第五章ATP的主要来源——细胞呼吸
本节重点
1.细胞呼吸的概念及其与ATP形成的关系
2.有氧呼吸和无氧呼吸的过程及其特点
3.细胞呼吸的原理在生产和生活中的应用
1.呼吸作用与物质的燃烧有什么共同点？
两者的共同点是：都是物质的氧化分解过程；
都能产生CO2等产物，并且都释放出能量。
2.呼吸作用能够像燃料在体外燃烧那么剧烈吗？
不能。呼吸作用温和条件、逐步释放、部分能量转移到ATP和热能散失。否则，组成细胞的化合物会迅速而彻底地氧化分解，能量会迅速地全部释放出来，细胞的基本结构也就会遭到彻底的破坏。
问题探讨
在无氧条件下，细胞能够通过无氧呼吸来释放能量。
但是，无氧呼吸比有氧呼吸释放的能量要少许多。
3.在无氧条件下，细胞还能够通过呼吸作用释放
能量吗？
1、呼吸：机体与环境之间O2和CO2交换的过程。
2、细胞呼吸也称呼吸作用
是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，
生成CO2或其他物质，释放出能量并生成ATP
的过程。
一、细胞呼吸的概念和类型
细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放出能量并生成ATP的过程。
有氧呼吸：主要形式
无氧呼吸
细胞呼吸
探究：
酵母菌细胞呼吸的方式
A酵母菌细胞生活
在有氧环境中
B酵母菌细胞生活
在无氧环境中
灰绿色
现象：
一段时间后澄清石灰水变混浊或溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。B中变混浊和变色快。
实验一：用澄清石灰水检测是否产生二氧化碳
酵母菌和葡萄糖液
酵母菌和葡萄糖液
油脂层
A
B
取A装置的酵母菌滤液
取B装置的酵母菌滤液
未出现灰绿色
出现灰绿色
溶有重铬酸钾的浓硫酸
思考：根据现象，能得出什么结论？
实验二：用溶有重铬酸钾的浓硫酸检测是否产生酒精
+
+
怎样鉴定有无酒精产生？
这一原理可以用来检测汽车司机是否喝了酒．
橙色的重铬酸钾(K2Cr2O7)溶液，
在酸性条件下与酒精发生化学反应，变成灰绿色．
具体做法：让司机呼出的气体直接接触到用硫酸
处理过的重铬酸钾，如果呼出的气体中含有酒精，
重铬酸钾会变成灰绿色的硫酸铬．
再探究：
为了控制无氧呼吸实验装置中的氧气，对酵母菌培养瓶采取用Ｔ形夹夹住橡皮管的方法进行密封处理，结果发生了锥形瓶爆裂或橡皮塞被顶脱的现象，这是为什么呢？由此说明什么问题？
实验结论：
酵母菌有氧呼吸产生大量CO2，无氧呼吸产生少量CO2和酒精。属于兼性厌氧菌。
二、有氧呼吸（细胞呼吸的主要类型）
1.场所：细胞质基质,线粒体（主要）
线粒体
线粒体
外膜
内膜
基质
含有氧呼吸酶
嵴
2.过程（以葡萄糖为例）
葡萄糖
O2
12H2O
6CO2
6H2O
酶
酶
酶
细胞质基质
线粒体
（1）葡萄糖的初步分解
（2）丙酮酸的彻底分解
（3）[H]的氧化
（场所：细胞质基质）
（场所：线粒体基质）
（场所：线粒体内膜）
有氧呼吸的三个阶段
3.有氧呼吸的总反应式
4.概念（书P94黑体字）
场 所：
条 件：
物质变化：
能量去向：
细胞质、线粒体（主要）
需氧气，需酶
有机物彻底分解成无机物
ATP
1161KJ
热能
一部分以热能形式散失（约60%）
（2870KJ）
另一部分转移到ATP中（约40%）
巩固：下列分别属于有氧呼吸的第几阶段：
