保存期限。例：稻谷等種子含水量超過14.5％時，呼吸速率就會驟然增加，釋放出的熱量和水分，會導致糧食霉變。果蔬保鮮

為了抑制細胞呼吸，果蔬儲藏時采用降低氧濃度、沖氮氣或降低溫度等方法。例：蘋果、梨、柑、橘等果實在0～1℃時可儲藏幾個月不壞；荔枝一般只能短期保鮮，但采用低溫速凍等方法可保鮮6～8個月。農村廣泛采用密閉的土窖保存水果蔬菜，也是利用水果自身產生的二氧化碳抑制細胞呼吸的原理。2.工業生產：發酵技術生產啤酒、果酒和白酒等生產乳酸類、檸檬酸類飲料生產味精、醬油和醋生產單細胞蛋白應用于垃圾、廢水的處理利用發酵產生沼氣包扎傷口時，需要選用透氣的消毒紗布或松軟的“創可貼”等敷料被繡釘扎傷，或者皮膚損傷較深，要及時到醫院治療：清理傷口、敷藥并注射破傷風抗毒血清3.醫學護理

劇烈運動后上肢和下肢骨骼肌往往會產生什么感覺？