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第8讲 细胞呼吸
第三单元 细胞的能量供应和利用
课标要求 1.说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量
2.实验:探究酵母菌细胞呼吸的方式。

考点一 有氧呼吸与无氧呼吸
1. 有氧呼吸
(1)线粒体结构
嵴
表面积
酶
(2)有氧呼吸的过程与场所
细胞质基质
少量能量　
线粒体基质
少量能量
线粒体内膜　
大量能量
（合成2个ATP）
（合成2个ATP）
（合成28ATP）
【检测】①有氧呼吸过程中，水的利用发生在第 阶段，水的产生发生在第 阶段，氧的利用发生在第 阶段，CO2的产生发生在第 阶段。因此，CO2中的氧来自 ，生成物水中的氧来自 。
②有氧呼吸过程中在线粒体内进行的有第 阶段，释放能量最多的是第 阶段。
③有氧呼吸过程中能产生[H]的步骤有第 阶段，产生的[H]的作用是 。
二
三
三
二
葡萄糖和水
O2
二、三
三
一、二
与氧气结合形成水，并释放大量能量
(3)写出有氧呼吸总反应式(标出氧元素的来源与去向)。
(4)能量的释放与去向
①有氧呼吸 个阶段都释放能量，产生ATP。
②细胞呼吸释放的能量大部分以 形式散失，少部分转移到 中。
3
热能
ATP
1moL
C6H12O6
能量
(2870kJ)
大部分1892.72kJ以热能形式散失
(约66%)
小部分977.28kJ储存在ATP中
(约34%)
有氧 呼吸
2. 无氧呼吸
(1)场所: ____________。
(2)条件: 无氧和多种酶。
(3)过程
第一阶段: 与有氧呼吸__________完全相同。
第二阶段: 丙酮酸在不同酶的催化作用下，分解成______________，或转化成________。
细胞质基质
第一阶段　
CO2和酒精
乳酸
无氧呼吸的第二阶段不再释放能量。
(第二阶段为丙酮酸不彻底分解)
A.乳酸发酵
酶
2C3H6O3(乳酸)
B.酒精发酵
酶
2C2H5OH(酒精)
+2CO2
2C3H4O3+4[H]
2C3H4O3+4[H]
(4)无氧呼吸的总反应式：
C6H12O6
酶
2 C3H6O3
(乳酸)
+ 少量能量
如: 动物、乳酸菌、高等植物的某些器官(马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚细胞等)
C6H12O6
2 C2H5OH
(酒精)
+ 2CO2+少量能量
酶
如: 大多数植物、酵母菌
(5)不同生物无氧呼吸产物不同的直接原因和根本原因
乳酸
酒精
(5)无氧呼吸能量的释放与去向
①只在第一阶段释放少量能量，生成少量ATP。
②葡萄糖分子的大部分能量存留在酒精或乳酸中
1moL
C6H12O6
释放的能量
(196.65kJ)
大部分136.57kJ以热能形式散失
(约69%)
小部分61.08kJ储存在2ATP中
(约31%)
无氧 呼吸
3. 有氧呼吸与无氧呼吸的比较
项目 有氧呼吸 无氧呼吸
不同点 反应条件
呼吸场所
分解产物
物质变化
释放能量
需要O2、酶和适宜的温度
不需要O2，需要酶和适宜的温度
第一阶段在细胞质基质中，第二、三阶段在线粒体内
全过程都在细胞质基质中
CO2和H2O
CO2和酒精或乳酸
释放大量能量
释放少量能量
(1)C6H12O6 C2H5OH＋CO2(或C3H6O3)+ 少量能量；
(2)ADP＋Pi＋能量 ATP
酶