①氧气参与的阶段（　　）
②产生H2O的阶段（　），H2O参与的阶段（ ）
产生CO2的阶段（　　）
④产生ATP的阶段（ 　 　　　）
⑤产生ATP最多的阶段（　　）
二
三
三
一、二、三
三
暂时缺氧状态下的活细胞，还能进行细胞呼吸吗？
二
有氧呼吸三个阶段的比较
细胞质基质
主要是葡萄糖
丙酮酸[H]
少量
丙酮酸
CO2、[H]
少量
[H]、O2
H2O
大量
对比
2C3H6O3
C6H12O6
2分子 丙酮酸
酶
酶
2C2H5OH +2CO2
（酒精）
（乳酸）
没有能量释放
释放少量能量
第一阶段
第二阶段
2molATP 热能
2.过程
1.场所：
细胞质基质
三、无氧呼吸
无氧呼吸总反应式
C6H12O6
酶
2 C3H6O3(乳酸)
+ 少量能量
C6H12O6
2 C2H5OH(酒精)
+ 2CO2 + 少量能量
酶
例：高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官
（马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚细胞等）
例：大多数植物、酵母菌
同样是分解葡萄糖，为何无氧呼吸只能释放少量能量？
发酵
微生物的无氧呼吸
（酒精发酵、乳酸发酵）
无氧呼吸中葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中
3、概念
无氧呼吸是指细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解为不彻底的氧化产物，释放出少量能量，生成少量ATP的过程。
4.无氧呼吸的意义
高等植物在水淹的情况下，可以进行短暂的无氧呼吸，将葡萄糖分解为乙醇和二氧化碳，释放出能量以适应缺氧环境条件。
人在剧烈运动时，需要在相对较短的时间内消耗大量的能量，肌肉细胞则以无氧呼吸的方式供给能量，满足人体的需要。
葡萄糖
丙酮酸
12H2O+6CO2+能量
2C2H5OH +2CO2+能量
2C3H6O3 +能量
或
酶
有氧呼吸与无氧呼吸之间的联系：
酶
在有氧时
在无氧时
相同阶段
不同阶段
（有氧呼吸）
（无氧呼吸）
细胞质基质
线粒体基质及内膜
细胞质基质
细胞质基质、线粒体（主要）
细胞质基质
需氧、酶等
不需氧、需酶
大量
少量
①两者第一阶段完全相同
②都分解有机物，释放能量，合成ATP
四、有氧呼吸与无氧呼吸的比较
二氧化碳和水
酒精、二氧化碳或乳酸
呼吸作用的概念
呼吸作用类型
有氧呼吸
无氧呼吸
呼
吸
作
用
葡萄糖的初步分解
丙酮酸彻底分解
[H]的氧化
丙酮酸不彻底分解
乳酸发酵
酒精发酵
葡萄糖的初步分解
VS
1.场所
3.物质变化
4.能量变化
2.条件
C6H12O6(葡萄糖)
2丙酮酸
6CO2
6O2
12H2O
有氧呼吸的过程
细胞质基质
线粒体基质
线粒体内膜
C6H12O6＋6H2O ＋6O2 6CO2 ＋12H2O ＋能量
酶
C6H12O6(葡萄糖)
丙酮酸
无氧呼吸的过程
酶
酶
C2H5OH ＋ CO2
2C3H6O3(乳酸)
细胞质基质
C6H12O6 2C2H5OH ＋CO2 ＋能量
酶
C6H12O6 2C3H6O3 ＋能量
酶
1、呼吸作用能为生物体的生命活动提供能量。
五、呼吸作用的意义：
2、呼吸过程能为体内其他化合物的合成提供原料。
六、影响细胞呼吸的因素
