有氧呼吸使用氧气,释放大量能量。无氧呼吸不需要氧气,释放的能量较少。起始物质同样是葡萄糖,但产物会因条件和生物不同而不同。
这一课接在区分气体交换与呼吸作用之后,并引向呼吸作用实验数据。
有哪些模型?
下面是文字方程式。能量写在括号里,因为它是被释放的,而不是被制造出来的物质。
| 类型 | 文字方程式 |
|---|---|
| 有氧呼吸 | 葡萄糖 + 氧气 → 二氧化碳 + 水(+ 释放的能量) |
| 肌肉中的无氧呼吸 | 葡萄糖 → 乳酸(+ 较少的释放能量) |
| 酵母中的无氧呼吸 | 葡萄糖 → 乙醇 + 二氧化碳(+ 较少的释放能量) |
有氧模型配平的化学式是 C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O。数一数两边的原子来检查:两边都是 6 个 C、12 个 H 和 18 个 O。
“较少的能量”是什么意思?
有氧呼吸把葡萄糖完全分解,所以储存在葡萄糖里的化学能几乎全部被释放。无氧呼吸只把葡萄糖部分分解,所以大量能量仍然留在乳酸或乙醇里。每个葡萄糖分子释放的能量较少,但不需要氧气,释放得很快。
例题
一位学生冲刺跑 100 米,然后慢跑 20 分钟。用这些模型,解释两种情况下分别以哪种呼吸作用为主。这是对身体的简化模型。
步骤 1,冲刺:肌肉需要能量的速度非常快,氧气供应跟不上需求。所以肌肉细胞中有一部分呼吸作用是无氧的:葡萄糖 → 乳酸,并释放能量。
步骤 2,慢跑:需求较低而稳定,呼吸和循环可以供应足够的氧气。所以大部分呼吸作用是有氧的:葡萄糖 + 氧气 → 二氧化碳 + 水,并释放能量。
**步骤 3,比较能量:**有氧呼吸每个葡萄糖释放的能量更多,所以能支持更长时间的活动。
**步骤 4,冲刺之后:**学生还会用力呼吸一阵子。额外的氧气有助于分解积累的乳酸,有些大纲把这称为氧债(oxygen debt)。具体术语和深度请查看你的大纲。
**步骤 5,对比酵母:**在装有酵母和糖溶液的密封烧瓶里,酵母进行无氧呼吸。冒出的气泡是二氧化碳,液体中含有乙醇。
需要提防的错误
一个合理的错误是说无氧呼吸“不产生能量”,或者说肌肉的无氧呼吸产生乙醇。
错误答案:“无氧呼吸不产生能量,在肌肉中产生乙醇和二氧化碳。”
两个说法都不对:释放的能量较少,而肌肉产生的是乳酸。
改正:无氧呼吸释放的能量较少,并非没有,而且产物取决于生物的种类。备好一张三行的表,写产物前先核对物质和生物。
自我检测
1. 写出酵母无氧呼吸的文字方程式。
查看答案
葡萄糖 → 乙醇 + 二氧化碳(+ 释放的能量)
2. 说出肌肉中有氧与无氧呼吸的两点区别。
查看答案
有氧呼吸使用氧气,无氧呼吸不用。有氧生成二氧化碳和水,无氧生成乳酸。有氧每个葡萄糖释放的能量多得多。
3. 酵母发酵为什么对做面包有用?
查看答案
酵母在面团中进行无氧呼吸,产生二氧化碳。气体形成气泡,使面团发起来,乙醇则在烘烤时挥发。
接下来学什么?
现在用真实的数字来运用这些模型,见根据数据解读呼吸作用实验。综合练习对每个方程式也各有一题。
知道方程式,却在不熟悉的情境里卡住的学生,可以在线上一对一生物补习中和老师一起演练。