(1)C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+ 12H2O + 大量能量；(2)ADP＋Pi＋能量 ATP
酶
3. 有氧呼吸与无氧呼吸的比较
项目 有氧呼吸 无氧呼吸
特点
相互 联系 有机物彻底分解，能量完全释放
有机物没有彻底分解，能量没有完全释放
有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段反应完全相同，并且都在细胞质基质中进行。二者的实质都是氧化分解有机物、释放能量，形成ATP
【教材中的隐性知识】教材必修1 P93“相关信息”(改编)：细胞呼吸产生的[H]指的是什么？
还原型辅酶Ⅰ(NADH)。
4. 细胞呼吸中[H]和ATP的来源和去路:
来源 去路
[H] 有氧呼吸: 无氧呼吸: 有氧呼吸:
无氧呼吸:
ATP 有氧呼吸: 无氧呼吸:
C6H12O6和H2O
C6H12O6
与O2结合生成水
还原丙酮酸
三个阶段都产生
只在第一阶段产生
用于生命活动
【素养新命题——突破长句问答】细胞呼吸是否只是为生命活动提供能量？举例说明。
细胞呼吸还是生物体代谢的枢纽。蛋白质、糖类和脂质的代谢，都可以通过细胞呼吸过程联系起来。如细胞呼吸过程中的丙酮酸等中间产物，可以转化为甘油、氨基酸等物质。
不是
【素养新命题——突破长句问答】细胞呼吸是否只是为生命活动提供能量？举例说明。
细胞呼吸还是生物体代谢的枢纽。蛋白质、糖类和脂质的代谢，都可以通过细胞呼吸过程联系起来。如细胞呼吸过程中的丙酮酸等中间产物，可以转化为甘油、氨基酸等物质。
不是
【教材中的隐性知识】教材必修1 P93“相关信息”(改编)：细胞呼吸产生的[H]指的是什么？
还原型辅酶Ⅰ(NADH)。
【特别提醒】
(2)水稻等植物长期水淹后烂根的原因是:
(3)有氧呼吸与无氧呼吸产物最大的区别是:
(4)真核生物细胞并非都能进行有氧呼吸，
无氧呼吸产生的酒精对细胞有毒害作用。
有氧呼吸有水生成，而无氧呼吸无水生成。
如蛔虫细胞、哺乳动物成熟的红细胞只能进行无氧呼吸。
(1)人在剧烈运动和静息状态下CO2产生量与O2吸收量大小关系是否相同？CO2产生场所有无变化？为什么？
相同。
无变化。
因为人在无氧呼吸时不产生CO2，
只有有氧呼吸时在线粒体基质中产生CO2。
(5)原核生物无线粒体，但有些原核生物仍可进行有氧呼吸，如蓝细菌、硝化细菌等，为什么？
(6)人和动物细胞呼吸产生CO2的场所是 ；酵母菌细胞呼吸产生CO2的场所是 。
(7)有氧呼吸的底物主要是葡萄糖，但脂肪、蛋白质等也可作底物进行细胞呼吸。
因为其细胞中含有与有氧呼吸有关的酶。
线粒体
线粒体和细胞质基质
当脂肪作为底物时，因为含C、H比例比较高，单位质量的耗氧量多，因此吸收的O2量大于产生的CO2量。
底物是葡萄糖，有氧呼吸消耗的O2量才等于产生的CO2量。
【思考】葡萄糖为什么必须分解成丙酮酸后才能进行有氧呼吸的第二、三阶段？
(即葡萄糖不能进入线粒体的原因)
因为线粒体膜上不含有运输葡萄糖的载体蛋白，葡萄糖不能进入线粒体；
或者线粒体内没有催化葡萄糖分解的酶
【检测】判断正误
(1)植物在黑暗中可进行有氧呼吸也可进行无氧呼吸。(　　)
(2)有氧和无氧时，酵母菌呼吸作用产物不完全相同。(　　)
(3)肺炎链球菌无线粒体，但能进行有氧呼吸。(　　)
(4)葡萄糖氧化分解为丙酮酸只发生在细胞的有氧呼吸过程中。(　　)
(5)有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水。(　　)
