ATP的主要来源细胞呼吸Word文件下载.docx

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⑵因变量：

细胞呼吸的方式。

有无酒精产生、有无CO2产生、CO2产生的多少

⑶无关变量：

①注意等量原则：

②怎样排除通入空气中的二氧化碳的干扰？

将通入的空气先导入能吸收二氧化碳的溶液中（如10%NaOH溶液），导入酵母菌培养液中。

③注意装置的气密性④酵母菌的其他培养条件（如温度、pH）相同且适宜

d.实验步骤

①配制酵母菌培养液：

20g新鲜食用酵母菌+240mL质量分数为5%的葡萄糖溶液

②检测CO2的产生，装置如下图：

③取两支大小相同、洁净的试管，编号为1、2；

④从A和B锥形瓶中各取2mL酵母菌培养液的滤液，分别注

入1、2号试管中；

⑤再向两支试管中各滴加0.5mL溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸，摇匀；

⑥观察试管中溶液颜色的变化

注意：

1、可根据石灰水变浑浊的程度来判断甲、乙两装置中产生CO2的多少。

2、CO2还可以用溴麝香草酚蓝水溶液检测，根据其由蓝变绿再变黄的时间长短来判断产生的CO2的多少。

e.实验现象及分析：

①甲、乙两装置中石灰水都变浑浊，且甲中浑浊程度高且速度快，说明酵母菌在有氧呼吸条件下产生的CO2比无氧条件下产生的多且快。

②2号试管中溶液由橙色变成灰绿色，1号试管不变色，说明酵母菌在无氧条件下分解葡萄糖产生酒精。

f.实验结论：

酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。

在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的CO2；

在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精，还产生少量的CO2。

（3）实验中的关键步骤

（1）将甲装置连接橡皮球，让空气间断而持续地依次通过3个锥形瓶，既保证O2的充分供应，又使进入A瓶的空气先经过NaOH的锥形瓶，洗除空气中的CO2，保证第三个锥形瓶的澄清的石灰水变浑浊是由于酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。

（2）B瓶应该封口放置一段时间，待酵母菌将B瓶中O2消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水。

一、有氧呼吸

1.有氧呼吸是指______在氧的参与下，通过______的催化作用，把______等有机物______氧化分解，产生出______和______，同时释放出______能量的过程。

是高等动物和植物细胞呼吸的主要形式。

线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸的酶。

线粒体含有的成分：

少量DNA和RNA，（基质中）

主要功能：

有氧呼吸的主要场所；

细胞的“动力车间”

答案：

细胞　酶　糖类　彻底　二氧化碳　水　大量　

2.葡萄糖是细胞进行有氧呼吸时最常利用的物质。

总反应式（炸弹反应式）：

C6H12O6+6O2酶6CO2+6H2O+能量

3.有氧呼吸可以分为三个阶段，我们可以用化学方程式来表示：

第一阶段：

一分子葡萄糖分解为两分子的丙酮酸，产生少量的［H］，并且释放出少量能量，不需要氧的参与。

反应式C6H12O6酶2丙酮酸+4[H]+少量能量（2ATP）。

场所：

细胞质基质。

第二阶段：

丙酮酸和水彻底分解为二氧化碳和氢，并且释放出少量能量，不需要氧的参与。

反应式：

2丙酮酸（C3H4O3）+6H2O酶6CO2+20[H]+少量能量（2ATP）。

线粒体基质。

第三阶段：

前两阶段形成的氢，经过一系列反应，与氧结合而形成水，并且释放出大量的能量，需要氧的参与。

24[H]+6O2酶12H2O+大量能量（34ATP）。

线粒体内膜。

注意应用：

A、其中葡萄糖、氧气和水分别参与第一__、第三_、第二__阶段的反应；

B、二氧化碳和水分别产生于第__二__、第_三__阶段；

能产生[H]的有第_一、二__阶段；

C、能产生能量的有第_一、二、三___阶段，产生能量最多的是第__三__阶段；

D、在细胞质基质中进行的是第_一__阶段，在线粒体中进行的是第_二、三__阶段；

一分子二氧化碳中的氧分别来自于反应物__葡萄糖、水___，产物水中的氧来自于反应物_氧气___，水中的氢来自于葡萄糖和水。

过程

场所

反应物

产物

释放能量

第一阶段

细胞质基质

主要是葡萄糖

丙酮酸、少量[H]

