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环境中空气含氧量高，会促进有氧呼吸。

一个成年人每天需要摄入0.75kg氧，以用于在线粒体中与[H]生成水，并在此反应中释放较多的能量。

3．能量利用

呼吸作用也称生物氧化，是生物体氧化分解有机物、释放能量的过程。

它是在温和的生理条件下和一系列酶的作用下逐步进行的，能量的释放也是分阶段进行的。

呼吸过程中能量的释放和利用。

呼吸作用根据反应过程中有无氧的参与而分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。

有氧呼吸是高等动物和高等植物的主要呼吸方式。

①有氧呼吸的能量释放（见下表）。

场所

发生反应

产物

第一阶段

细胞质基质

葡萄糖在酶参与下脱氢分解，产生丙酮酸和释放少量能量，形成少量ATP

丙酮酸、［H］、

少量ATP

第二阶段

线粒体

在酶和H2O参与下，丙酮酸脱氢分解，产生CO2和释放少量能量，形成少量ATP

CO2、[H]、

第三阶段

[H]和氧分子结合，生成H2O，释放大量能量，形成大量ATP

H2O、

大量ATP

从上表中可以看出，有氧呼吸是细胞在有氧的条件下，将葡萄糖彻底分解，产生二氧化碳和水，同时释放能量的过程。

②无氧呼吸的能量释放。

无氧呼吸是生物在无氧或缺氧条件下发生的。

在无氧呼吸过程中，有机物分解不彻底，有大量的能量贮藏在生成物中，因此释放的能量较少（见下表）。

反应场所

发生反应

反应式

产物

在酶参与下，葡萄糖分解，产生酒精和CO2，释放少量能量，形成少量ATP

C6H12O6

2C2H5OH（酒精）＋2CO2＋能量

酒精、CO2、

在酶参与下，葡萄糖分解，生成乳酸，释放少量能量，形成少量ATP

2C3H6O3（乳酸）＋能量

乳酸、

微生物的无氧呼吸称为发酵。

高等动、植物在缺氧条件下短时间内或部分组织内也能进行无氧呼吸，以保证生物体在缺氧条件下的能量供应。

人和脊椎动物在进行激烈运动时，骨骼肌细胞内供氧不足，线粒体所产生的ATP不能满足肌细胞对能量的需要时，也会进行无氧呼吸，分解葡萄糖，产生乳酸，释放少量能量，供肌细胞收缩需要。

高等植物由于种类不同，无氧呼吸时一般产物为酒精和CO2，长时间的无氧呼吸会使植物因酒精中毒而死亡。

人体内具有输氧的红细胞，自身还可以无氧呼吸方式得到能量，为生物体的生理活动及其功能适应提供了极好的例证。

③能量的利用。

无论是有氧呼吸还是无氧呼吸，其实质是为生物体的各项生命活动提供能量。

在光合作用过程中，太阳的光能直接转移给叶绿素分子中的电子，然后植物细胞的叶绿体从激发电子转移能量并用于合成葡萄糖，所参与的光能被结合到葡萄糖的化学键中，这种能量只有在化学键断裂时，才得到释放。

异养生物直接或间接地将光合作用产生的有机物合成为自身的物质，同时也将能量作了转移。

生物体通过呼吸作用又将糖类等有机物加以分解，释放出其中的能量。

这些能量除一部分以热能形式散失外，其他的转移到ATP中。

生物体的各项生命活动所需能量是由ATP直接提供的。

细胞内的能源物质首先要将分子中贮存的能量转移到ATP分子中，才能被细胞利用。

因此，ATP是生命活动的直接能源。

ATP是三磷酸腺苷的简称，其分子结构简式是：

A—P～P～P。

经呼吸作用后所形成的ATP留存于细胞质基质中，当细胞进行需能反应时，ATP在酶的作用下发生水解，这时末端的高能磷酸键断裂，释放能量，产生一个磷酸分子和一个二磷酸腺苷——ADP。

