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第5章细胞的能量供应和利用

第3节ATP的主要来源-----细胞呼吸

基础填空

一、细胞呼吸概念：

细胞呼吸是指xxx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。

二、细胞呼吸的方式

1.实验：探究酵母菌细胞的呼吸方式

（1）实验原理

①酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。

②检测CO2的产生。CO2可使澄清石灰水变混浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。根据石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短，可以检测酵母菌培养液中CO2的产生情况。

③检测酒精的产生。橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与乙醇(俗称酒精)发生化学反应，变成灰绿色。

（2）实验步骤

①配制酵母菌培养液：新鲜的食用酵母菌＋质量分数为5%的葡萄糖溶液。

②设计对比实验检测CO2：

对比实验是指设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素与实验对象关系的实验。在探究酵母菌细胞的呼吸方式的实验中，需要设置有氧和无氧两种条件（如下图，图一为有氧条件，图二为无氧条件），这两个实验组的结果都是事先未知的，通过对比探究:氧气条件对细胞呼吸的影响。

图一中，进入A瓶的空气先通过NaOH溶液的目的是消除CO2，以保证使第三个锥形瓶中的澄清石灰水变浑浊的CO2是由酵母菌有氧呼吸产生的。图中B瓶需先密封放置一段时间后再连通盛有石灰水的锥形瓶，这样做的目的是将B瓶中的氧气消耗完后，确保是酵母菌无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水中。上图中澄清石灰水也可换为溴麝香草酚蓝水溶液。

③检测酒精：从A、B瓶中各取2mL酵母菌培养液的滤液，分别注入编号为1、2的两支试管中。向试管中分别滴加0.5mL溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液并轻轻振荡，使它们混合均匀。观察试管中溶液的颜色变化。

（3）实验现象：图一澄清石灰水变混浊程度高且速度快，1号试管颜色无变化；图二澄清石灰水变混浊程度低且速度慢，2号试管出现灰绿色。

（4）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二氧化碳和水；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精，还产生少量的二氧化碳。

细胞呼吸方式

科学家通过大量的实验证实，细胞呼吸可分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。

三、有氧呼吸

1.有氧呼吸的范围、概念

①范围：对于绝大多数生物来说，有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式，这一过程必须有氧的参与。

②概念：有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。

2.有氧呼吸的主要场所——线粒体

（1）线粒体结构：有氧呼吸的主要场所是线粒体。线粒体具有内、外两层膜，依次为上图中的①②，内膜的某些部位向线粒体的内腔折叠形成嵴，即上图中的③，嵴使内膜的表面积大大增加。嵴的周围充满了液态的基质，即上图中的④。线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。

（2）线粒体在细胞中分布：一般地说，线粒体均匀地分布在细胞质中。但是，活细胞中的线粒体往往可以定向地运动到代谢比较旺盛的部位。

3.有氧呼吸的过程

（1）总反应式：有氧呼吸最常利用的物质是葡萄糖，其化学反应式可以简写成:C6H12O6＋6O2＋6H2Oeq\o(――→,\s\up7(酶))6CO2＋12H2O＋能量。

（2）过程图解（如下图）：

第一个阶段：1分子的葡萄糖分解成2分子的丙酮酸（图中序号⑥），产生少量的[H]（图中序号①），并且释放出少量的能量（图中序号③）。这一阶段不需要氧的参与，是在细胞质基质中进行的。

第二个阶段是，丙酮酸和水（图中序号⑥和⑦）彻底分解成二氧化碳和[H]（图中CO2和序号②），并释放出少量的能量（图中序号④）。这一阶段不需要氧的参与，是在线粒体基质中进行的。

第三个阶段是，上述两个阶段产生的[H]（图中序号①和②），经过一系列的化学反应，与氧（图中序号⑧）结合形成水，同时释放出大量的能量（图中序号⑤）。这一阶段需要氧的参与，是在线粒体内膜上进行的。

4.有氧呼吸中能量转化：有氧呼吸过程中释放的能量大部分以热能散失，少部分转移到ATP中。

四、无氧呼吸

1.无氧呼吸的范围、概念

①范围：除酵母菌以外，还有许多种细菌和真菌能够进行无氧呼吸。此外，马铃薯块茎、苹果果实等植物器官的细胞以及动物骨骼肌的肌细胞等，除了能够进行有氧呼吸，在缺氧条件下也能进行无氧呼吸。一般地说，无氧呼吸最常利用的物质也是葡萄糖。

②概念：无氧呼吸是指细胞在无氧或缺氧条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解成为不彻底的氧化产物：酒精和CO2或乳酸，同时释放出少量能量的过程。（P95“课文问题”）

2.无氧呼吸的场所及过程

无氧呼吸的全过程，可以概