(6)人体在剧烈运动时所需的能量由乳酸分解提供。(　　)
√
√
√
×
×
×
×
也可发生在细胞的无氧呼吸过程中
线粒体内膜
由葡萄糖分解提供, 而乳酸不能再分解供能
考点二 细胞呼吸方式的判断及相关计算
1.判断细胞呼吸方式的三大依据
有氧
有氧
无氧
产生乳酸
1.判断细胞呼吸方式的三大依据
无氧呼吸
脂质
2. “实验法”判断生物呼吸类型（以葡萄糖为底物）
(1)装置
(2)实验原理
NaOH溶液的作用是
，红墨水滴移动的距离代表:
。
吸收细胞呼吸产生的CO2
细胞呼吸吸收O2的量
(2)实验原理
红墨水滴移动的距离代表:
细胞呼吸产生CO2的量与吸收O2的量的差值
【(若以葡萄糖为底物)即无氧呼吸产生的CO2量】
(3)结果分析与判定
①若甲组液滴_____，乙组液滴_____，则种子只进行以葡萄糖为底物的有氧呼吸或同时伴随产生 的无氧呼吸；
②若甲组液滴_____，乙组液滴_____，则种子只进行了无氧呼吸；
左移
不动
不动
右移
乳酸
(3)结果分析与判定
③若甲组液滴_____，乙组液滴______，则种子中既进行有氧呼吸又进行产生酒精的无氧呼吸；
④若甲组液滴_____，乙组液滴______，则种子进行了以脂肪等非糖物质的为底物的有氧呼吸。
左移
右移
左移
左移
(3)结果分析与判定
⑤若甲组液滴_____，乙组液滴______，则只进行产生乳酸的
无氧呼吸；
不动
不动
(4)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, 要设置校对组。
①当只有甲或乙一套装置时，除将装置中生物材料换为杀死的等量同种生物材料外, 其余均与装置甲或乙相同)。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。
(4)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, 要设置校对组。
①当只有甲或乙一套装置时，除将装置中生物材料换为杀死的等量同种生物材料外, 其余均与装置甲或乙相同)。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。
②当只有甲、乙两套装置同时存在时，除将装置中生物材料换为杀死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。
活塞
有色液滴
橡皮塞
刻度管
容器
20%NaOH5mL
消毒的
鲜樱桃
测定呼吸速率装置图
【检测】上图是一种可测定呼吸速率的密闭系统装置。
（1）关闭活塞，在适宜温度下，30分钟后，
读取有色液滴向 (左/右)移动的距离。
（2）为了使测得的有色液滴移动数值更准确，必须进
行校正。校正装置的容器和小瓶中应分别放
入 、
。
左
与实验组等量消毒的无活力(如煮熟)的樱桃
与实验组等量的20%NaOH
【检测】为了使测得的有色液滴移动数值更准确，必须进
行校正。校正装置的容器和小瓶中应分别放
入 、
。
与实验组等量消毒的无活力(如煮熟)的种子
与装置乙等量的蒸馏水
3. 细胞呼吸相关的计算
(1)反应式
①有氧呼吸: 能量。
②无氧呼吸: （酒精） 少量能量； （乳酸） 少量能量。
(2)相关物质间量的比例关系(说明: 以葡萄糖为底物,此处的量指物质的量)
①有氧呼吸时, 。
②无氧呼吸时, : 酒精 或葡萄糖:乳酸 。
A.若产生的CO2与酒精的分子数相等，则细胞只进行无氧呼吸
B.若细胞只进行有氧呼吸，则吸收O2的分子数与释放CO2的分子数相等