在酶的作用下，ADP又可接受能量，与一个磷酸分子结合，转变成ATP。

ADP转变成ATP所需的能量，人和动物主要来自呼吸作用，绿色植物来自光合作用。

催化ATP和ADP相互转化的酶是各不相同的，分别是ATP水解酶和ATP合成酶，这也说明了酶催化功能的专一性。

4．吸烟与健康

在公共场所吸烟造成的空气污染虽然是小范围的，但这种污染对人群健康的危害不可忽视。

香烟燃烧后产生的烟雾中有200多种有害化学成分，如氮氧化物、一氧化碳、尼古丁、亚硝基胺、焦油和镍、砷、镉等，其中多种物质有致癌或促癌作用。

此外，烟雾中还有直径小于10微米的可吸入颗粒——飘尘、这些空气污染物经呼吸道吸入后，有的可使气管粘膜的纤毛上皮细胞纤毛萎缩，有的经循环系统进入体内，造成慢性气管炎、肺气肿、支气管哮喘、尘肺、肺癌等，吸烟者的动脉血栓形成和心肌梗塞的发病率明显比不吸烟者高。

孕妇吸烟可导致早产。

在门窗紧闭的室内，如有几人同时抽烟，空气中的CO含量大大提高，使人们发生轻度CO中毒，使红细胞携氧能力降低而影响体细胞有氧呼吸的正常进行。

在公共场所，除吸烟者为主动吸烟外，其他不吸烟者也因周围空气污染而成为被动吸烟者，长期在这种环境中生活，健康会受到严重损害。

青少年吸烟较成年人更易在健康上受到损害。

【综合练习】

一．在可控制温度和空气成分的温室中，以人工配制的营养液无土栽培蔬菜，在操作上，常会遇到一些具体的问题。

1．春季，天气晴朗、光照充足时，为使作物增产，除满足矿质元素的需求外，应采取的措施是

2．当阴雨连绵、光照不足时，温室温度应，以降低蔬菜的

3．向培养液中泵入空气的目的是

【参考答案】

1．补充CO2，作空气施肥；

2．适当降低呼吸作用（减少有机物的消耗）；

3．促进根系的有氧呼吸，促使根系的生长。

二．1．现有一瓶掺有酵母菌的葡萄糖溶液吸进O2与放出CO2的体积比为3:

5，这是因为

A有1/4的酵母菌在进行有氧呼吸

B有1/3的酵母菌在进行有氧呼吸

C有1/2的酵母菌在进行有氧呼吸

D有2/3的酵母菌在进行有氧呼吸

2．外界O2要进入肝细胞内参与有机物的氧化分解过程，至少要穿越磷脂双分子

A3层B5层C10层D11层

3．植物根细胞从土壤溶液中每吸收lmolCa2＋，至少应分解多少摩尔C6H12O6才能保证交换吸附所需H＋的供应量

A4B3/4Cl/3D2/3

4．糖是体内的主要能源，人体所需的各种热量，70%由糖类提供。

理论上，每摩尔葡萄糖在体内完全氧化时，释放的热量为2872kJ。

葡萄糖完全氧化分解时的能量变化方程式为：

C6H12O6+6O2+38H3PO4+38ADP→6CO2+44H2O+38ATP

ATP+H2O→ADP+H3PO4+30.6kJ

由此可知，人体内葡萄糖完全氧化分解时，能量的利用率为

A40.5%B60.6%C81.0%D100%

1．B

2．C

考查内容涉及气体交换、血液循环、氧在血液中的运输以及有氧呼吸与线粒体等知识，层次高、综合性强，需要周密思考、仔细分析，才能选准答案。

特别应该注意的是，O2进入肝细胞并参与物质的氧化分解过程，这意味着O2始终要到达肝细胞内的线粒体之中。

由此考虑O2穿过单位膜的层次：

首先，经肺通气，O2由外界到达血液并进入红细胞与血红蛋白结合，此过程O2需穿越细胞膜5层（依次为肺泡壁膜2层，肺泡外毛细血管细胞膜2层，红细胞膜1层），其次，O2经血液运输到达肝毛细血管网进行组织换气，此过程O2共穿过细胞膜3层（分别是毛细血管壁细胞膜2层、肝细胞膜1层）而进入肝细胞内；