1.温度
应用：贮存水果时，适当降低温度能延长保存时间。
在农业上，夜晚适当降低温度，可以减少呼吸作用对有机物的消耗。温度过高过低会损坏细胞结构。
通过影响酶的活性来影响呼吸速率。
2.O2浓度
一定范围内，有氧呼吸随氧气浓度升高而增强，无氧呼吸则受到抑制。
问：中耕松土有何作用？
水稻生产中适时露田和晒田的目的是什么？
O2浓度
二氧化碳释放体积
无氧呼吸
有氧呼吸
CO2总的释放量
A
B
A点表示无氧呼吸消失的时刻，说明氧气会抑制无氧呼吸。
B点表示无氧呼吸=有氧呼吸
C点以后CO2全部由有氧呼吸释放
D点表示产生CO2最低点，即有机物消耗最少点。
C
D
3.CO2浓度
适当增加CO2浓度对细胞呼吸有明显抑制作用。北方
利用地窖贮存甘薯、马铃薯等。
4.水
自由水含量越多，代谢越旺盛，细胞呼吸越强。稻谷等种子在贮藏前要晾晒，甚至风干，减少水分，降低呼吸消耗。干种子萌发前浸泡：含水量增高，促进呼吸作用
CO2浓度
呼吸速率
水的含量
细胞呼吸速率
0
0
七、细胞呼吸原理的应用
1 . 在酿酒业上的应用：先通气，让酵母菌进行有
氧呼吸，使其数量增加；然后隔绝空气，使其
发酵，产生酒精。
2 . 在农业生产上：中耕松土，促进根系的有氧呼
吸，有利于根系的生长及对矿质离子的吸收
3 . 在医学上：利用氧气驱蛔、抑制破伤风等厌氧
型细菌的繁殖
4 . 在物质的储存时：控制氧气的浓度，抑制其呼
吸作用，减少有机物的消耗。
粮食储藏
粮食储藏时，要注意降低温度和保持干燥，抑制细胞呼吸，延长保存期限。
果蔬保鲜
为了抑制细胞呼吸，果蔬储藏时采用降低氧浓度、补充N2（CO2）或降低温度等方法。
缺氧的情况下，厌氧病菌大量繁殖，不利于伤口痊愈。
练习1“一骑红尘妃子笑，无人知是荔枝来。”古人为了吃到鲜荔枝，需要动用大量的人力、物力。而现在通过控制下列哪组条件便可轻松获得新鲜荔枝( )
A.低O2、高CO2、零上低温、湿润
B.低O2、高CO2、零下低温、干燥
C.无O2、高CO2、零上低温、湿润 D.低O2、低CO2、零下低温、干燥
A
细胞呼吸要消耗有机物，使有机物积累减少。因此，对粮食储藏和果蔬保鲜来说，又要设法减少细胞呼吸，尽可能减少有机物的消耗。
八、细胞呼吸原理的应用
有氧运动是指人体细胞充分获得氧的情况下所进行的体育锻炼。人体细胞通过有氧呼吸可以获得较多的能量。
无氧运动中，肌细胞因氧不足，要靠乳酸发酵来获取能量，会引起人有肌肉酸胀乏力的感觉。
装置一
装置二
(1)10%的NaOH溶液的作用?
(2)B瓶应封口放置一段时间后,再连通澄清石灰水 的锥形瓶的理由?
吸收或除去空气中CO2
先消耗掉瓶中O2,确保以后实验的无氧条件
(3)检测CO2产生:
(4)检测酒精产生:
澄清石灰水(混浊程度)或溴麝香草酚蓝水溶液(由蓝变绿再变黄)(时间长短)
重铬酸钾（橙色）+酒精 灰绿色
酸性条件
浓H2SO4
实验结果：（实验现象）
（1）装置一、二石灰水都变混浊，且装置 一的混浊程度高
（2）B试管溶液变成灰绿色，A试管不变色
右图表示大气中氧的浓度对植物组织内CO2产生的影响,试据图回答:
(1)A点表示植物组织释放CO2较多,这些CO2是 的产物。
(2)由A到B,CO2的释放量急剧减少,其原因是
。
(3)由B到C,CO2的释放量又不断
增加,其主要原因是
。
(4)为了有利于贮藏蔬菜或水果,
贮藏室内的氧气应调节到图中的
哪一点所对应的浓度?
