第9讲 ATP的主要来源——细胞呼吸
【温故知新】
1、生物体合成ATP的途径有无氧呼吸、有氧呼吸，对于绿色植物的绿色组织而言，还有光合作用；但光合作用过程中合成的ATP只能用于光合作用，而不能用于其余生理活动。所以，合成ATP所需能量的主要来源为呼吸作用。 2、呼吸作用是在细胞内进行的，因此也叫细胞呼吸；可分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。
3、有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物稳底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成许多ATP的过程。
4、有氧呼吸过程三阶段比较（以1mol葡萄糖为例）： 阶段 项目 场 所 反 应 物 生 成 物 产生ATP数量 与氧的关系 第一阶段 细胞质基质 葡萄糖(C6H12O6) 丙酮酸+[H]+ATP 少量（2） 无关 第二阶段 线粒体基质 丙酮酸(CH3COCOOH) +H2O CO2 + [H] +ATP 少量（2） 无关 第三阶段 线粒体内膜 [H] + O2 H2O+ATP 大量（34） 必需氧
5、有氧呼吸与无氧呼吸的比较: 呼吸类型 场所 条件 有氧呼吸 无氧呼吸 先在细胞质基质，后在线粒体中 一直在细胞质基质内 需要酶和氧气参加 需要酶参加，但不需要氧气 葡萄糖分解不彻底、产生乳酸或酒物质变化 葡萄糖彻底分解产生CO2和H2O 区 别 反应式 酶C6H12O6 + 6H2O + 6O2???CO2 精和CO2 释放少量能量，形成少量ATP 酶C6H12O6???2C2H5OH(酒精) 能量变化 释放大量能量，形成大量ATP +2CO2 + 能量(225.94kJ) 或： C6H12O6 ???酶+ 12H2O + 能量(2870kJ) 2C3H6O3(乳酸) +能量(196.65kJ) 相同点
6、有氧呼吸总反C6H12O6+6H20+602 6CO2+12H20+
能量；
实质 联系 分解有机物，释放能量 从葡萄糖到丙酮酸这一步的反应完全相同 在细胞内，1mol葡萄糖彻底氧化分解后，释放2870KJ的能量，其中有1161KJ左右的
能量储存在ATP中，其余的能量则以热能的形式散失掉了。
7、同有机物在生物体外的燃烧相比，有氧呼吸具有不同特点：①有氧呼吸是在温和条件下进行；②有机物中的能量是经过一系列的化学反应逐步释放的；③这些能量有相当一部分储存在ATP中。
8、无氧呼吸的化学反应式可以概括为以下两种：
???酶C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+少量能量
酶
或： C6H12O6 ? ?? 2C 2 H 5 OH （酒精） +2CO 2+少量能量
9、细胞呼吸的重要意义：①细胞呼吸能为生物体进行生命活动提供所需能量。②细胞呼吸过程为体内其它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，可以通过氨基转换作用合成为氨基酸，也可以通过另外的途径合成为脂肪。
10、影响呼吸作用的因素有：温度、氧气浓度、二氧化碳浓度、含水量等；其中最主要的为温度，在生产实践中，常根据需要采 取一定的措施促进或抑制呼吸作用。
【重难探究】
一、“探究酵母菌胞呼吸的方式”的实验分析
1、实验探究过程 提出问题：酵母菌使葡萄糖发酵产生酒精是在有氧还是无氧条件下；酵母菌在有氧和无氧条件下细胞呼吸的产物是什么”
作出假设：针对上述问题，根据已有的知识和生活经验（如酵母菌可用于酿酒、发面等）作出合理的假设。设计并进行实验：（1）配制酵母菌培养液（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滤液分别注入编号为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→振荡并观察溶液中颜色变化
实验现象：甲、乙两装置中石灰水都变浑浊，但甲中浑浊程度高且
速度快；2号试管中溶液由橙色变成灰绿色，1号试管不变色
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
2、实验中的关键步骤：
（1）将装置（甲）连通橡皮球，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石灰水变浑浊是酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。
（2）B瓶应封口放置一段时间，待酵母菌将B瓶中的氧消耗完，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。