再次，O2要参与有机物氧化分解还必须进入线粒体，从而O2又需穿越两层单位膜（线粒体由双层膜包被）。

由以上分析可知，O2共穿越磷脂双分子层10层。

3．C

本题考查矿质元素吸收与呼吸作用关系的同时，检验学生对摩尔数运算知识的掌握程度。

“至少”意味着应按有氧呼吸分解C6H12O6来计算。

推算过程，交换吸附1molCa2+需要2molH+，2molH+需由2molH2CO3解离获得，需要有氧呼吸产生2molCO2。

依据有氧呼吸总反应式可知，产生2molCO2需氧化分解1/3molC6H12O6。

4．A

三．某同学在跳绳比赛时，1分钟跳120次。

每次腾空的最大高度是20cm，该同学身体质量50kg。

1．他在跳绳过程中克服重力作功的平均功率是

A100WB200WC400WD12000W

2．跳绳过程中，该同学体内合成ATP的能量主要来自

A有氧呼吸B无氧呼吸C磷酸肌酸D都是

3．若测得该同学跳绳时心跳每分钟约100次，每次血液循环中，左心室压强与容积变化的p－V曲线如图所示，右心室对肺动脉的压强约为左心室的1/5。

设每次心室收缩时射出血量约70mL，试估算心脏工作的平均功率。

1．B

2．A

3．1.9W

四．糖类、油脂和蛋白质是提供人体能量的主要来源，其中来自糖类的热量占一半以上，当葡萄糖在人体组织中缓慢被氧化时就逐渐释放出能量：

C6H12O6（S）＋6O2（g）

6CO2（g）＋6H2O（l）＋2804kJ。

若消耗的葡萄糖中约40％转化为ATP，供人体运动所需，其余都以热的形式消耗掉。

某短跑运动员质量为70kg，起跑时能冲出1m远，这一过程消耗葡萄糖1.1g，求起跑过程中运动员能得到的加速度。

从能量的角度思考，由葡萄糖转化的ATP供人体运动，再转换为动能，由此引入运动学规律求解。

消耗1.1g葡萄糖产生的能量为17140J

葡萄糖产生的能量中40％转化为ATP，即6860J

ATP供人体运动所需，产生动能：

6860J

由此根据能量守恒可求得最终的速度为14m/s加速度为98m/s2。

本题通过能量转化的关系将高中物理、化学、生物三门学科结合在一起，侧重于对能量转换的分析和定量计算。

以能量的转化为主线，贯穿全题。

从生物学中葡萄糖转换为人体的能量，到利用化学反应中热化学反应方程式进行定量的计算，再通过化学能转化为机械能（动能），并根据运动规律，得出运动员所能达到的加速度。

五．1997年Nobel化学奖授予了在研究三磷酸腺苷合成酶如何利用能量进行自身再生方面取得成就，从而揭开生命过程中能量转换奥秘的三位科学家。

三磷酸腺苷又叫ATP，是腺嘌呤核苷的衍生物，含有三个相连的磷酸根，末端两个磷酸键形成或分解时有较大的能量变化。

是生物体内能量储存的中心物质。

体内能量和储存的中心物质。

1．写出ATP的分子简式，其中A代表，T代表，P代表；

代表高能磷酸键。

2．已知“二磷酸腺苷”又叫ADP。

①写出ATP和ADP相互转变的反应式：

②伴随着ATP和ADP相互转变，存在着能量的

③在动物细胞中，ADP转变成ATP的能量主要来自作用，通常需要分解，消耗气；

对于植物来说，ADP转变成ATP的能量还可以来自作用。

3．ATP的一种结构如图所示：

①ATP的化学式为，摩尔质量为

②每mol高能磷酸键水解时可释放30.514kJ的能量，每mol磷酸键水解时只能释放14.212kJ的能量。

现有101.40g的ATP完全发生水解，则能放出多少kJ的能量？

若将其倒入4mol/L氢氧化钠溶液中，则需消耗多少L氢氧化钠溶液？

4．人体内产生ATP的途径有几条？

5．人体内能量转换如下图所示。

①a所表示的物质是

②b表示能量的，C表示的是，e表示能量的，f表示能量的

6．1mol葡萄糖完全氧化分解后，放出的能量总共有2870kJ，其中有kJ左右的能量储存在ATP中，其余的都以形式散失了。

如果1mol的ATP能储存33kJ左右的能量，1mol葡萄糖完全氧化分解后能产

生个ATP。

其中绝大多数ATP产生于有氧呼吸的阶段。

7．从太阳能转变为人体肌肉收缩的机械能要经过哪些转换？

1．A—P～P～P腺苷三个磷酸“～”

