细胞呼吸

呼吸作用容易与呼吸（换气）混淆，呼吸作用是细胞内以化学方式释放能量。

呼吸作用在每个细胞中都以相同方式开始：葡萄糖首先在细胞质中经糖酵解分解，释放少量能量。糖酵解产物之后的去向取决于氧气供应，若有氧气，它会进入线粒体进行释放更多能量的有氧阶段；若氧气不足，则会转化为乳酸（在人体中）或乙醇与二氧化碳（在酵母中）。

这一共同的第一步解释了为何厌氧生物即使完全没有氧气，仍能从葡萄糖中提取一些可用的能量，也说明之后能获得多少能量完全取决于线粒体中的有氧阶段能否继续进行。

由于试卷三常要求学生设计或解读一个关于呼吸作用的实验，本章也讲授如何以实际方法探究这个过程，用石灰水检测释放的二氧化碳、用温度计或隔热瓶检测释放的热量，或用呼吸计测量萌发种子或小型无脊椎动物所消耗的氧气量。 一份答得好的试卷三答案会写明应变量、自变量、至少一个控制变量，并准确描述石灰水、温度计读数或气体体积出现怎样的变化才算是阳性结果。

本章的内容标准

1. 7.1 通过细胞呼吸产生能量
2. 7.2 有氧呼吸
3. 7.3 发酵

关键概念

能量与 ATP

呼吸作用把储存在葡萄糖化学键中的能量转移到 ATP，一种作为细胞即时可用能量形式的小分子。ATP 在细胞任何需要能量的地方被分解，立即释放能量，然后利用呼吸作用提供的更多能量重新合成，因此细胞的能量供应从不短缺。

有氧呼吸

有氧呼吸利用氧气把葡萄糖完全分解，生成二氧化碳、水与大量能量：葡萄糖 + 氧气生成二氧化碳 + 水 + 能量。它主要在线粒体中进行，效率远高于任何无氧途径，这也是肌肉与肝脏等能量需求高的细胞含有特别多线粒体的原因。

人体无氧呼吸

剧烈运动时，若氧气供应无法满足肌肉的需求，人体细胞便进行无氧呼吸：葡萄糖生成乳酸 + 少量能量。乳酸在肌肉中积累，降低其 pH 值，并造成剧烈运动期间及运动后不久所感到的疲劳与抽筋。

酵母发酵

酵母细胞通过发酵进行无氧呼吸，把葡萄糖分解为乙醇与二氧化碳，同时释放少量能量：葡萄糖生成乙醇 + 二氧化碳 + 能量。这个反应被工业上加以利用，二氧化碳使面包面团在烘焙时膨胀，而乙醇则是啤酒与葡萄酒生产的基础。

比较

有氧呼吸每分子葡萄糖释放的能量远多于任何无氧途径，因为它把葡萄糖完全分解为二氧化碳与水，而不像无氧途径那样只部分分解为乳酸或乙醇，这两者仍含有大量尚未释放的化学能。

氧债

剧烈运动时，乳酸积累的速度快于其被清除的速度，从而产生氧债。运动停止后，呼吸与心跳速率仍保持较高，以便吸入额外氧气分解积累的乳酸，这也是剧烈短跑之后仍会持续喘气的原因。

呼吸作用发生的部位

每个细胞都以相同方式开始呼吸作用：糖酵解在细胞质中分解葡萄糖，无需氧气即可释放少量能量。若有氧气，糖酵解的产物便进入线粒体，在那里进行有氧阶段，释放出葡萄糖分子所含总能量中的大部分。

呼吸释放能量的用途

呼吸作用产生的 ATP 为生物体几乎所有活动提供动力，包括使肌肉收缩以产生运动、跨细胞膜的主动运输、生长期间蛋白质等大分子的生物合成、神经冲动的传导，以及为温血动物产生维持体温稳定所需的热量。

探究呼吸作用

呼吸作用通常通过检测其产物之一或测量其反应物之一来探究：把呼吸中的种子或生物体产生的气体通入石灰水，石灰水变浑浊即表示有二氧化碳；温度计或隔热瓶可检测萌发种子释放的热量；呼吸计则测量一段时间内消耗的氧气体积。

发酵的应用

酵母的发酵直接应用于食品工业：在烘焙中，产生的二氧化碳使面包面团膨胀并赋予面包质地；在酿造中，由糖产生的乙醇正是啤酒与葡萄酒中所含的酒精。这两种过程所依靠的，正是本章所讲授的同一条无氧途径。

本章如何考查

SPM 生物通过三张试卷评估。试卷一有40道客观题（40分），时长1小时15分钟；试卷二为100分，分 A、B、C 部分，时长2小时30分钟；试卷三是考查科学过程技能的实作卷。本章内容可能出现在其中任何一张，因此课程为试卷一训练记忆、为试卷二训练结构化作答。

常见考法

• 写出有氧与无氧呼吸的文字方程式，包括各途径正确的反应物与产物。
• 比较人体与酵母中的呼吸作用，包括各途径发生的部位及其限制因素。
• 解释呼吸或发酵的实验（试卷三），包括合适的对照组与预期结果。
• 解释如何用石灰水或温度计证明呼吸作用正在释放二氧化碳或热量。
• 从乳酸与氧债的角度解释剧烈运动为何导致肌肉疲劳与抽筋。
• 解读萌发或发酵期间氧气消耗量、二氧化碳产生量或释放热量的图表。

常见错误

学习本章

本章的过程

• 有氧呼吸
• 无氧呼吸
• 糖酵解

本章的实验

• 探究萌发种子的有氧呼吸
• 探究酵母菌的发酵作用

关键术语

细胞呼吸有氧呼吸无氧呼吸三磷酸腺苷（ATP）发酵

常见问题

来源:SRC-DSKP-EN, SRC-FORMAT