《生命的笔记：全红婵儿的清华之路 第461篇》

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人教版高中生物一轮总复习专题五：细胞的能量供应和利用——细胞呼吸

课前随笔（红婵儿手记）

有了酶做催化剂，有了ATP作为直接能量货币，细胞就要从有机物当中挖掘潜藏的化学能，这就是细胞呼吸。很多同学会简单把细胞呼吸等同于有氧呼吸，忽略无氧呼吸，也常常混淆两个过程的场所、物质变化、能量释放多少。考试当中，曲线图、装置实验、计算呼吸底物消耗、有氧无氧共存的计算题层出不穷，属于高中生物的重难点。

坐在晚自习的教室里，红婵儿看着窗外田地里沉睡的庄稼。无论是破土的种子，还是夜间休憩的草木，时时刻刻都在进行细胞呼吸。生命不息，呼吸不止。粮食储存要抑制呼吸，农作物松土要促进根部有氧呼吸，酿酒依靠酵母菌无氧呼吸，生活处处都藏着细胞呼吸的原理。她手中的笔尖停顿片刻，时空智者的虚影慢慢浮现在书页之上。

时空智者哲思语录：呼吸不是仅仅口鼻之间的吐纳，每一个细胞内部，都在默默进行物质的分解与能量的释放。繁华生命表象之下，是亿万细胞永不停歇的代谢轮回。

红婵儿把这句话工整抄写在笔记页眉，开启本专题的整理。

学习目标

1. 识记细胞呼吸的概念，区分有氧呼吸三个阶段的场所、物质变化、能量变化。

2. 掌握无氧呼吸两种类型、产物、场所，分清不同生物无氧呼吸产物。

3. 理解有氧呼吸与无氧呼吸的联系与区别。

4. 分析影响细胞呼吸的环境因素（温度、氧气浓度、水分、CO₂浓度），读懂呼吸作用曲线图。

5. 掌握细胞呼吸原理在生产生活实践中的应用，处理呼吸相关实验与计算题型。

一、细胞呼吸的概念

细胞呼吸，是指有机物在细胞内经过一系列氧化分解，生成二氧化碳或者其他产物，释放能量并且生成ATP的过程，分为有氧呼吸和无氧呼吸两大类型。

注意：细胞呼吸发生在细胞内部，不等同于人体肺部的呼吸运动。

二、有氧呼吸（绝大多数生物主要呼吸方式）

总反应方程式：

\ce{C_{6}H_{12}O_{6} + 6O_{2} + 6H_{2}O\xrightarrow{\text{酶}} 6CO_{2} + 12H_{2}O + 大量能量}

