有氧呼吸

发生的部位

有氧呼吸主要在细胞的线粒体中进行，这也是肌肉与肝脏等活跃细胞含许多线粒体的原因。

这一过程始于细胞质：葡萄糖先在称为糖酵解的阶段被分解为两个较小的三碳分子。这些分子随后进入线粒体，需要氧气的阶段在那里进行。

线粒体的内膜折叠成嵴，增大了表面积，以容纳执行最后能量释放反应的酶。无论植物还是动物，凡是含有线粒体的活细胞，只要有氧气便进行有氧呼吸。

输入与输出

• 输入：葡萄糖，在动物中由血液运送，在植物中由光合作用产生。
• 输入：氧气，通过气体交换摄入并运送到细胞。
• 输入：细胞质与线粒体中的酶，它们不会被消耗。
• 输出：二氧化碳，一种废气，在气体交换表面排出。
• 输出：水，细胞可以利用或排出。
• 输出：能量，转移到 ATP，部分以热的形式释放。
• 平衡方程式：C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + 能量。

步骤

1. 食物中的葡萄糖被送到细胞，并穿过细胞膜进入细胞。
2. 呼吸获得的氧气经血液到达细胞，扩散进入细胞质，再进入线粒体。
3. 在细胞质中，葡萄糖在糖酵解过程中被分解为两个三碳分子，释放少量 ATP。
4. 三碳分子进入线粒体并被进一步分解，释放二氧化碳。
5. 从葡萄糖碎片上脱下的氢沿着嵴上的载体传递，最后与氧气结合形成水。
6. 这一阶段释放的大量能量被转移到 ATP 供细胞使用。
7. 二氧化碳与水作为废物生成并被排出细胞。

为何重要及如何调控

有氧呼吸提供活细胞进行运动、生长、主动运输与维持体温所需的大部分能量。每分子葡萄糖，它释放的能量远多于无氧呼吸。

有氧呼吸的速率与细胞对 ATP 的需求相匹配。运动时，肌肉细胞消耗 ATP 更快，呼吸作用因此加速；这提高了对氧气与葡萄糖的需求以及二氧化碳的产出。

血液中二氧化碳的上升被大脑察觉，大脑提高呼吸频率与心率，使更多氧气被输送、多余的二氧化碳被排出。温度也影响速率，因为每个阶段都由酶催化，所以在寒冷条件下呼吸作用变慢，酶变性时则停止。

释放的能量并非全部变成 ATP。相当大一部分以热的形式释放，在哺乳类与鸟类中用于维持恒定体温。

这就是为什么用真空瓶装萌发种子的呼吸实验会显示温度上升。

如何考查

你可能被要求写文字方程式、比较有氧与无氧呼吸，或解释呼吸实验（如显示二氧化碳释放）的结果。

实验题常用萌发的种子或小动物放在装有石灰水或碳酸氢盐指示剂的烧瓶中，以显示二氧化碳的产生；或用装有温度计的保温瓶显示热的释放。你必须能指出对照组（煮过的种子）、解释为何种子要用消毒剂冲洗，并说出指示剂预期的变化。

要求写出部位、是否需氧、产物与释放能量多少的比较表，在结构题中十分常见。

常见误解

考试风格例题

题目。一名学生准备了两个真空瓶。

瓶 P 装有正在萌发的绿豆种子；瓶 Q 装有等质量、已煮沸后冷却的种子。两组种子都用消毒剂冲洗过，每个瓶的棉花塞上都插有一支温度计。

两天后，瓶 P 的温度上升，而瓶 Q 的温度保持不变。(a) 解释瓶 P 温度上升的原因。

(b) 说出瓶 Q 的作用。(c) 解释为何种子要用消毒剂冲洗。

参考答案。(a) 萌发的种子是活的，进行有氧呼吸，利用氧气分解葡萄糖。

释放的能量转移到 ATP，但其中一部分以热的形式散失，使隔热瓶内的空气升温。(b) 瓶 Q 是对照组：煮沸杀死种子并使其酶变性，因此不发生呼吸作用，任何温度变化都不可能来自种子本身。

(c) 消毒剂杀死种皮上的微生物，确保产生的热来自种子的呼吸作用，而不是细菌或真菌。

来源:SRC-DSKP-EN

常见问题