少量能量

第二阶段

线粒体基质

丙酮酸和水

CO2、大量[H]

第三阶段

线粒体内膜

[H]、O2

H2O

大量能量

例1（2010·

长沙模拟）在呼吸作用过程中，水作为反应物和生成物分别发生在（　　）

A.第一阶段和第二阶段　　　B.第二阶段和第三阶段

C.第三阶段和第一阶段　D.第三阶段和第二阶段

【解析】选B。

在有氧呼吸中，第二阶段，丙酮酸与H2O反应生成CO2，第三阶段［H］与O2反应生成H2O。

二、无氧呼吸：

除了酵母菌外，许多动植物的细胞同样能够在无氧的条件下呼吸，及无氧呼吸，无氧呼吸最常用的物质也是葡萄糖。

无氧呼吸是暂时现象（反应场所：

细胞质基质）

1.无氧呼吸一般是指细胞在______条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解为______的氧化产物，同时释放出______能量的过程。

细胞进行无氧呼吸的场所是______。

无氧　不彻底　少量　细胞质基质

2.高等植物在水淹的情况下，无氧呼吸将葡萄糖分解为酒精和二氧化碳，释放出少量能量，以适应缺氧的环境条件。

高等动物和人体的无氧呼吸产生乳酸。

一些高等植物的某些器官在进行无氧呼吸时产生乳酸，如马铃薯块茎、甜菜块根等。

3、无氧呼吸可以分为两个阶段，第一阶段与有氧呼吸完全相同。

第二阶段中丙酮酸在不同酶的作用下产生不同的物质。

产生酒精：

C6H12O62C2H5OH+2CO2+少量能量（2ATP）

发生生物：

苹果、水稻等大部分植物，酵母菌

产生乳酸：

C6H12O62乳酸+少量能量（2ATP）

动物，乳酸菌，马铃薯块茎，玉米胚，甜菜块根，某些微生物，如乳酸菌

酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫发酵

例2.（2010·

漳州模拟）从内地到西藏旅游，到达西藏后很多人会出现乏力现象，原因是在缺氧的环境下细胞呼吸作用的方式发生了改变，下列相关叙述不正确的是（　　）

A.无氧呼吸增强，导致内环境乳酸增多、pH下降

B.无氧呼吸增强，导致细胞释放的能量减少

C.细胞质基质产生的能量增强，线粒体产生的能量减少

D.由于氧气缺乏，导致第一阶段产生的丙酮酸减少，影响了第二、三阶段的进行

【解析】选D。

缺氧时无氧呼吸增强，细胞质基质产生的能量增多；

有氧呼吸第一阶段产生丙酮酸的多少与氧气无关，影响第三阶段进行的因素是氧气含量。

总结：

1细胞呼吸能为生物体的生命活动提供能量，如：

细胞分裂、植株的生长、矿质元素的吸收、肌肉收缩、神经冲动及冲动的传导。

细胞呼吸释放出来的能量，一部分转变为热能而散失，另一部分储存在ATP中。

2细胞呼吸能为体内其他化合物的合成提供原料，如葡萄糖分解时的中间产物丙酮酸是合成氨基酸的原料。

归纳与迁移

类型

有氧呼吸

无氧呼吸

必需条件

氧气和酶

不需氧，必须有酶参与

物质转化

能量释放

产生大量能量（共产生2870kJ/mol，其中1161kJ储存于ATP中）94倍ATP能量