2．①略

②相互转换（ATP分子大量的化学能储存在高能磷酸键内，而远离A的那个高能磷酸键，在一定条件下很容易水解和重新形成，并随有能量释放和储存）

③呼吸有机物氧光合

3．①C10H16O13N5P3507g/mol

②水解放出的热量为：

15.0kJ

消耗NaOH物质的量为0.45L

4．有氧呼吸，在有氧的情况下，把葡萄糖彻底氧化分解产生大量ATP；

无氧呼吸，在没有氧的情况下，把葡萄糖分解成乳酸和少量的ATP；

其他高能化合物（如磷酸肌酸）释放出所储存的能量合成ATP。

5．①CO2和H2O

②释放热能转移利用

6．1255热能38第三

7．太阳能→ATP中的化学能→葡萄糖中的化学能→ATP中的化学能→机械能

本题综合ATP、ADP、能量转换的概念，涉及生物的呼吸作用、光合作用、有氧呼吸和无氧呼吸的基本规律、化学方程式和化学计算等基本技能。

ATP和ADP是生物体能量转移和利用的重要物质，动物和人体进行各项生命活动所能利用的能量几乎全部靠ATP来转移，它们所需要的能量都是由ATP水解成为ADP时释放出来。

当能量大量消耗而使细胞中ATP的含量过分减少时，细胞内的高能化合物就能释放所储存的能量，供ADP合成为ATP。

六．1．低温或在贮藏处加大CO2浓度，以降低水果的有氧呼吸强度，保持果品的质量，达到长期保存的目的。

2．处于北纬40º

的吐鲁番盆地年光照约3400小时，周边为沙漠，加上典型的大陆性气候，使昼夜温差极大，白天光合作用效率高，晚上呼吸作用因低温而较弱，消耗有机物少；

细胞液中糖分多，可降低冰点以减少夜晚低温的危害；

多倍体发生频率高，可选择后培育成优良品种；

有天山雪水及完备的水渠系统，建有特殊的坎儿井，水资源丰富；

农业管理技术成熟。

本题为多学科的融合性题目。

从该地区所处纬度、海拔高度、地域环境、昼夜温差，联系对当地植物光合作用和呼吸作用的影响，随之对植物生长的影响，染色体变异的发生等进行思考。

1．我国将于近期内加入WTO组织，届时国外的各类产品将大量涌入国内。

由于水果的涌入将严重影响我国果农的生产和收益，为此，请你设计两个方案，使水果能长期保存，保持新鲜度，达到全年供应、占领市场的目的。

2．地处北纬40º

为典型大陆性气候的我国新疆吐鲁番地区所产的哈密瓜、葡萄等水果，以其质量优异驰名国内外，请指出其产品质量高于其他地区的原因。

七．有氧呼吸和无氧呼吸是葡萄糖在体内氧化的主要过程。

1．在一般情况下，高等动物（包括人类）进行的各项生命活动所需要的能量，都是在有氧的条件下，通过有氧呼吸葡萄糖完全分解供给的，其反应方程式为；

人进行了剧烈运动后，时常会感到肌肉酸痛，这是因为血液循环跟不上。

导致肌肉暂时缺氧，就会产生葡萄糖的无氧呼吸，以便补充人体所需的能量，同时产生较多量的乳酸，人们从平原地区进入高原初期也会出现这种现象，这是因

2．乳酸在一定条件下能发生如下所示的一系列的转化：

其中A的化学式为C6H8O4，分子中含有一个六元环状结构，C的化学式为C3H4O2。

①写出A、B、C、D、E的结构简式。

②用化学方程式完成：

乳酸→A；

乳酸→B；

D、E物质间的转化（不要求写出反应条件）。

3．在上述转化过程中所得到的B可以替代造成“白色污染”的餐具材料。

