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第十讲　细胞呼吸
课标要求
核心素养
说明生物通过细胞呼吸将储存在有机物中的能量转化为生命活动可以利用的能量。
1.基于细胞呼吸过程中物质与能量的变化，形成物质与能量观。(生命观念)
2．通过细胞呼吸产生CO2的曲线模型分析，理解影响细胞呼吸的因素。(科学思维)
3．通过探究细胞呼吸方式的实验，形成对生物学问题进行初步探究的能力。(科学探究)
一、细胞呼吸的方式和过程
1.细胞呼吸
（1）概念：
是指有机物在细胞内经过一系列的 ，生成二氧化碳或其他产物，释放出能量并生成 的过程。
氧化分解
ATP
（2）实质：
细胞内有机物的氧化分解，并释放能量。
（3）类型：
依据是否有O2参与
有氧呼吸（O2参与）
无氧呼吸（无O2参与）
2.有氧呼吸
考点一 细胞呼吸的方式及过程
主要场所是线粒体，而原核细胞在细胞质基质和细胞膜上进行
(1)概念：是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。
C6H12O6
2C3H4O3
酶
6CO2
4[H]
能量
少量ATP
热能
能量
少量ATP
热能
酶
6H2O
20[H]
12H2O
6O2
酶
能量
大量ATP
热能
线粒体
细胞质基质
②
①
③
考点一 细胞呼吸的方式及过程
有氧呼吸
场 所
反应物
产 物
释放能量
第一阶段
第二阶段
第三阶段
细胞质基质
线粒体基质
线粒体内膜
葡萄糖
丙酮酸 H2O
[H]、O2
丙酮酸、少量[H]、
CO2、
大量[H]、
少量
少量
H2O
大量
(2)过程
(3)写出有氧呼吸的总反应式，并标出各种元素的来源和去路
研究方法：
同位素标记法

(4)放能：1 mol葡萄糖释放的能量中有977.28 kJ左右的能量转移至_________中，其余能量则以热能形式散失。
ATP
3、无氧呼吸
（1）概念:是指细胞在没有_____的参与下,通过_________的催化作用,把葡萄糖等有机物分解成___________________,释放少量能量,生成少量ATP的过程。
（2）场所:全过程是在_____________中进行的。
（3）过程
氧
多种酶
不彻底的氧化产物
细胞质基质
不同生物无氧呼吸的第二阶段产物不同,其直接原因是：
根本原因是：
催化反应的酶不同
是控制酶合成的基因不同。
②产物为乳酸：C6H12O6 酶 ____________________。
?
2C3H6O3＋少量能量
（4）反应式
①产物为酒精：C6H12O6 酶 ____________________________。
?
2C2H5OH＋2CO2＋少量能量
乳酸
酒精
呼吸方式
有氧呼吸
无氧呼吸
不同点
场所
线粒体（主）和细胞质基质
细胞质基质
氧气参与
需要
不需要
分解程度
彻底氧化分解
不彻底氧化分解
产物
CO2＋H2O
乳酸或酒精＋CO2
能量
热能（主）+ATP中的化学能
乳酸/酒精中的化学能（主）
＋热能＋ATP中的化学能
ATP生成阶段
一、二、三阶段都产生
第一阶段
相同点
①第一阶段的过程和场所完全相同
②反应实质相同，都能氧化分解有机物，释放能量
5.细胞呼吸的意义：
①为生物体提供能量 ②生物体代谢的枢纽（详见P94)）。
4.有氧呼吸和无氧呼吸的异同点:
考点一 细胞呼吸的方式及过程
基础·精细梳理
6.细胞呼吸方式的判断
（1）判断细胞呼吸方式的三大依据
（2）“实验法”判断生物呼吸类型（以葡萄糖为底物）
装置
实验原理
（3）结果分析与判定
物理误差的校正
为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，设置下图所示的装置丙（除将装置中生物材料换为灭活的等量同种生物材料外，其余均与装置乙相同）。校对组与上述实验组的数据根据“同向相减，反向相加”的原则进行校正。
考点一 细胞呼吸的方式及过程
1）有氧呼吸的场所并非只是线粒体：真核细胞有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体；原核细胞无线粒体，有氧呼吸在细胞质中和细胞膜上进行。
2）葡萄糖分子不能直接进入线粒体被分解，必须在细胞质基质中分解为丙酮酸才能进入线粒体被分解。
3）无氧呼吸只在第一阶段产生ATP，第二阶段不产生ATP，还要消耗第一阶段产生的[H]。
4）人体内产生的CO2只能是有氧呼吸的产物，因为人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸，无CO2。
