细胞呼吸
细胞呼吸是指生物体内的有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，最终生成二氧化碳或其他产物，并且释放出能量的总过程。细胞呼吸包括有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。
有氧呼吸
1．概念：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．过程
3．总反应式
C6H12O6 6H2O 6 O2—酶→6CO2 12 H2O 能量
说明：
（1）从物质变化的角度看，有氧呼吸是有机物脱下的氢与氧结合生成水，同时又脱羧分解产生CO2等无机物的过程。从能量变化的角度看，有氧呼吸是有机物逐步分解的过程中，储存在有机物中的能量逐步释放的过程，且所释放的能量一部分转移到ATP中，其余大部分以热能的形式散失了。而有机物在体外燃烧，能量全部释放出来以热能的形式散失。
（2）CO2是在第二阶段产生的，是丙酮酸和水反应生成的，CO2中的氧原子一个来自葡萄糖，另一个来自水。这个过程在线粒体基质中进行。
（3）O2参与反应的阶段是第三阶段，[H]和O2结合生成水，所以呼吸作用产物水中的氧来自O2。这个过程在线粒体内膜上进行。
（4）有氧呼吸过程中的反应物和生成物中都有水。反应物中的水在第二阶段参与和丙酮酸的反应，生成物中的水是第三阶段[H]和O2结合生成的。
无氧呼吸
1．概念：细胞在无氧条件下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物不彻底地氧化分解，产生C2H5OH（乙醇）和CO2或C3H6O3（乳酸），释放出少量能量，生成少量ATP的过程
2．过程
3．反应式
（1）无氧呼吸产生酒精的反应式：
C6H12O6—酶→2C2H5OH 2 CO2 少量能量
（2）无氧呼吸产生乳酸的反应式：
C6H12O6—酶→2 C3H6O3 少量能量
有氧呼吸与无氧呼吸的区别与联系
比较：
说明：
（1）有氧呼吸和无氧呼吸的公共途径是呼吸作用第一阶段，在细胞质基质中进行。在没有氧气的条件下，第一阶段的产物丙酮酸被[H]还原成酒精和CO2或乳酸等，在不同的生物体内由于酶的不同，其还原生成的产物也不同。在有氧条件下，丙酮酸进入线粒体继续被氧化分解。
（2）有氧呼吸在有氧气存在的条件下能把糖类等有机物彻底氧化分解成CO2和H2O，使有机物中的能量全部释放出来，约有44%的能量转移到ATP中，所以有氧呼吸为生命活动提供的能量比无氧呼吸多得多。在进化过程中绝大部分生物选择了有氧呼吸方式，但为了适应不利的环境条件还保留了无氧呼吸方式。
探究酵母菌细胞呼吸方式
1．实验原理
（1）酵母菌是单细胞真核生物，是一种异养兼性厌氧型微生物。因此常用来研究细胞呼吸的不同方式。
（2）CO2可使澄清的石灰水变浑浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。根据石灰水的浑浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成...的时间长短，可以检测酵母菌培养过程中CO2的产生情况。
（3）在酸性条件下，橙色的重铬酸钾溶液与酒精发生化学反应，变成灰绿色。
2．实验变量：实验自变量是氧气的有无，因变量是酵母菌的呼吸产物
3．实验装置：甲组探究酵母菌的有氧呼吸，乙组探究酵母菌的无氧呼吸
（1）甲组装置中，质量分数为10%的NaOH溶液的作用是吸收空气中的CO2，排除空气中CO2对实验结果的干扰。
（2）乙组装置中，D瓶应封口放置一段时间，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，目的是让酵母菌将D瓶中的O2消耗完，从而保证通入石灰水的CO2全部是由无氧呼吸产生的
4．实验现象
5．实验结论：酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下产生的CO2多且快，在无氧条件下进行细胞呼吸能产生酒精和少量CO2。
影响细胞呼吸的因素
1．内部因素——遗传因素（决定酶的种类和数量）
项目
规律
举例
植物种类
不同种类的植物呼吸速率不同
旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物
生长发育时期
同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同
幼苗、开花期呼吸速率高，成熟期呼吸速率低
器官类型
同一植物的不同器官呼吸速率不同
生殖器官大于营养器官
2．温度对细胞呼吸的影响
（1）原理：通过影响与细胞呼吸有关的酶的活性来影响呼吸速率。
（2）曲线分析
①在最适温度时，呼吸强度最大。
②超过最适温度，呼吸酶活性降低甚至变性失活，呼吸速率下降。
③低于最适温度，酶活性下降，呼吸速率下降。
（3）应用
①低温下储存蔬菜和水果。
②蔬菜大棚夜间适当降温以降低呼吸消耗，提高产量。
3．氧气浓度对细胞呼吸的影响
（1）原理：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。
（2）曲线分析
①O2浓度＝0时，只进行无氧呼吸。
②0<O2浓度<10%时，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。
③O2浓度≥10%时，只进行有氧呼吸。