①关于“白色污染”，下列叙述正确的是

A冶炼厂的白色烟尘B石灰窑产生的白色粉尘

C聚苯乙烯等塑料垃圾D海洛因等毒品

②下列有关这种替代的降解塑料，叙述正确的是

A降解塑料是一种纯净物

B其生产过程中的聚合方式与聚苯乙烯相似

C它属于一种线型高分子材料

D其分子量为72

③由B所生产的塑料在乳酸菌的作用下能迅速分解为无毒物质，可以降解，不致于造成严重的“白色污染”。

培育专门吃这种塑料的细菌能手的方法是

A杂交育种B诱变育种C单倍体育种D多倍体育种

1．反应方程式略

高原空气稀薄，体内血红蛋白所携带的氧满足不了人体活动的需要，因此有些组织细胞也往往通过无氧呼吸来获得能量。

2．①A：

B：

E：

C：

CH2＝CHCOOHD：

CH2＝CHCOOCH3

②略

3．①C

②C

③B

本题主要综合了生物的有氧呼吸和无氧呼吸的概念，用其来解释生命活动产生的某些现象。

通过乳酸在一定条件下发生化学变化，其产生的化学物质可以用来解决令人头痛的“白色污染”问题。

本题从生物的有氧、无氧呼吸开始研究到解决“白色污染”问题，其中知识跨度较大。

要正确解出本题，知识面一定要宽，平时要善于从社会生活中注意获取有关信息，并能应用学过的知识进行发散性思考，善于灵活地运用书本知识去解释生活中的现象，是一道生物与化学结合较好的题目。

八．如右图所示是一个简易实验装置，可用来证明活着的干种子会进行呼吸作用。

图中广口瓶上盖有橡皮塞，瓶内有一小杯NaOH和少量的酶。

放置一定时间后，放入干种子，瓶盖上插入一个带压强计的玻璃管，开始时U型管内水面相平齐，过一段时间后发现液面产生高度差（如图1－13），测得图中U型管内截面积为0.4cm，设温度和大气压均保持不变。

1．从图上读出的数据计算瓶中气体体积的变化。

2．气体的这种体积变化为什么说明干种子有吸呼作用？

（说明过程中要写出必要的化学方程式）

3．呼吸作用中被种子吸收的气体的物质的量，用下面公式Δn＝p0ΔV/RT计算（p0即大气压，ΔV即读出的体积变化，T即当时室温，R即气体恒量）是否正确？

算得的摩尔数比实际吸收的量少还是多？

为什么？

1．读出体积减小是2cm3。

2．因为植物种子活着要进行呼吸作用，会产生CO2，产生的CO2，可以被瓶中烧杯内的NaOH吸收，由于瓶内氧气减少，产生了液柱高度差。

所以液柱高度差表明种子有呼吸作用。

3．在压强不变情况下，种子吸收氧气的摩尔数即公式所计算的值，但由于压强减小了，表明种子要吸收质量更多的气体，因此实际减少将比上述算出的摩尔数来得多。

本题是以实验形式呈现的生物、化学和物理知识的综合题。

采用的是简洁的验证方法。

这里既要求进行思维推理，又要求有读数和分析误差原因的能力。

第3小题中应当始终保持左右液面呈水平，即U型管下连接的是橡皮管，右管臂是可以向上移动的，在这种情况下测出体积变化ΔV，就能应用已n＝p0ΔV/RT公式进行正确计算了。

九．研究植物呼吸的实验：

将一盆小型绿色植物放在一密闭的装有NaOH溶液的大广口瓶内，将弯玻璃导管的一端通过橡皮塞插入广口瓶内，另一端经胶皮管与气压计相连，将此装置放在黑暗中经历一段时间后，你将观察到什么现象？