产生少量能量（共产生196.65kJ/mol，其中61.08kJ储存于ATP中）

特点

有机物彻底氧化分解

有机物没有彻底氧化分解

第一阶段在细胞质基质中

第二、三阶段在线粒体中

细胞质基质中

联系

①第一阶段完全相同②实质相同：

分解有机物，释放能量

③无氧呼吸在进化过程中比有氧呼吸原始

例3、2004湖南模拟（多选）有氧呼吸与无氧呼吸的相同点是（　　）

A.都在线粒体中进行B.都需要氧C.都产生ATPD.都产生丙酮酸

解析：

有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段是相同的，都是葡萄糖分解为丙酮酸。

无氧呼吸的区别在于丙酮酸或者转化为酒精和二氧化碳，或者转化为乳酸。

两种呼吸类型都需要酶参加催化，也都释放了能量形成ATP，且都发生在细胞质基质中。

答案：

CD

例4.有一瓶混合酵母菌和葡萄糖的培养液，当通入不同浓度的氧气时，其产生的酒精和CO2的量如表所示。

下列叙述中错误的是（　　）

A.氧浓度为b时，经有氧呼吸产生的CO2为6mol

B.氧浓度为d时，只进行有氧呼吸

C.氧浓度为c时，有50%的葡萄糖用于酒精发酵

D.a值约为0

【解析】选C。

酵母菌进行无氧呼吸产生的CO2量和产生酒精的量相等；

若产生的CO2多于产生的酒精，则产生的CO2量减去产生的酒精量得到的差值即为有氧呼吸放出的CO2量；

若不产生酒精，只放出CO2，说明酵母菌此时只进行有氧呼吸。

影响呼吸速率的因素及其在实践中的应用

（一）内部因素

（1）不同种类的植物细胞呼吸速率不同，如旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。

特征

阳生植物

阴生植物

叶绿体结构

基粒较小，基粒片层数目少

基粒较大，基粒片层数目多

叶绿素

叶绿素含量较少，叶绿素a/叶绿素b比值较大

叶绿素含量较多，且叶绿素a/叶绿素b的比值相对较小，叶绿素b的含量相对较多

光饱和点

全光照的100％（高）

全光照的10％～50％

光补偿点

全光照的3％～5％（高）

全光照的1％以下（低）

（2）同一植物在不同的生长发育时期细胞呼吸速率不同，如幼苗期、开花期细胞呼吸速率升高，成熟期细胞呼吸速率下降。

（3）同一植物的不同器官细胞呼吸速率不同，如生殖器官大于营养器官。

（二）外部因素

（1）环境因素

①温度：

呼吸作用在最适温度（25～35℃）时最强；

超过最适温度，呼吸酶活性降低甚至变性失活，呼吸受抑制；

低于最适温度，酶活性下降，呼吸受抑制。

（图3-6-2）

②O2的浓度：

在O2浓度为零时只进行无氧呼吸；

浓度为10％以下，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；

浓度为10％以上，只进行有氧呼吸。

生产中常利用降低氧的浓度能够抑制呼吸作用减少有机物消耗这一原理来延长蔬菜、水果保鲜时间。

（图3-6-3）

图3-6-2图3-6-3

③CO2浓度从化学平衡的角度分析，CO2浓度增加，呼吸速率下降。