5）无氧呼吸有机物氧化分解不彻底，还有大量能量储存在乳酸或者酒精中。
6）CO2不是判断有氧呼吸是否发生的标志
关于细胞呼吸的5点说明
教材拓展
1. 呼吸作用和有机物的燃烧都是分解有机物释放能量的过程，不同的是________________________________________________________________________________________。
有氧呼吸是在温和的条件下进行的；有机物中的能量是逐步释放的；有一部分能量储存在ATP中
2. 线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，其在结构上与功能相适应的特点有___________________________________________________________________________________________________________________。
①线粒体具有内、外两层膜，内膜向内折叠形成嵴，扩大了内膜的表面积;②线粒体内膜和基质中含有许多与有氧呼吸有关的酶
3. 无氧呼吸中葡萄糖中能量的去向及释放能量的去向分别是
______________________________________________________________________________________。
大部分储存在酒精和乳酸中，少部分释放;释放的能量大部分以热能形式散失，少部分生成ATP
4．粮食储藏过程中有时会发生粮堆湿度增大现象，其原因是________________。
提示　种子有氧呼吸过程中产生了水。
5．如果是以脂肪为底物进行有氧呼吸，消耗O2的量要大于产生CO2的量，其原因是_________________________________________________________________。
提示　与葡萄糖相比，脂肪含C、H量高，因此有氧呼吸消耗O2的量大于产生CO2的量。
考点一 细胞呼吸的方式及过程
【典例1】下图表示生物体内的部分物质代谢过程。下列叙述正确的是( )。
B
A.在人体内，①②过程可在同一细胞中完成
B.在人体细胞的细胞质基质中含有③⑤过程所需的酶
C.在酵母菌体内，当④过程加强时，⑤过程会减弱
D.在生物细胞内发生的④过程不需要 H2O 的参与
?
【典例2】某研究小组利用检测气压变化的密闭装置来探究微生物的细胞呼吸，
实验设计如下。关闭活栓后， U 形管右侧液面高度变化反映瓶中气体体积变化，
实验开始时将右管液面高度调至参考点，实验中定时 记录右管液面高度相对于参
考点的变化（忽略其他原因引起的气体体积变化）。下列有关说法错误的是( )。
?
A.甲组右侧液面高度变化，表示微生物
细胞呼吸时 O2 的消耗量
B.乙组右侧液面高度变化，表示微生物
细胞呼吸时 CO2 释放量和 O2 消耗量之间
的差值
C.甲组右侧液面升高，乙组右侧液面高度不变，说明微生物可能只进行有氧呼吸
D.甲组右侧液面高度不变，乙组右侧液面高度下降，说明微生物进行乳酸发酵
?
D
3.(2020·山东卷,2)癌细胞即使在氧气供应充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP,这种现象称为“瓦堡效应”。下列说法错误的是（ ）
A.“瓦堡效应”导致癌细胞需要大量吸收葡萄糖
B.癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量ATP
C.癌细胞呼吸作用过程中丙酮酸主要在细胞质基质中被利用
D.消耗等量的葡萄糖,癌细胞呼吸作用产生的 NADH比正常细胞少
B
二、细胞呼吸的影响因素及其应用
考点三 细胞呼吸的影响因素及应用
基础·精细梳理
1.内部因素
2、外部因素
减
少有机物
抑
无
烂
制
氧呼吸
根死亡
温度、氧气浓度、二氧化碳浓度、水
①A点时，O2浓度为零，细胞进行无氧呼吸。
②O2浓度为0~10%时，随O2浓度的升高，无氧呼吸速率减慢；O2浓度为10%时，无氧呼吸停止。
③O2浓度为0~20%时，随O2浓度升高，有氧呼吸速率逐渐增强。
④随O2浓度的升高，细胞呼吸速率先减慢后加快，最后趋于稳定。
⑤O2浓度为5%左右时，细胞呼吸强度最弱。
抑制
教材延伸
1.水果、蔬菜和种子储藏条件有何异同点?____________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________。
水果、蔬菜和种子都需要在低温、低氧、高 CO2 浓度条件下储藏，但水果、蔬菜需要在适宜水分条件（一定湿度）下储藏且需要零上低温；种子需要在干燥条件下储藏
?
