8知识讲解细胞呼吸(一)有氧呼吸

8细胞呼吸（一）有氧呼吸

【学习目标】

1、理解细胞呼吸的概念、方式

2、掌握有氧呼吸的概念、过程和特点。

3、重点：有氧呼吸的过程及原理

4、难点：细胞呼吸的原理和实质；探究酵母菌细胞的呼吸方式。

【要点梳理】

要点一、细胞呼吸方式

1、细胞呼吸的概念及本质

（1）概念：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。

(2)本质：细胞内的有机物氧化分解，并且释放能量

要点诠释：细胞呼吸的概念可从以下五个方面理解掌握：

①发生场所：生活状态的细胞内。

②分解底物：生物体内的有机物(糖类、脂质和蛋白质等)。

③呼吸产物：CO2和水或不彻底的氧化产物(因呼吸类型而异)。

④反应类型：氧化分解(生物氧化)。

⑤能量变化：有机物中化学能释放，生成ATP。

2、实验——探究酵母菌细胞呼吸的方式

（1）实验目的：用兼性厌氧菌——酵母菌来研究细胞呼吸的不同方式。

设计和进行对比实验，分析有氧和无氧条件下酵母菌细胞的呼吸情况。

（2)产物的鉴定：酒精+重铬酸钾的浓硫酸溶液灰绿色；

CO2+Ca(OH)2＝CaCO3 + H2O

CO2+溴麝香草酚蓝水溶液变绿变黄

（3)实验步骤：

①配制酵母培养液，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，装置如图所示

③检测酒精的产生：

自A、B中各取2ml酵母菌培养滤液注入已编号1、2的两支试管中分别滴加0.5ml溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液震荡并观察溶液中颜色变化。

（4)实验现象及分析：

现象分析结果

甲、乙石灰水都变浑浊酵母菌在有氧和无氧条件下都产生CO2

甲装置浑浊快且程度高酵母菌在有氧比无氧时放出的CO2多且快

2号试管由橙色变成灰绿色

无氧时酵母菌分解葡萄糖产生酒精

1号试管不变色

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和H2O，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。

要点诠释：

对照实验：实验组的结果是实现未知，而对照组结果是已知的。

对比实验：两个实验组结果都是事先未知的。

要点二、有氧呼吸【高清课堂：细胞呼吸（一）有氧呼吸 356506 有氧呼吸】

1、有氧呼吸的主要场所

外膜：光滑

结构内膜：嵴——增大了膜表面积，分布与有氧呼吸有关的酶

线粒体基质：含有与有氧呼吸有关的酶、DNA

分布：均匀分布在细胞质中，但代谢旺盛的部位或细胞多。

2、有氧呼吸过程图解

3、有氧呼吸过程三个阶段的比较：

第一阶段第二阶段第三阶段场所细胞质基质线粒体基质线粒体内膜上

反应物1葡萄糖（C6H12O6 ）2丙酮酸（CH3COCOOH）和6H2O 24[H]和6O2

产物2丙酮酸、4[H]、2ATP 6 CO2、20[H]、2ATP 12H2O和34 ATP 氧不需要不需要需要

4有氧呼吸反应式及元素去向

C 6H 12O 6 + 6H 2O + 6O 2??

→酶

6CO 2 + 12H 2O+ 能量

要点诠释：（1）有氧呼吸反应式中箭头不能写成等号，能量不能写成ATP

（2）葡萄糖是有氧呼吸最常利用的物质，但不是唯一的物质，有氧呼吸时1O 2~1CO 2，但分解其他物质（如脂质）时不一定是此关系。 5、特点

必要条件：有氧的参与、多种酶的催化

过程特点：①能量是逐步释放的；②有机物彻底氧化分解。 6、能量转化

1mol 葡萄糖彻底氧化分解后，释放出2870KJ 的能量，其中1161KJ 左右的能量储存在ATP 中，转化效率只有40%，其余以热能形式散失掉。 【典型例题】

类型一：细胞呼吸的方式

例1、人红细胞无线粒体但能携带氧。红细胞所需能量的来源主要是利用（ ）

A ．葡萄糖，进行有氧呼吸

B ．葡萄糖，进行无氧呼吸

C ．乳酸，进行有氧呼吸

D ．乳酸，进行无氧呼吸 【答案】B

【解析】红细胞尽管携带氧气，但由于本身不含有线粒体（不含进行有氧呼吸的酶），所以不能进行有氧呼吸。但红细胞含有无氧呼吸的酶，能够进行无氧呼吸。动物细胞无氧呼吸的原料是葡萄糖，产物是乳酸和能量。 【总结升华】本题主要考查红细胞的能量来源。

例2、下图表示的是测定保湿桶内温度变化实验装置。某研究小组以该装置探究酵母菌在不同条件下呼吸作用的情况。材料用具：保温桶（500mL ）、温度计活性干酵母、质量浓度0.1g/mL 的葡萄糖溶液、棉花、石蜡油。