C.若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸，则无O2吸收也无CO2释放
D.若细胞同时进行有氧和无氧呼吸，则吸收O2的分子数比释放CO2的多
【检测】(2022·安徽合肥二模)种子贮藏过程中需要控制呼吸作用以减少有机物的消耗。若作物种子呼吸作用所利用的物质是淀粉分解产生的葡萄糖，下列关于种子呼吸作用的叙述，错误的是( )
D
D项: 若细胞同时进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸，则吸收O2的分子数等于释放CO2的分子数；若同时进行有氧呼吸和产酒精的无氧呼吸，则吸收O2的分子数比释放CO2的少。
【检测】有一瓶混有酵母菌的葡萄糖培养液，当通入不同浓度的氧气时，其产生的C2H5OH和CO2的量如表所示。通过对表中数据分析，可得出的结论是(　　)
A.a 浓度时，酵母菌有氧呼吸速率等于无氧呼吸速率
B.b 浓度时，酵母菌有氧呼吸速率大于无氧呼吸速率
C.c 浓度时，有50%的葡萄糖用于酵母菌的酒精发酵
D.d 浓度时，酵母菌只进行有氧呼吸未进行无氧呼吸
氧浓度/% a b c d
产生CO2的量 9 mol 12.5 mol 15 mol 30 mol
产生酒精的量 9 mol 6.5 mol 6 mol 0 mol
D
酵母菌只进行无氧呼吸
C项: c浓度时,有6÷2＝3(mol)葡萄糖用于无氧呼吸,有(15－6)÷6＝1.5(mol)葡萄糖用于有氧呼吸,故用于酒精发酵的葡萄糖约占66.7%，
B项: b 浓度时，有6.5÷2＝3.25(mol)葡萄糖用于无氧呼吸，有(12.5－6.5)÷6＝1(mol)葡萄糖用于有氧呼吸，酵母菌有氧呼吸速率小于无氧呼吸速率。
呼吸速率一般用葡萄糖的消耗量来表示。
考点三 影响细胞呼吸的因素及应用
1.温度
一. 影响细胞呼吸的外部因素分析
通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸速率。
①影响原理:
a
●
a点:
所对应的温度为最适温度
此时细胞呼吸最强。
③应用:
在生产实践上利用低温(0℃以上低温)贮藏蔬菜和水果；
在大棚蔬菜栽培中夜间适当降温，以减少有机物的消耗，提高产量。
②坐标曲线:
2. O2浓度
(1)对于无氧呼吸: 随氧气浓度增加而受抑制, 氧气浓度越高, 抑制作用越强, 氧气浓度达到一定值时,被完全抑制,如图1所示：
(2)对于有氧呼吸: 氧气是有氧呼吸的原料之一, 在一定范围内, 随着氧气浓度的增加, 有氧呼吸速率增强, 但当氧气浓度增加到一定值时,有氧呼吸速率不再增加。如图2所示:
①影响原理:
②坐标曲线:
影响呼吸的类型和强度
温度和酶等
①O2浓度=0时，
只进行无氧呼吸。
②0同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。
③O2浓度≥10%时，
只进行有氧呼吸。
④O2浓度=5%时，
细胞呼吸最弱。
③应用:
F点对应的O2浓度, 有机物的消耗最少, 因此常利用适当降低O2浓度抑制细胞呼吸、减少有机物消耗这一原理来延长蔬菜、水果的保鲜时间。
F
【检测】如图表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下CO2释放量和O2吸收量的变化,请据图回答:
(1)判断细呼吸的方式:
①氧气浓度为B时 。
②氧气浓度为B到G(不包括B点和G点)时: 。
只有无氧呼吸