2.包扎伤口时，选用透气的消毒纱布或“创可贴”等敷料的优点是_________________
_______________________________________________。
为伤口创造了透气的环境，避免厌氧菌的繁殖，从而有利于伤口的痊愈
【典例】(2021·湖南高考)下列有关细胞呼吸原理应用的叙述，错误的是A．南方稻区早稻浸种后催芽过程中，常用40 ℃左右温水淋种并时常翻种，可以为种子的呼吸作用提供水分、适宜的温度和氧气
B．农作物种子入库贮藏时，在无氧和低温条件下呼吸速率降低，贮藏寿命显著延长
C．油料作物种子播种时宜浅播，原因是萌发时呼吸作用需要大量氧气
D．柑橘在塑料袋中密封保存，可以减少水分散失、降低呼吸速率，起到保鲜作用
B
(2022·广东卷)种子质量是农业生产的前提和保障。生产实践中常用 TTC
法检测种子活力， TTC （无色）进入活细胞后可被 [H] 还原成 TTF （红色）。大豆
充分吸胀后，取种胚浸于 0.5%TTC 溶液中， 30℃ 保温一段时间后部分种胚出现红
色。下列叙述正确的是( )。
?
A.该反应需要在光下进行 B. TTF 可在细胞质基质中生成
C. TTF 生成量与保温时间无关 D.不能用红色深浅判断种子活力高低
?
B
[2020·全国卷Ⅰ，30(1)]中耕是指作物生长期中，在植株之间去除杂草并进行松土的一项栽培措施，该栽培措施对作物的作用有______。(答出2点即可)。
提示　减少杂草对水分、矿质元素和光的竞争；增加土壤氧气含量，促进根系的呼吸作用
3．密封地窖能长时间储存水果、地瓜、马铃薯的原因是_________________。
提示　密封的地窖CO2浓度高，能够抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗
考点三 细胞呼吸的影响因素及应用
情境推理·探究
三、探究酵母菌细胞呼吸的方式
1.实验原理
溴麝香草
酚蓝
重铬酸钾
异养兼性厌氧型
怎样鉴定有无CO2产生？如何比较CO2产生的多少？怎样鉴定有无酒精产生？
①提出问题
②作出假设
③设计实验
④进行实验
⑤分析结果
⑥表达与交流
（酵母菌可以进行有氧呼吸和无氧呼吸吗？）
（酵母菌可以进行有氧呼吸和无氧呼吸）
设计
方案
预期结果
实验思路？
分别给酵母菌提供有氧和无氧的条件，一段时间后检测其产物是否含酒精或二氧化碳
无关变量:
细胞呼吸的条件
细胞呼吸的产物
有氧
无氧
影响实验结果的可变因素如温度、酵母菌活性
酒精、CO2
自变量:
因变量:
因变量
产生CO2的多少及是否生成酒精
两种呼吸方式及其产物
2.实验设计--对比实验
3．实验步骤
考点一 探究酵母菌细胞呼吸的方式
(1)配制酵母菌培养液(酵母菌＋葡萄糖溶液)
(2)检测CO2的产生，装置如图所示
使用前需煮沸，目的是灭菌，排除其他微生物呼吸作用的干扰
B瓶应封口放置一段时间后，在连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，这是为什么？
吸收空气中的CO2
C
D
CD也可以换成溴麝香草酚蓝溶液
(3)检测酒精的产生
自A、B瓶中各取2 mL酵母菌培养液的滤液，分别注入编号为1、2的两支干净的试管中→分别滴加0.5 mL溶有0.1 g重铬酸钾的浓硫酸溶液→振荡并观察溶液的颜色变化。
提醒　葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，因此，应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。
考点一 探究酵母菌细胞呼吸的方式
4．实现现象
条件
澄清石灰水的变化/出现变化的快慢
重铬酸钾的浓硫酸溶液
甲组(有氧)
乙组(无氧)
5．实验结论
(1)酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。
(2)酵母菌在有氧条件下产生CO2多且快，在无氧条件下进行细胞呼吸产生酒精和CO2。
变浑浊程度高/快
变浑浊程度低/慢
无变化
出现灰绿色
教材延伸
1.科学方法——对比实验
（1）对比实验与对照实验的关系：对比实验是设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素与实验对象的关系。对比实验一般不需要单独的对照组。高中生物学中的对比实验有很多，如探究某种酶的最适温度和 pH ，质壁分离实验中探究洋葱鳞片叶表皮细胞的细胞液的大致浓度等。
?