【练习1】某同学为了探究酸碱度对酵母菌酒精发酵酶促反应速度的影响，设计了以下实验。
（1）实验用具：烧杯、注射器4支、凡士林、干酵母粉、蔗糖、配制好的pH分别为5、6、7、8的缓冲液。
（2）实验步骤：
①用开水配制质量分数为10%的蔗糖溶液100毫升，冷却到室温（26C）后，加入4克干酵母粉，10分种后：
② ； ③ ；
④ ； ⑤ 。
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（3）实验记录：产生2毫升气体体积量（以针筒推柄上升的毫升数为产气量）所需要的时间如下表：
pH 时间（s） pH=5 8 pH=6 7 pH=7 6 pH=8 7.5 （4）实验结论： 。
（5）实验过程中为什么要等到蔗糖溶液冷却后再加入酵母粉? 【答案]】 （2）②取4支注射器分别标号A、B、C、D ③A、B、C、D对应抽取pH值为5、6、7、8的缓冲液 ④然后分别抽取2毫升含酵母的蔗糖溶液并用凡士林涂抹在针头以及有关地方 ⑤观察并记录针筒锥柄上升2毫升所需的时间。
（4）pH为7时，酵母菌的发酵速度最快，过高或过低的pH都会影响酵母菌中酶的活性，影响发酵速度。
（5）防止酵母菌被高温杀死以及防止酶失去活性。
【练习2】为验证“酵母菌分解葡萄糖时只在无氧条件下能产生酒精”，某生物课题组设置了实验进行研究。实验原理：橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与酒精发生化学反应，变成灰绿色。
实验步骤如下：
①用开水配制5%葡萄糖溶液200mL，冷却到室温（26C）后，加入20g新鲜的食用酵母菌，配制成酵母菌培养液。
②用注射器分别吸取100mL含酵母菌的葡萄糖溶液，分别注入1、2两个有橡皮塞并抽出空气的锥形瓶A、B中（如图）。在适宜条件（无菌、25C~35C等）中培养数小时。
③从A、B瓶中各取2mL酵母菌培养液的滤液，分别注入1、2两支干净的试管中。向试管中分别滴加0.5mL溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液（体积分数为95%~97%）并轻轻振荡，使它们混合均匀。
④观察试管中的溶液颜色变化。 请回答该实验中的一些问题：
（1）配制培养液时，用开水配制并等到葡萄糖溶液冷却后再加入新鲜食用酵母菌的原因是 。
（2）为什么要用注射器吸取溶液注入锥形瓶内？ 。
（3）请你预测检测的结果，1、2两支试管中的溶液颜色分别是 ； 。 （4）重铬酸钾可以检测有无酒精存在。想一想，这一原理在日常生活中可以有什么用处？
【答案】 （1）用开水配置可排除掉水中的O2；冷却后再加入新鲜食用酵母菌是防止酵母菌死亡和酶遇高温失活 （2）避免空气进入锥形瓶，尽量使锥形瓶内保持无氧状态 （3）橙色、灰绿色 （4）重铬酸可以检测有无酒精的存在这一原理可以用来检测汽车司机是否喝了酒[具体做法是：让司机呼出的气体直接接触到载有用硫酸处理过的重铬钾硅胶（橙色），如果呼出的气体中含有酒精，重铬酸钾就会变成灰绿色的硫酸铬。
二、有氧呼吸和无氧呼吸的过程分析
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1、有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解
（线 粒 体 内 膜 ） （线 粒 体 基 质 ）
2、过程分析
（1）无氧呼吸的第二阶段是第一阶段产生的[H]将丙酮酸还原为C2H5OH和CO2或乳酸的过程。
（2）有氧呼吸中H2O既是反应物，又是生成物，且H2O中的氧全部来自于O2。 （3）有氧呼吸的三个阶段共同的产物是ATP，无氧呼吸只在第一阶段产生ATP。 【练习3】 如下图，在黑暗条件下，试管内含氧量有变化，黑暗中氧气含量最多的试管是（D）
【练习4】 向行有氧呼吸的液中分别加入d四种抑制说法正确的是
A、若a
[H]氧化成水，则使O2的消耗减少
B、若b能抑制葡萄糖分解，则使丙酮酸增加 C、若c能抑制ATP的形成，则使ADP的消耗增加 D、若d能抑制丙酮酸分解，则使葡萄糖的消耗增加 三、与呼吸作用相关曲线的分析及应用
1、ATP产生速率与O2供给量之间的关系如下图所示：
（1）A点表示在无氧条件下，细胞可通过进行无氧呼吸分解有机物，产生少量ATP。
（2）AB段表示随O2供应量增多，有氧呼吸明显加强，通过有氧呼吸分解有机物释放的能量增多，ATP的产生速率随之增加。 （3）BC段表示O2供应量超过一定范围后，ATP的产生速率不再加快，此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。
【应用指南】不要把ATP产生速率与O2供给量之间的关系画成如图所示
正在进
细胞悬a、b、c、剂，下列（A）。 能抑制