有氧呼吸和无氧呼吸同时进行
只有有氧呼吸
③氧气浓度大于G(包括G点)时 。
(2)绿色区域代表的含义是: 。
不同氧气浓度下无氧呼吸的强度
【检测】甲、乙两图都表示某植物的非绿色器官CO2释放量和O2吸收量的变化。相关叙述不正确的是(　　)
无
有
有无同时进行
无
有
有无同时进行
A.甲图中氧浓度为a时的情况对应于乙图中的A点
B.甲图中氧浓度为b时的情况对应于乙图中的CD段
C.甲图的a、b、c、d中c对应的氧浓度最适合贮藏植物器官
D.甲图中氧浓度为d时没有酒精产生
B
AC段
呼吸商(RQ)可作为描述细胞呼吸过程中O2供应状态的一种指标；RQ＝放出的CO2量/吸收的O2量。
拓展: 依据呼吸商(RQ)来判断细胞呼吸方式
(1)若RQ>1，表明CO2释放量 O2吸收量，应为什么呼吸类型？
(2)若RQ＝1，则细胞进行 ，可能存在产物为 的
无氧呼吸且呼吸底物为 。
(3)若RQ<1，则细胞中O2吸收量 CO2释放量，表明此时呼吸底物可能有 。
应为无氧呼吸、有氧呼吸并存，且无氧呼吸也产生CO2。
>
有氧呼吸
乳酸
葡萄糖
大于
“脂质”(因脂质氧化分解时耗氧量较大)
【检测】(呼吸商类)(2021·河南洛阳一模)呼吸商(RQ＝放出的CO2量/吸收的O2量)可作为描述细胞呼吸过程中氧气供应状态的一种指标。下图是酵母菌氧化分解葡萄糖过程中氧分压与呼吸商的关系。以下叙述中，正确的是(　　)
D.C点以后，细胞呼吸强度不再随氧分压的变化而变化
B
A项: 呼吸商越大，细胞有氧呼吸越弱，无氧呼吸越强
C点是只进行有氧呼吸的最低氧分压点，不是呼吸作用最弱的点
C点以后细胞呼吸强度在一定的范围内会随氧分压变化而变化
A.呼吸商越大，细胞有氧呼吸越强，无氧呼吸越弱
B.B点有氧呼吸的强度大于A点有氧呼吸的强度
C.为了减少有机物的损耗，最好将氧分压调至C点
3. CO2浓度
①影响原理:
②坐标曲线:
高浓度的CO2对细胞呼吸有明显的抑制效应
③应用:
在蔬菜和水果保鲜中,增加CO2浓度可抑制细胞呼吸,减少有机物的消耗，可提高蔬菜和水果的保鲜效果。
4. 水分
①影响原理:
②坐标曲线:
自由水含量较高时呼吸旺盛
③应用:
贮藏作物种子时，将种子风干，以减弱细胞呼吸，减少有机物的消耗；贮藏蔬菜和水果时，要保持一定湿度。
思考: 水果、蔬菜和种子储存条件有何不同？
水果、蔬菜需要低温(零上)、低氧、高CO2浓度、适宜水分条件下储存；
种子需要低温、低氧、高CO2浓度、干燥条件储存
2.细胞呼吸原理的应用
(1)包扎伤口应选用透气的敷料，抑制破伤风杆菌的无氧呼吸。
(2)提倡慢跑等有氧运动使细胞进行有氧呼吸，避免肌细胞产生大量乳酸。
(3)及时松土有利于植物根系生长。
(4)稻田定期排水有利于根系有氧呼吸，防止幼根因缺氧变黑、腐烂。
【检测】下列各项应用中,不是利用细胞呼吸原理的是(　　)
A.储存种子
B.中耕松土
C.糖渍、盐渍食品
D.用透气的消毒纱布包扎伤口
糖渍、盐渍食品主要是利用渗透作用的原理
C
【检测】(2021·河北卷)《齐民要术》中记载了利用荫坑贮存葡萄的方法(如
图)。目前我国果蔬主产区普遍使用大型封闭式气调冷藏库(充入氮气替换部
分空气)，延长了果蔬保鲜时间，增加了农民收益。下列叙述错误的是(　 　)
A. 荫坑和气调冷藏库环境减缓了果蔬中营养
成分和风味物质的分解
B. 荫坑和气调冷藏库贮存的果蔬，有氧呼吸中
不需要氧气参与的第一、二阶段正常进行，
第三阶段受到抑制
C. 气调冷藏库中的低温可以降低细胞质基质和线粒体中酶的活性