【拓展应用】探究光合作用产物氧气中氧原子是来自二氧化碳还是水，用同位素标
记法分成两组进行探究。请分析此实验是对比实验还是对照实验？______________
____。
此实验为对比实验
2.“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验所用的葡萄糖溶液需煮沸，目的是灭菌，排除
______________________对实验结果的干扰。
其他微生物的呼吸作用
3.葡萄糖能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，为防止对实验结果的干扰，正确的
做法是____________________________________________________。
将酵母菌的培养时间适当延长以消耗完培养液中的葡萄糖
1．(2021·广东卷，9改编)秸秆的纤维素经酶水解后可作为生产生物燃料乙醇的原料。生物兴趣小组利用自制的纤维素水解液(含5%葡萄糖)培养酵母菌并探究其细胞呼吸(下图)。下列叙述正确的是(　　)
A．培养开始时向甲瓶中加入重铬酸钾以
便检测乙醇生成
B．乙瓶的溶液由蓝色变成红色，表明
酵母菌已产生了CO2
C．甲瓶中葡萄糖浓度越大，产生的乙醇越多
D．实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量
考点一 探究酵母菌细胞呼吸的方式
4.(2018·天津卷，5)为探究酵母菌的呼吸方式，在连通CO2和O2传感器的100mL锥形瓶中，加入40mL活化酵母菌和60mL葡萄糖培养液，密封后在最适温度下培养。培养液中O2和CO2相对含量变化见下图。有关分析错误的是（　　）
　
A. t1→t2，酵母菌的有氧呼吸速率不断下降
B. t3时，培养液中葡萄糖的消耗速率比t1时快
C. 若降低10℃培养，O2相对含量达到稳定所需时间会缩短
D. 实验后的培养液滤液加入适量酸性重铬酸钾溶液后变成灰绿色
C
1.(2022·全国甲卷)线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所。研究发现，经常运动的
人肌细胞中线粒体数量通常比缺乏锻炼的人多。下列与线粒体有关的叙述，错误的
是( )。
A.有氧呼吸时细胞质基质和线粒体中都能产生ATP
B.线粒体内膜上的酶可以参与 [H] 和氧反应形成水的过程
C.线粒体中的丙酮酸分解成 CO2 和 [H] 的过程需要 O2 的直接参与
D.线粒体中的DNA能够通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成
?
C
高考真题回顾
2.(2022·山东卷)植物细胞内 10%?25% 的葡萄糖经过一系列反应，产生 NADPH 、
CO2 和多种中间产物，该过程称为磷酸戊糖途径。该途径的中间产物可进一步生成
氨基酸和核苷酸等。下列说法错误的是( )。
?
A.磷酸戊糖途径产生的 NADPH 与有氧呼吸产生的还原型辅酶不同
B.与有氧呼吸相比，葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量少
C.正常生理条件下，利用 ?14C 标记的葡萄糖可追踪磷酸戊糖途径中各产物的生成
D.受伤组织修复过程中所需要的原料可由该途径的中间产物转化生成
?
C
3.(2022·浙江卷)下列关于细胞呼吸的叙述，错误的是( )。
A.人体剧烈运动会导致骨骼肌细胞产生较多的乳酸
B.制作酸奶过程中乳酸菌可产生大量的丙酮酸和 CO2
C.梨果肉细胞无氧呼吸释放的能量一部分用于合成ATP
D.酵母菌的乙醇发酵过程中通入 O2 会影响乙醇的生成量
?