（2）实践应用

①细胞呼吸为植物吸收营养物质、细胞的分裂、植株的生长和发育等提供能量和各种原料，因此，在农业生产上，要设法适当增强细胞呼吸，以促进作物的生长发育。

无土栽培通空气、农业松土是为了加强根部的有氧呼吸，保证供给能量，促进矿质元素吸收

②粮油种子的储藏，必须降低含水量，使种子处于风干状态，使呼吸作用降至最低，以减少有机物消耗。

如果种子含水量过高，呼吸加强，使储藏的种子堆中温度上升，反过来又进一步促进种子的呼吸，使种子品质变坏。

③在果实和蔬菜的保鲜中，常通过控制呼吸作用以降低它的代谢强度，达到保鲜的目的。

例如，某些果实和蔬菜可放在低温下或降低空气中的氧含量及增加二氧化碳的浓度，减弱呼吸作用，使整个器官代谢水平降低，延缓老化。

④大棚蔬菜温度控制，阴天和晚上适当降低温度，降低呼吸作用，减少有机物的消耗。

酵母菌的应用

有氧条件：

进行有氧呼吸，产生CO2、H2O、大量能量。

酵母菌大量繁殖，不产生酒精。

如：

面包制作、酿酒初期

无氧条件：

进行无氧呼吸，产生酒精、CO2、少量能量。

酵母菌繁殖慢，产生酒精。

酿酒过程

生产啤酒、果酒和白酒等生产乳酸类、柠檬酸类饮料生产味精、酱油和醋

应用于垃圾、废水的处理利用发酵产生沼气

防止破伤风杆菌（厌氧细菌）感染：

纱布包裹；

深处伤口注射破伤风抗毒血清。

人体供能系统

在人体内有三大供能系统，它们是：

ATP—Pi～肌酸供能系统、无氧呼吸供能系统和有氧呼吸供能系统。

高能磷酸化合物是指水解时释放的能量在20.92kJ/mol以上的磷酸化合物。

重要的有ATP和磷酸肌酸（C～P）。

磷酸肌酸主要存在于动物和人体细胞中，特别是骨骼肌细胞中，当由于能量大量消耗而使细胞中ATP含量过分减少时，磷酸肌酸就释放出所储存的能量，供ADP合成为ATP，这是动物体内ATP形成的一个途径。

当肌细胞中的ATP浓度过高时，肌细胞中的ATP可将其中的高能磷酸键转移给肌酸（C），生成磷酸肌酸磷酸肌酸是能量的一种储存形式，但是不能直接被利用。

对于动物和人来说，它在能量的释放、转移和利用之间起着缓冲作用，使细胞内ATP的含量保持相对的稳定。

。

其变化可表示为：

人在剧烈运动时，首先是肌酸供能系统为剧烈运动提供能量大约维持20～25秒钟的时间，如在进行100米比赛时，氧气的消耗量没有增加，甚至凭一口气也能跑完100米。

这种方式提供的能量是不够的，但有氧呼吸还没有完全调动发挥出来，此时主要依靠无氧呼吸提供能量。

无氧呼吸提供的能量很少，而产生的乳酸，会降低内环境的pH，所以不可能长时间依赖于无氧呼吸提供能量。

但在这两个供能系统中，提供能量的过程产生了大量的ADP和消耗掉后形成的NADP＋，对有氧呼吸具有强烈的促进作用，使得有氧呼吸迅速提高，产生大量的ATP为剧烈的运动提供能量。

人在剧烈的运动时，呼吸底物主要是糖，人体内储存的糖是不够用的，在消耗完储存的糖类物质后，就动用体内储存的脂肪或者蛋白质。

吸能反应：

储存能量，这一反应需要的能量是由ATP水解为ADP时释放能量来提供的。

ATP的利用:

如肌肉收缩（机械能）、合成代谢（化学能）、吸收分泌（渗透能）、神经传导和生物电（电能）。

放能反应：

释放能量，这一反应释放的能量除以热能形式散失外，还用于ADP转化为ATP的反应，储存在ATP中。

有氧呼吸产生的能量，大部分以热能的形式散失，部分储存在ATP中；

而无氧呼吸葡萄糖中的能量一部分保留在酒精（或乳酸）中没有释放出来，释放出来的能量绝大多数以热能的形式散失，小部分转移在ATP中

例5】运动员在进行不同项目运动时，机体供能方式不同。

对三种运动项目的机体总需氧量、实际摄入氧量和血液中乳酸增加量进行测定，结果如下：

运动项目

总需氧量（升）

实际摄入氧量（升）

血液乳酸增加量

马拉松跑

600

589

略有增加

400米跑

16

2

显著增加

100米跑

8

未见增加

根据资料分析马拉松跑、400米跑、100米跑运动过程中机体的主要供能方式分别是（　　）

A.有氧呼吸、无氧呼吸、磷酸肌酸分解B.无氧呼吸、有氧呼吸、磷酸肌酸分解

C.有氧呼吸、无氧呼吸、无氧呼吸D.有氧呼吸、磷酸肌酸分解、无氧呼吸

马拉松运动以为有氧呼吸。

400米跑步实际摄入量和需要量相差很大，而且血液中乳酸含量显著增加，所以为无氧呼吸。

100米跑步实际摄入量和需要量相差很大，但是血液中乳酸未见增加，所以为磷酸肌酸分解。

A

a.发生部位：

b.过程：

C6H12O6酶4［H］+少量能量2ATP+2C3H4O3

细胞线粒体的基质内。

2C3H4O3+6H2O酶6CO2+20［H］+少量能量

a.发生部位：

细胞线粒体内膜上。

b.过程：

24［H］+6O2酶12H2O+大量能量34ATP

二细胞呼吸的方式

反应简式：

C6H12O6+6O2

6CO2+6H2O+能量

a.发生部位：

细胞质基质

b.过程:

C6H12O6酶2丙酮酸+4[H]+2ATP

a.发生部位：

2丙酮酸酶2C2H5OH+2CO2+能量

2丙酮酸酶2C3H6O3+能量（不同酶）

反应简式：

C6H12O6酶2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量

C6H12O6酶2C3H6O3（乳酸）+能量

课后习题

1．（2008·

上海高考）下图表示呼吸作用过程中葡萄糖分解的两个途径。

酶1、酶2和酶3依次分别存在于（）

A.线粒体、线粒体和细胞质基质

B.线粒体、细胞质基质和线粒体

C.细胞质基质、线粒体和细胞质基质

D.细胞质基质、细胞质基质和线粒体

有氧呼吸和无氧呼吸的共同场所是细胞质基质，有氧呼吸第二、三阶段在线粒体中进行；

有氧呼吸经过图中“酶1→酶2”过程，无氧呼吸经过图中“酶1→酶3”过程。

2．（2008·

上海高考）1个葡萄糖分子有氧呼吸释放能量为m，其中40%用于ADP转化为ATP，若1个高能磷酸键所含能量为n，则1个葡萄糖分子在有氧呼吸中产生ATP分子数为（）

A.2n/5mB.2m/5nC.n/5mD.m/5n

因为从1个ADP分子转化为1个ATP分子需要能量为n，1个葡萄糖分子有氧呼吸释放能量中有40m%用于ADP转化为ATP，所以1个葡萄糖分子在有氧呼吸中产生ATP分子数为2m/5n[1∶n=χ∶40m%