有氧呼吸三个阶段：

第一阶段：细胞质基质

葡萄糖分解为丙酮酸和少量[H]，释放少量能量，生成少量ATP。

\ce{C_{6}H_{12}O_{6}\xrightarrow{\text{酶}} 2丙酮酸 +4[H] +少量能量}

第二阶段：线粒体基质

丙酮酸和水反应，生成二氧化碳和大量[H]，释放少量能量，生成少量ATP。

\ce{2丙酮酸 +6H_{2}O\xrightarrow{\text{酶}} 6CO_{2} +20[H] +少量能量}

第三阶段：线粒体内膜

前两阶段产生的[H]与氧气结合生成水，释放大量能量，生成大量ATP。

\ce{24[H] +6O_{2}\xrightarrow{\text{酶}}12H_{2}O +大量能量}

核心考点梳理：

1. 有氧呼吸消耗的O₂，全部在第三阶段被利用；产生的水，也出自第三阶段。

2. CO₂产生于第二阶段。

3. 真核生物有氧呼吸：细胞质基质+线粒体；原核生物无线粒体，有氧呼吸在细胞质基质、细胞膜上完成。

三、无氧呼吸

场所：全程都在细胞质基质，线粒体不参与无氧呼吸。

无氧呼吸分解有机物不彻底，释放少量能量，大部分能量留存在酒精或者乳酸当中。

类型一：产酒精+CO₂（酒精型无氧呼吸）

总反应：\ce{C_{6}H_{12}O_{6}\xrightarrow{\text{酶}} 2C_{2}H_{5}OH(酒精) +2CO_{2} +少量能量}

代表生物：酵母菌、大多数植物。

注意：植物并不是全部产酒精，马铃薯块茎、甜菜块根无氧呼吸产生乳酸。

类型二：产乳酸（乳酸型无氧呼吸）

总反应：\ce{C_{6}H_{12}O_{6}\xrightarrow{\text{酶}} 2C_{3}H_{6}O_{3}(乳酸)+少量能量}

代表生物：人体骨骼肌细胞、乳酸菌、马铃薯块茎、甜菜块根。

⚠️重要提醒：

1. 无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量，合成少量ATP；第二阶段不产生ATP。

2. 人体剧烈运动肌肉酸痛，是无氧呼吸产生乳酸堆积，人体不会产生酒精。

四、有氧呼吸 VS 无氧呼吸对比

1. 共同点：第一阶段完全相同，都在细胞质基质把葡萄糖分解为丙酮酸；都释放能量生成ATP。

2. 不同点：

- 有氧呼吸需要O₂，产物CO₂、H₂O，有机物彻底氧化，释放大量能量；

- 无氧呼吸不需要O₂，产物酒精+CO₂或者乳酸，有机物分解不彻底，释放少量能量。

五、影响细胞呼吸的外界因素

1. 温度：影响呼吸相关酶的活性。一定范围内升温呼吸增强；温度过高酶变性，呼吸速率下降。粮食、果蔬低温储藏，降低呼吸消耗有机物。

2. 氧气浓度：

氧气为0：只进行无氧呼吸；

低氧条件：有氧呼吸微弱，无氧呼吸被抑制，总呼吸强度最低，最适合果蔬保鲜储存；

氧气充足：只进行有氧呼吸，随氧浓度上升，有氧呼吸速率趋于稳定。

⚠️误区：储存并不是氧气浓度越低越好，完全无氧会让无氧呼吸旺盛，大量消耗有机物，产生酒精毒害细胞。

3. 水分：一定范围内含水量升高，细胞呼吸增强；种子晒干除去自由水，抑制呼吸便于长期储存。

4. CO₂浓度：环境高CO₂会抑制细胞呼吸，密闭储藏可以适当提升CO₂浓度。

六、细胞呼吸原理在生产生活中的应用

1. 农田松土：增加土壤氧气含量，促进植物根部有氧呼吸，防止无氧呼吸产生酒精造成烂根。

2. 酿酒：密闭环境，酵母菌无氧呼吸产生酒精。

3. 酸奶制作：乳酸菌无氧呼吸产生乳酸。

4. 粮食晒干储存：减少自由水，降低细胞呼吸，减少有机物损耗。

5. 果蔬保鲜：零上低温、低氧、适宜湿度，抑制呼吸，防止冻伤失水。

高频易错清单

1. ❌误区：有氧呼吸全部过程在线粒体进行。

✅正解：第一阶段发生在细胞质基质；原核无线粒体依旧可以进行有氧呼吸。

2. ❌误区：植物无氧呼吸产物都是酒精和二氧化碳。

✅正解：马铃薯块茎、甜菜块根无氧呼吸产生乳酸。

3. ❌误区：无氧呼吸第二阶段生成ATP。

✅正解：无氧呼吸仅第一阶段产生少量ATP。

4. ❌误区：果蔬储藏选择无氧环境。

✅正解：低氧环境，总呼吸最弱；无氧会酒精中毒腐烂。

5. ❌误区：人体剧烈运动，体内CO₂来自有氧和无氧呼吸。

✅正解：人无氧呼吸产乳酸，不产生CO₂，CO₂全部来自有氧呼吸。

随堂真题简答

题目：农田需要定期松土，请结合细胞呼吸知识说明松土的意义。

参考答案：松土提高土壤含氧量，促进植物根细胞的有氧呼吸，为根吸收矿质元素主动运输过程提供充足能量；同时抑制根部无氧呼吸，避免无氧呼吸产生酒精，造成烂根。

写完这道简答题，红婵儿在草稿纸上把有氧呼吸三阶段流程重新默写一遍。细胞呼吸是代谢大题的基石，后面的光合作用会和细胞呼吸结合出题，属于高考生物重中之重，必须做到每一步物质、场所烂熟于心。

时空智者临别哲思：生命一边拆解旧物质获取能量，一边构筑新的结构延续自身。一呼一吸之间，便是生生不息的代谢轮回。

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