实验假设：酵母菌在有氧条件下呼吸作用比无氧条件下呼吸作用放出热量更多。 （装置 方法步骤一 方法步骤二 方法步骤三 A 加入240ml 的葡萄糖溶

液 加入10g 活性干酵母 ① B

加入240ml 煮沸后冷却

的葡萄糖溶液

②

加入石蜡油，铺满液面

（2）B 装置葡萄糖溶液煮沸的主要目的是 ，这是控制实验的 变量。

（

装置 方法步骤一 方法步骤二 方法步骤三 C

③

④

加入石蜡油，铺满

液面

（4）实验预期：在适宜条件下实验，30分钟后记录实验结果，若装置A、B、C温度大小关系是：

（用“<、=、>”表示），则假设成立。

【答案】

（1）①不加入石蜡油；②加入10g活性干酵母

（2）去除氧气自

（3）③加入240mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液；④不加入活性干酵母

（4）A>B>C

【解析】分析表中相关内容，考虑到实验要遵循对照性原则、科学性原则和单一变量原则这几个原则，因此①处应填：不加入石蜡油，②处应填：加入10g活性干酵母。B装置葡萄糖溶液煮沸的主要目的是去除氧气，这样来控制实验的自变量。要测定B装置因呼吸作用引起的温度变化量，还需要增加一个装置C，因此应设计成空白对照，即：③加入240mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液，④不加入活性干酵母。因为有氧条件下比无氧条件下呼吸作用放出热量多，因此，装置A、B、C温度大小关系是A>B>C。

【总结升华】本题考查通过探究酵母菌在有氧条件下和无氧条件下呼吸作用放出热量的情况。

【举一反三】：

【变式一】

某同学为了研究酵母菌呼吸作用的类型，制作了如下图所示的实验装置。甲、乙中各加等量的经煮沸后冷却的葡萄糖溶液，并加等量的酵母菌，乙内用液体石蜡隔绝空气。对该实验的分析，错误的是( )

A．该实验不能以有无CO2的产生来判断酵母菌的呼吸作用类型

B．将葡萄糖溶液煮沸可以防止杂菌污染，以免影响实验结果

C．乙和甲比较，说明酵母菌在不同的条件下有不同的呼吸作用类型

D．乙为甲的空白对照实验，以排除无关因素对酵母菌呼吸作用的影响

【答案】D

【变式二】

在一普通锥形瓶中，加入含有酵母菌的葡萄糖溶液，如下图所示。在下列有关的坐标图中，不正确的是（）。

【答案】B

【解析】图示为酵母菌的无氧呼吸，在此过程中酵母菌消耗葡萄糖，产生酒精和 CO2。 CO2溶于水导致 pH 降低。酵母菌的数量经过快速增长后处于稳定后期，随后，由于营养物质的消耗和环境的改变酵母菌的死亡率大于出生率，最终导致细菌的数量下降。

类型二：有氧呼吸

例3、用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，18O转移的途径是（）

A．葡萄糖～丙酮酸～水

B．葡萄糖～丙酮酸～氧

C．葡萄糖～带氧～水

D．葡萄糖～丙酮酸～二氧化碳

【答案】D

【解析】葡萄糖的有氧呼吸过程分为三个阶段，第一阶段是葡萄糖在无氧参与的情况下分解成丙酮酸（糖酵解），同时产生[H]和少量ATP，第二阶段是丙酮酸分解成C02，同时产生[H]和少量ATP；第三阶段是第一阶段和第二阶段产生的[H]还原从空气中吸收进来的氧气生成水，同时产生了大量的ATP。从C6H l2O6被氧化分解产生H20和C02的全过程可以看出，葡萄糖中180的转移途径是葡萄糖——丙酮酸——二氧化碳。

要点诠释：同位素示踪法是利用放射性元素作为示踪剂对研究对象进行标记的微量分析方法，用来研究细胞内的元素或化合物的来源、组成、去向，进而了解化学物质的变化、反应机理等。用于放射性同位素示踪的元素一般是构成细胞化合物的重要元素，如3H、14C、32P、35S等。

【总结升华】本题考查有氧呼吸过程中元素的去向。学生们要深入了解其过程，然后跟踪其元素去向。

【举一反三】：

【变式一】

下图是有氧呼吸过程的图解，据图回答：

(1)有氧呼吸的全过程分为________个阶段。释放的CO2是在第________阶段产生的；H2O是通过第________阶段形成的；产生ATP最多的是第________阶段。

（2）有氧呼吸的主要场所是_______，进入该场所的呼吸底物是__________。

（3）写出有氧呼吸的总反应式________ ___ __。

（4）下列反应在细胞质基质和线粒体内均能完成的是( )

A．葡萄糖→丙酮酸

Ｂ．ADP＋Pi＋能量→ATP

Ｃ．H2O→[H]＋O2

【答案】（1）三二三三

（2）线粒体 丙酮酸

（3） 反应式 ：C 6H 12O 6 + 6H 2O + 6O 2??

→酶

6CO 2 + 12H 2O+ 能量 （4） B