细胞呼吸，练习题

B, ATP 是细胞的即时能量货币；它在需要处被分解以释放能量，并利用呼吸作用的能量重新合成，而葡萄糖才是储存的燃料。

C, 有氧呼吸利用氧气把葡萄糖完全分解为二氧化碳与水并释放能量；选项 D 是反写的光合作用。

C, 糖酵解在每个细胞的细胞质中进行且不需要氧气；只有之后的有氧阶段才在线粒体内进行。

D, 富含能量的有氧阶段在线粒体内进行，因此能量需求高的细胞（如肌肉细胞）含有大量线粒体。

B, 酵母把葡萄糖发酵为乙醇与二氧化碳；乳酸是人体肌肉中的产物，而水只在有氧呼吸中生成。

B, 当氧气供应不足以满足需求时，肌肉细胞进行无氧呼吸，产生乳酸与少量能量。

B, 二氧化碳使石灰水变浑浊（像牛奶）；澄清的石灰水表示没有释放二氧化碳。

B, 煮沸的种子已死亡、不再呼吸，因此充当对照组，表明活装置中的任何变化都由呼吸作用引起。

B, 氧债是运动后吸入以分解积累乳酸的额外氧气，这正是运动停止后呼吸仍然沉重的原因。

C, 把葡萄糖完全分解为二氧化碳与水能释放其几乎全部化学能，而发酵会把大量能量锁在乙醇中。

• 操纵变量：试管的内容物（活种子、煮沸种子或玻璃珠）。
• 反应变量：石灰水是否变浑浊以及变浑浊的快慢。
• 试管 1（活种子）：石灰水变浑浊，因为呼吸中的种子释放二氧化碳。
• 试管 2（煮沸种子）：石灰水保持澄清，因为死亡的种子不呼吸。
• 试管 3（玻璃珠）：石灰水保持澄清，因为玻璃珠无生命、不呼吸，充当进一步的对照。
• 控制变量：例如温度、石灰水体积，或每支试管中材料的质量（任选其一）。

• 该过程是无氧呼吸（发酵）。
• 文字方程式：葡萄糖 → 乙醇 + 二氧化碳 + 能量。
• 现象 1：气泡通过石灰水，石灰水变浑浊，因为产生了二氧化碳。
• 现象 2：出现乙醇的气味，或随着能量释放溶液温度略微上升。
• 该气体是二氧化碳，凭石灰水变浑浊来鉴定。
• 使用温暖的温度是为了让酵母中的酶工作更快，提高发酵速率。

• 有氧呼吸释放大量能量并产生二氧化碳与水。
• 无氧呼吸只释放少量能量并产生乳酸。
• 氧债是身体在运动后分解积累乳酸所需的额外氧气。
• 比赛期间，氧气供应无法满足肌肉的需求，因此乳酸积累。
• 比赛结束后，呼吸保持又深又快，以吸入所需的额外氧气。
• 这些额外氧气用于分解积累的乳酸，偿还氧债。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。