采取这一措施的理由是
A

无氧呼吸
氧气增加，无氧呼吸受抑制,有氧呼吸很微弱
氧气充足时，有氧呼吸加强，释放CO2量增多
B点。因为这时有氧呼吸很微弱，无氧呼吸又受到抑制，糖类等有机物分解得最慢。
细胞呼吸类型的判断（以酵母为例）
O2%
CO2释放量
A
B
C
5 10 15 20 25
B点
表示无氧呼吸与有氧呼吸速率相等（CO2释放量表示)
D点
O2浓度超过一定值（10%）以上时，无氧呼吸消失。说明有O2存在时，无氧呼吸受到抑制。
O
细胞呼吸类型的判断（以酵母为例）
若只产生CO2，不消耗O2，则只进行无氧呼吸。
若产生的CO2的摩尔数比吸收O2的摩尔数多，则两种呼吸同时并存
若产生CO2的摩尔数与吸收O2的摩尔数相等，则只进行有氧呼吸
O2%
CO2释放量
A
B
C
D
5 10 15 20 25
A点
AC段
C点以后
B点
表示无氧呼吸与有氧呼吸速率相等（CO2释放量表示)
D点
O2浓度超过一定值（10%）以上时，无氧呼吸消失。说明有O2存在时，无氧呼吸受到抑制。
右图表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下CO2的释放量与O2的吸收量的变化，请根据图解回答下列问题：
（1）0点时，该器官的呼吸作用类型是 。
无氧呼吸
（3）在O2浓度为b%以下时（不包括0点），该器官的呼吸类型是 ，因为 。
有氧呼吸和无氧呼吸
CO2释放量大于O2吸收量
（2）该器官CO2释放与O2吸收两条曲线在P点重合，其呼吸类型为 ，因为 。
（4）由该曲线提示的原理，我们在进行果实和种子贮藏时，应取O2含量为 值时，理由是_____________________
有氧呼吸
CO2释放量等于O2吸收量
a
此时释放的CO2最少，果实和种子通过呼吸消耗的物质最少
1.0
0.5
a
b
co2释放
P
O2吸收
气体交换相对值
O2含量（%）
0
练习1：种子在浸水和不浸水的情况下进行细胞呼吸都能产生（ ）
葡萄糖 B.丙酮酸 C.乳酸 D.酒精
B
提示：种子在浸水时进行无氧呼吸；
不浸水是进行有氧呼吸。
有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段相同
巩 固 练 习
2.如果酵母菌在进行有氧呼吸和酒精发酵时，分解葡萄糖产生等量的CO2 那么这两种呼吸作用所消耗葡萄糖的摩尔数之比是
A、1：2
B、1：3
C、1：4
D、1：6
B
3、一运动员正在进行长跑锻练，从他的大腿肌细胞中检测到3种化学物质，其浓度变化如下图。图中P、Q、R三曲线依次代表 
A、 O2、CO2、乳酸 B、乳酸、CO2、O2
C、 CO2、O2、乳酸 D、 CO2、乳酸、O2
八、细胞呼吸原理的应用
1 . 在酿酒业上的应用：先通气，让酵母菌进行有
氧呼吸，使其数量增加；然后隔绝空气，使其
发酵，产生酒精。
2 . 在农业生产上：中耕松土，促进根系的有氧呼
吸，有利于根系的生长及对矿质离子的吸收
3 . 在医学上：利用氧气驱蛔、抑制破伤风等厌氧
型细菌的繁殖
4 . 在物质的储存时：控制氧气的浓度，抑制其呼
吸作用，减少有机物的消耗。
2. 现有甲酵母菌进行有氧呼吸,乙酵母菌进行发
酵,若它们消耗等量的葡萄糖,则它们放出CO2
和吸收的O2之比是 ( )
A.3:1 B.1:2 C.4:3 D.2:3
C
3. 下列5支试管中分别含有不同化学物质和活性
酵母菌细胞制备物。在适宜温度条件下，会产
生CO2的试管有 （ ）
①葡萄糖+已破裂的细胞 ②葡萄糖+线粒体
③丙酮酸+线粒体 ④葡萄糖+细胞质基质（隔
绝空气） ⑤丙酮酸+细胞质基质（隔绝空气）
A.①③④⑤ B.①②④⑤ C.①③④ D.②③④
C
7.一运动员正在进行长跑训练，
从他的大腿肌肉细胞中检测到
3种化学物质 ，其浓度变化如
右图所示，图中 P、Q、R三曲
线依次代表 （ ）
B
锻炼时间（分）
A. O2、CO2、乳酸 B.乳酸、CO2、O2
C. CO2、O2、乳酸 D.CO2、乳酸、O2
8.右图表示北方的一个贮存白菜的地窖，随着O2的消耗，CO2浓度变化的情况。请据图回答：
（1）A~B段O2的消耗量很大， CO2浓度上升也很快，白菜在进行_____呼吸。
　 （2）Ｃ~Ｄ段O2浓度接近０，而CO2浓度仍在上升，白菜在进行_____呼吸。
（3）Ｂ~Ｃ段O2浓度已很低， CO2浓度几乎不上升，原因是_______________________________
________________________________．
有氧
无氧
氧气浓度很低，有氧呼吸十分微弱，而无氧呼吸仍处于抑制状态
（4）从哪点开始，O2浓度的高低成为限制有氧呼吸的因素？_____
　 （5）为了有利于较长时间地贮存大白菜，应把地窖的氧气控制在_______段范围内。
B点
B~ C