B
4.(2022·山东卷，改编)在有氧呼吸第三阶段，线粒体基质中
的还原型辅酶脱去氢并释放电子，电子经线粒体内膜最终传
递给 O2 ，电子传递过程中释放的能量驱动 H+ 从线粒体基质
移至内外膜间隙中，随后 H+ 经ATP合酶返回线粒体基质并促
使ATP合成，然后与接受了电子的 O2 结合生成水。为研究短
?
时低温对该阶段的影响，将长势相同的黄瓜幼苗在不同条件下处理，分组情况及结
果如图所示。已知 DNP 可使 H+ 进入线粒体基质时不经过ATP合酶。下列相关说法
错误的是( )。
?
A. 4℃ 时线粒体内膜上的电子传递受阻
B.与 25℃ 时相比， 4℃ 时有氧呼吸产热多
C.与 25℃ 时相比， 4℃ 时有氧呼吸消耗葡萄糖的量多
D. DNP 导致线粒体内外膜间隙中 H+ 浓度降低，生成的ATP减少
?
A
5.(2021·全国甲卷)某同学将酵母菌接种在马铃薯培养液中进行实验，不可能得到的
结果是( )。
A.该菌在有氧条件下能够繁殖
B.该菌在无氧呼吸的过程中无丙酮酸产生
C.该菌在无氧条件下能够产生乙醇
D.该菌在有氧和无氧条件下都能产生 CO2
?
B
[解析] 有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段完全相同，均是在酶的作用下将葡萄糖分解
形成丙酮酸、 [H] ，并产生少量ATP，B错误。
?
6.(2021·湖南卷)下列有关细胞呼吸原理应用的叙述，错误的是( )。
A.南方稻区早稻浸种后催芽过程中，常用 40℃ 左右温水淋种并时常翻种，可以为种
子的呼吸作用提供水分、适宜的温度和氧气
B.农作物种子入库储藏时，在无氧和低温条件下呼吸速率降低，储藏寿命显著延长
C.油料作物种子播种时宜浅播，原因是萌发时呼吸作用需要大量氧气
D.柑橘在塑料袋中密封保存，可以减少水分散失、降低呼吸速率，起到保鲜作用
?
B
7.(2021·湖北卷)采摘后的梨常温下易软化。果肉中的酚氧化酶与底物接触发生氧化
反应，逐渐褐变。密封条件下 4℃ 冷藏能延长梨的储藏期。下列叙述错误的是
( )。
?
A.常温下鲜梨含水量大，环境温度较高，呼吸代谢旺盛，不耐储藏
B.密封条件下，梨呼吸作用导致 O2 减少， CO2 增多，利于保鲜
C.冷藏时，梨细胞的自由水增多，导致各种代谢活动减缓
D.低温抑制了梨的酚氧化酶活性，果肉褐变减缓
?
C
8．(2021·重庆卷，21)人线粒体呼吸链受损可导致代谢物X的积累，由此引发多种疾病。动物实验发现，给呼吸链受损小鼠注射适量的酶A和酶B溶液，可发生如题图所示的代谢反应，从而降低线粒体呼吸链受损导致的危害。据图回答以下问题：
(1)呼吸链受损会导致________(填“有氧”或
“无氧”)呼吸异常，代谢物X是________________。
(2)过程⑤中酶B的名称为___________，使用它的
原因是_________________________________________________________________
______________________________________________。
重温真题 经典再现
有氧
乳酸(C3H6O3)
过氧化氢酶
催化过氧化氢的分解，避免过氧化氢对细胞的毒害
8．(2021·重庆卷，21)人线粒体呼吸链受损可导致代谢物X的积累，由此引发多种疾病。动物实验发现，给呼吸链受损小鼠注射适量的酶A和酶B溶液，可发生如题图所示的代谢反应，从而降低线粒体呼吸链受损导致的危害。据图回答以下问题：
(3)过程④将代谢物X消耗，对内环境稳态的作用
和意义是________________________________________________
______________________________________________。
重温真题 经典再现
避免代谢产物的积累，维持细胞内的pH，是机体进行正常生命活动的条件

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