χ=2m/5n]。

3．若在酵母菌酒精发酵后期通入氧气，与不通氧气相比，酒精的产生量会（　　）

A.增加B.减少C.不变D.先增加后减少

在酵母菌酒精发酵后期通入氧气将抑制无氧呼吸的进行，所以，与不通氧气相比，酒精的产生量会减少。

4．（金版工作室原创）下列是关于探究细胞呼吸实验的几种叙述，错误的是（　　）

A．探究O2浓度对呼吸作用的影响，自变量是O2浓度

B．探究绿色植物的呼吸作用强度需要在暗处进行，以排除光合作用的影响

C．探究温度对有氧呼吸强度的影响，O2的消耗速率可以作为因变量

D．根据是否有酒精的产生可以判断是否进行无氧呼吸

有氧呼吸和无氧呼吸，无氧呼吸产物可能为酒精与二氧化碳，也可为乳酸。

D

5．（2008·

海南高考）关于动物细胞内蛋白质合成与去向的叙述，正确的是（　　）

A.所有蛋白质的合成都需要能量B.合成的蛋白质都运到细胞外

C.合成的蛋白质都不能进入细胞核内D.合成的蛋白质都用于细胞膜蛋白质的更新

选A。

蛋白质合成过程中，肽键等化学键的形成需要能量；

动物合成的蛋白质，有的要分泌到细胞外（如抗体），有的留在细胞内（如血红蛋白），有的是构成细胞膜等生物膜的成分。

6．（2010·

）下列关于植物呼吸作用的叙述正确的是（　　）

A．呼吸作用的中间产物丙酮酸可以通过线粒体双层膜

B．是否产生二氧化碳是有氧呼吸和无氧呼吸的主要区别

C．高等植物进行有氧呼吸，不能进行无氧呼吸

D．种子库中贮藏的风干种子不进行呼吸作用

有氧呼吸第一阶段发生在细胞质基质中，产物包括丙酮酸，第二阶段是在线粒体中进行的，要完成丙酮酸的进一步分解；

部分生物可以进行无氧呼吸产生酒精与二氧化碳；

部分高等植物保留有无氧呼吸的能力作为补偿；

干种子中的胚属于活细胞，能进行呼吸作用。

A

7．（2010·

扬州4月）检测酵母菌细胞呼吸作用的产物，下列描述正确的是（　　）

A．如果产生的气体使澄清的石灰水变浑浊，则酵母菌只进行有氧呼吸

B．如果产生的气体使溴麝香草酚蓝溶液变黄色，则酵母菌只进行无氧呼吸

C．无论进行有氧呼吸还是无氧呼吸，酵母菌都能产生CO2

D．酵母菌发酵时不产生气体，但其发酵液能使重铬酸钾变灰绿色

解：

酵母菌的有氧呼吸和无氧呼吸均能产生CO2，可通过是否有酒精的产生判断是否存在无氧呼吸；

溴麝香草酚蓝和澄清石灰水都是CO2指示剂，酒精可用重铬酸钾进行检测。

C

8．（2010·

启东中学）下面关于细胞呼吸的叙述正确的是（　　）

A．线粒体是有氧呼吸的主要场所，没有线粒体的细胞只能进行无氧呼吸

B．水果贮藏在完全无氧的环境中，可将损失减小到最低程度

C．绿藻细胞中有氧呼吸的酶存在于细胞质基质、线粒体内膜、线粒体基质

D．细胞呼吸中有机物的分解必须有水和氧气参与才能释放储存的能量

部分原核生物可以进行有氧呼吸，但是没有线粒体；

植物细胞在完全无氧的条件下，会进行无氧呼吸分解有机物，产生酒精和二氧化碳或乳酸；

绿藻能进行正常的有氧呼吸答：

9下图表示某绿色植物细胞内部分物质的转变过程，有关叙述正确的是（　　）

A．图中①、②两物质依次是H2O和O2

B．图中

（一）、

（二）两阶段产生[H]的场所都是线粒体

C．图中（三）阶段产生的水中的氢最终都来自葡萄糖

D．该过程只能在有光的条件下进行，无光时不能进行

图中

（一）、

（二）、（三）分别是指有氧呼吸的三个阶段，第一阶段在细胞质基质中进行，第二阶段、第三阶段在线粒体中进行，第三阶段产生的水中的氢一部分来自葡萄糖，一部分来自水；

细胞呼吸在有光和无光的条件下都能进行。

10．（2010·

西安咸阳）有一瓶酵母菌和葡萄糖的混合培养液，当通入不同浓度氧气时，其产生的酒精和CO2量如下表所示。

下列叙述正确的是（　　）

氧浓度（%）

a

b

c

d

产生CO2的量

9mol

12.5mol

15mol

30mol

产生酒精的量

6.5mol

6mol

0mol

A.当氧浓度为a和b时细胞产生CO2的场所相同

B．当氧浓度为a和d时细胞呼吸的过程相同

C．当氧浓度为a、b、c、d时细胞呼吸都产生[H]和ATP

D．当氧浓度为a、b、c、d时分解有机物都不彻底

酵母菌进行无氧呼吸时，1摩尔葡萄糖分解为2摩尔的酒精与2摩尔的二氧化碳，进行有氧呼吸时，1摩尔的葡萄糖分解为6摩尔的二氧化碳和12摩尔的水，所以如果产生酒精的量与产生二氧化碳的量相同，说明全部进行无氧呼吸；

没有产生酒精只产生了二氧化碳，说明只进行了有氧呼吸；

有氧呼吸与无氧呼吸都可以产生[H]和ATP。

11.（2011·

南通期末调研）下图Ⅰ表示人体有氧呼吸的过程，其中①～③表示相关过程，甲、乙表示相应物质。

请据图回答：

（1）图Ⅰ中①过程进行的场所是________。

（2）图Ⅰ中物质乙表示_______，过程②的正常进行，还需要________作