请说明现象产生的原因。

在黑暗中，绿色植物的光合作用停止，但呼吸作用仍在进行。

呼吸过程中释放出的CO2与广口瓶内预置的NaOH溶液发生反应：

CO2＋2NaOH==Na2CO3＋H2O。

因此，瓶内气体减少，导致瓶内气体压强降低。

故可观察到气压计读数减小。

本题以植物呼吸实验为背景，综合了生物、物理、化学学科的知识内容，涉及观察（实验）、分析、理解、推理综合解决实际（实验中发现）问题等多方面能力的应用。

本题着眼于对生物实验的观察和综合多学科知识分析问题的能力，对于理解实验的设计、操作、观察、测量、数据（或现象）分析等往往要涉及到多学科的知识和能力的综合应用。

十．无氧呼吸和剧烈运动的问题：

人在剧烈运动或从平原地区初入高原时，肌肉处于暂时相对缺氧，于是出现无氧呼吸。

1．此时体内葡萄糖分解的产物是

A二氧化碳和水BC3H6O3

C二氧化碳、水、C3H6O3D二氧化碳、C2H5OH

2．跳绳比赛是一种较剧烈的运动，某同学质量为50kg，他每分钟跳绳120次，假定在每次跳跃中，脚与地接触时间是跳跃一次所需时间的3/5；

运动过程中测得他的心跳每分钟140次，血压平均为3×

104Pa，已知心跳一次约输送10－4m3的血液。

平时心脏正常工作的平均功率约为1.5w，求：

（g＝10m/s2）

①该同学腾空高度约多大？

②跳绳时克服重力做功的平均功率多大？

③他的心脏工作时的平均功率提高了多少倍？

能量从何而来？

2．①0.05m

②50W

③4.7倍

人在剧烈运动时，骨骼肌急需大量能量，尽管当时的呼吸运动和血液循环都大大地加强了，但仍然不能满足肌肉组织对氧的需求，于是就出现了无氧呼吸。

通过无氧呼吸来供给能量的情况是，在酶的作用下，葡萄糖分解成乳酸并释放少量的能量，这些能量的一部分供ADP合成为ATP，再由ATP供给肌肉活动所需要的能量。

这种供能方式，虽然供能很少（因为乳酸中还有许多化学能未释放出来），但可以暂时满足肌肉剧烈活动所急需的能量。

本题以常见的人体运动的生活实例为背景，综合了中学生物、物理两学科的知识内容，涉及理解、推理、分析和解决实际问题等多方面能力的综合应用。

事实上，人体的无氧呼吸与人所处的生态环境有很大关系，自然或人为生态环境的剧烈变化必然引起生物体内各系统功能的与之相适应的调节，比如人们从平原地区进入高原的初期，由于尚未适应高原空气稀薄的环境，体内血红蛋白所携带的氧满足不了人体对氧的需要。

在3km以下时，一般只感觉脉搏和呼吸比平原时稍快，在3km到4km范围内，高山症状明显加剧，包括头晕、头痛、耳鸣、恶心、呕吐、脉搏和呼吸加速、四肢麻木……高山反应的根本原因是体内血红蛋白所携带的氧满足不了人体对氧的需要，此时，有些组织细胞也往往通过无氧呼吸来获得能量。

同时，体育锻炼能提高人们适应缺氧环境的能力。

因此，平时加强体育锻炼，提高自己对环境的调节适应能力是非常必要的。

十一．葡萄糖在生物体内具有重要的生理功能，人体内70％左右的能量需由它经呼吸作用提供。

1．写出进行呼吸作用的主要场所及葡萄糖在有氧和无氧条件下进行呼吸作用的方程式。

2．在有机分析中，通常用碘量法测定葡萄糖的含量。

原理是：

次碘酸钠（NaIO）在碱性条件下可将葡萄糖中的醛基定量地氧化为羧基，过量的IO－会进一步歧化为IO3－和I－，酸化此溶液后IO3－能变为I2析出。

利用反应I2＋2S2O32－＝2I－＋S4O62－可定量地测定析出的I2，从而求得葡萄糖的含量。

观取25.00ml某医用葡萄糖溶液倾于锥形瓶中，加入20.00mL0.125mol/LNaIO溶液，边摇边滴加稀NaOH溶液，至溶液变为浅黄色止。

盖上表面皿，放置15min，然后加入2mL盐酸溶液，迅即用0.075mol/LNa2S2O3标准溶液滴定，至溶液变为浅黄