④O2浓度＝5%时，有机物消耗最少。
（3）应用
①中耕松土促进植物根部有氧呼吸。
②无氧发酵过程需要严格控制无氧环境。
③低氧仓储粮食、水果和蔬菜。
4．CO2浓度对细胞呼吸的影响
（1）原理：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行。
（2）曲线
（3）应用：在蔬菜和水果保鲜中，增加CO2浓度可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。
5．含水量对细胞呼吸的影响
（1）原理：水作为有氧呼吸的原料和环境因素影响细胞呼吸的速率。
（2）特点：在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，随含水量的减少而减慢。
（3）应用
①粮食在收仓前要进行晾晒处理。
②干种子萌发前进行浸泡处理。
6．细胞呼吸原理的应用
（1）有氧呼吸原理的应用
①包扎伤口应选用透气的材料，抑制破伤风杆菌等厌氧病原体的无氧呼吸。
②慢跑等有氧运动使细胞进行有氧呼吸，避免肌细胞产生大量乳酸。
③及时松土有利于植物根系的有氧呼吸。
④稻田定期排水有利于根系有氧呼吸，防止幼根因缺氧变黑、腐烂。
（2）无氧呼吸原理的应用
①利用粮食通过酵母菌发酵可以生产各种酒。
②破伤风芽孢杆菌可通过无氧呼吸进行大量繁殖，较深的伤口需及时清理、注射破伤风抗毒血清等。
练习题
1．（2017•宁波模拟）下列有关...细胞呼吸的叙述，正确的是（ ）
A．在有氧条件下，线粒体将葡萄糖氧化分解为CO2和水
B．需氧呼吸产生CO2阶段释放大量能量
C．在无氧条件下，丙酮酸在细胞溶胶中被乳酸脱氢酶还原
D．肌肉细胞厌氧呼吸产生的乳酸运输到肝脏再生成葡萄糖
答案：D
解析：A、葡萄糖必需在细胞质基质中分解成丙酮酸才能进入线粒体内进一步氧化分解，A错误；
B、需氧呼吸产生 CO2阶段为有氧呼吸的第二阶段，该阶段释放少量能量，B错误；
C、在无氧条件下，丙酮酸在细胞溶胶中被[H]还原成乳酸，C错误；
D、肌肉细胞厌氧呼吸产生的乳酸运输到肝脏再生成葡萄糖，D正确．
故选：D．
2．（2017•梅州一模）低强度，长时间的运动，基本上都是有氧运动，其优点在于增强大脑皮层的工作效率和心肺功能．以下与有氧运动有关的叙述错误的是（ ）
A．通过反馈调节，内环境可保持稳定的状态
B．大脑皮层躯体运动中枢兴奋，骨骼肌活动加强
C．血液循环加速，机体供氧不足，大量积累乳酸
D．胰岛A细胞活动加强，肝糖原、脂肪分解加速
答案：C
解析：A、内环境稳态是通过机体反馈调节实现，A正确；
B、大脑皮层有躯体运动中枢，控制机体躯体运动，躯体运动中枢兴奋，骨骼肌活动加强，B正确；
C、有氧运动过程中，机体以有氧呼吸为主，不会积累大量乳酸，C错误；
D、胰岛A细胞产生胰高血糖素，使血糖含量升高，因此胰岛A细胞活动加强，肝糖原、脂肪分解加速，D正确．故选：C
3.(2015年四川,3)下列是以酵母菌为材料进行的实验，有关叙述错误的是（ )
A．探究酵母菌的呼吸方式，可用溴麝香草酚蓝检测产生的CO2
B．用酵母菌发酵酿制果酒，选择酸性重铬酸钾检测产生的酒精
C．探究酵母菌种群数量变化，应设空白对照排除无关变量干扰
D．用稀释涂布平板法培养计数，应选择有30～300菌落数的平板
答案：A
解析：溴麝香草酚蓝可用来检测细胞呼吸产生的CO2，但酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸时均可产生CO2，A项错误；检测酵母菌发酵酿制的果酒时，可选择酸性重铬酸钾进行检测，B项正确；探究酵母菌种群数量变化，应设空白对照排除无关变量干扰，C项正确；用稀释涂布平板法培养计数，为保证实验结果可靠，应选择有30～300菌落数的平板进行计数，D项正确。
4.(2015安徽卷,9分）科研人员探究了不同温度（25℃和0.5℃）条件下密闭容器内蓝莓果实的CO2生成速率的变化，结果见图1和图2.
（1）由图可知，与25℃相比，0.5℃条件下果实的CO2生成速率较低，主要原因是_________；随着果实储存时间的增加，密闭容器内的_________________浓度越来越高，抑制了果实的细胞呼吸。该实验还可以通过检测_____________浓度的变化来计算呼吸速率。
（2）某同学拟验证上述实验结果，设计如下方案：
①称取两等份同一品种的蓝莓果实，分别装入甲、乙两个容积相同的瓶内，然后密封。
②将甲、乙瓶分别置于25℃和0.5℃条件下储存，每隔一段时间测定各瓶中的CO2浓度。
③记录实验数据并计算CO2生成速率。
为使实验结果更可靠，请给出两条建议，以完善上述实验方案（不考虑温度因素）。
a._____________________________，b.___________________________________。
答案：（1）低温降低了细胞呼吸相关酶活性 CO2 O2
（2） a、选取的果实成熟度还应一致；b、每个温度条件下至少有3个平行重复实验
解析：（1）由图可知，与25℃相比，0.5℃条件下的CO2生成速率较低，主要原因是低温降低了细胞呼吸相关酶活性；随着果实储存时间的增加，密闭容器内的CO2浓度越来越高，抑制了果实的细胞呼吸，该实验还可以通过检测O2浓度变化来计算呼吸速率。
（3）根据单一变量原则，选取的果实成熟度还应一致；根据可重复性原则，每个温度条件下至少有3个平行重复实验。
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