3.3 细胞呼吸——能量的转化和利用.docxVIP

第三章细胞中能量的转换和利用

第三节细胞呼吸——能量的转化和利用

一、细胞呼吸

细胞呼吸是指糖类、脂质和蛋白质等有机物在活细胞内氧化分解为二氧化碳或其他产物，释放出能量并产生ATP的过程。

细胞呼吸的实质：分解有机物，并释放能量。

注意：呼吸≠呼吸作用

二、有氧呼吸

1.概念：在氧的参与下，细胞内的有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，同时释放能量，生成大量ATP的过程。

2.场所：主要在线粒体

3.过程：（有氧呼吸最常利用的物质是葡萄糖，还可以利用脂肪、蛋白质等）

酶

酶

酶

酶

热能（体温的来源）

61.08KJ→2molATP

热能

61.08KJ→2molATP

热能

28molATP

第一阶段：细胞质基质：C6H12O6→2C3H4O3＋4[H]＋少量能量

第二阶段：线粒体基质：2C3H4O3＋6H2O→6CO2＋20[H]＋少量能量

第三阶段：线粒体内膜：24[H]＋6O2→12H2O＋大量能量

总反应式

总反应式C6H12O6＋6H2O＋6O2→6CO2＋12H2O＋能量

1mol

酶

2870KJ

热能

977.28KJ→32molATP

氧元素去向和来源

注意：①线粒体不能分解葡萄糖只能分解丙酮酸，因为线粒体膜上没有运输葡萄糖的转运蛋白，但存在协助丙酮酸入线粒体的转运蛋白，进入外膜为协助扩散，进入内膜为主动运输。

②[H]是一种十分简化的表示方式：

呼吸作用中的[H]：还原性辅酶Ⅰ，即NADH，NAD+＋H+＋2e-→NADH

光合作用中的[H]：还原性辅酶Ⅱ，即NADPH，NADP+＋H+＋2e-→NADPH

③总反应式两边的H2O不能抵消。

4.能量去向：①热能；②ATP中活跃的化学能。

5.物质的变化有机物（葡萄糖）→无机物（CO2+H2O）。

6.细胞有氧呼吸大多数生物获取能量的主要途径。（有氧呼吸的能量转换效率：977.28KJ/2870KJ×100%≈34.75%）

7.若将反应物换成脂肪，则CO2和O2比值如何变化？脂肪含H量高含O量低，因此脂肪彻底氧化分解时消耗O2的量＞产生CO2的量。

三、无氧呼吸

1.概念：指细胞在无氧或缺氧的条件下，细胞通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解为乙醇和CO2，或分解为乳酸等物质，同时释放较少能量的过程，被称为无氧呼吸。

2.场所：细胞质基质

酶酶酶热能

酶

酶

酶

热能

61.08KJ→2molATP

第一阶段细胞质基质C6H12O6→2C3H4O3＋4[H]＋少量能量

第二阶段细胞质基质2C3H4O3＋4[H]→2CO2＋2C2H5OH（酒精）

2C3H4O3＋4[H]→2C3H6O3（乳酸）

总反应式

总反应式C6H12O6→2CO2＋2C2H5OH（酒精）＋少量能量

C6H12O6→2C3H6O3（乳酸）＋少量能量

酶

酶

热能

61.08KJ→2molATP

热能

61.08KJ→2molATP

196.65KJ

225.90KJ

1mol

1mol

4.能量去向：①不彻底氧化分解产物中（酒精或乳酸）；

②热能；

③ATP中活跃的化学能。

注意：无氧呼吸过程中，葡萄糖分子中的能量大部分存留在乳酸或酒精中未释放出来；而氧化分解释放的能量主要以热能形式散失了。

5.发酵

（1）概念：狭义→酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸，如酒精发酵和乳酸发酵。

广义→微生物的呼吸作用，包括无氧发酵和有氧发酵（如醋酸发酵）。

代表生物：

乳酸发酵：①人和动物细胞；③乳酸菌；②某些植物的特殊器官马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚。

酒精发酵：酵母菌、大多数高等植物。

注意：

①人体肌细胞无氧呼吸产生的乳酸，能在肝脏中再次转化为葡萄糖（联系肌糖原）。

②两个途径一般不在同一个细胞中同时发生，但可以在同一生物体不同细胞中同时发生。如：马铃薯的块茎进行乳酸发酵的同时，其根部细胞可进行酒精发酵。

④大多数生物不能长时间用无氧呼吸维持生命（如水稻长期被水淹、玉米种子烂胚）。

原因一：无氧呼吸释放的能量少，不能满足正常生命活动的需要。

原因二：无氧呼吸产生的酒精或乳酸积累过多对细胞有毒害作用。

⑤常见的进行无氧呼吸的生物或细胞：只进行无氧呼吸→乳酸菌、破伤风杆菌、哺乳动物成熟红细胞、蛔虫。

主要进行无氧呼吸→种子萌发初期、癌细胞。

四、有氧呼吸和无氧呼吸的比较

项目

有氧呼吸

无氧呼吸

不

同

场所

细胞质基质、线粒体

细胞质基质

条件

需O2

不需O2

分解产物

彻底；CO2和H2O

不彻底；CO2和酒精或乳酸

能量释放

大量能量

少量能量