D. 气调冷藏库配备的气体过滤装置及时清除乙烯，可延长果蔬保鲜时间
B
B项: 荫坑和气调冷藏库环境中温度低(抑制了酶活性)、第一、二阶段也会被抑制; 缺O2,有氧呼吸第三阶段受到抑制
1. 实验原理
(1)酵母菌细胞呼吸的方式
酵母菌为 型微生物，其细胞呼吸方式为 。
(2)细胞呼吸产物的检测
②酒精的检测:
在 条件下，橙色的 溶液会与酒精发生化学反应，变成 。
兼性厌氧
有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸
酸性
重铬酸钾
灰绿色
考点四 探究酵母菌细胞呼吸的方式
2. 实验步骤
(1)配制酵母菌培养液
①葡萄糖溶液煮沸的目的:
加热杀死杂菌；排出葡萄糖溶液中溶解的氧气。
②葡萄糖溶液煮沸后冷却的目的:
防止酵母菌体在高温下死亡。
(2)设计对比实验
①图甲中空气先通过NaOH溶液的目的是:
让酵母菌将瓶中氧气耗尽，保证通入澄清石灰水的是无氧呼吸产生的CO2。
吸收CO2，保证通入酵母菌培养液中的气体不含CO2，避免对实验结果的干扰。
②图乙中B瓶先密封放置一段时间后，再连通盛澄清石灰水的锥形瓶的目的是:
3.产物检测与实验现象
4.实验结论
酵母菌在有氧条件下进行 ，产生大量的 ，在无氧条件下进行 ，无氧呼吸的产物有 和 。
有氧呼吸
CO2和水
无氧呼吸
酒精
CO2
条件 澄清石灰水的变化/ 出现变化的快慢 重铬酸钾—
浓硫酸溶液
甲组（有氧） 无变化
乙组（无氧） 出现_________
灰绿色
变混浊程度高/快
变混浊程度低/慢
【深挖教材】
1. 实验设计需遵循对照原则，此实验为何不设置对照组？
此实验为对比实验，对比实验不设对照组，而是通过有氧和无氧条件下的两个实验组相互对照得出实验结论。
2.若通过比较两装置相同时间内溴麝香草酚蓝溶液的颜色变化,能否判断酵母菌的呼吸方式
能
有氧呼吸比无氧呼吸产生更多的CO2,可使溴麝香草酚蓝溶液的颜色由蓝变绿再变黄的时间短于无氧呼吸所需的时间。
3.由于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。
【检测】如图是某研究性学习小组为了探究酵母菌的细胞呼吸类型而设计的实验装置(酵母菌利用葡萄糖作为能源物质)，下列有关实验装置和结果的分析，错误的是(　　)
C. 用水代替NaOH溶液设置装置2，如果装置1中液滴左移，装置2中液滴右移，说明酵母菌既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸
D. 用水代替NaOH溶液设置装置2，装置2中液滴可能向左移
A. 通过装置1仅仅能探究出酵母菌是否进行有氧呼吸
B. 用水代替NaOH溶液设置装置2，通过装置2液滴的移动情况可以探究出酵母菌是否进行无氧呼吸
D
【检测】判断正误
(1)在酸性条件下，乙醇可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄。(　　)
(2)在探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中可依据澄清石灰水是否变混浊判断细胞呼吸的方式。(　　)
(3)探究细胞呼吸方式的实验中可用绿色植物代替萌发的种子。(　　)
(4)探究酵母菌呼吸方式过程中，将装有酵母菌培养液的锥形瓶连接后即可进行实验。(　　)
×
×
√
×
CO2
混浊程度
无氧呼吸时，先密封放置一段时间
【检测】某兴趣小组在室温下进行了酵母菌无氧呼吸的探究实验(如图)。下列分析错误的是(　 )
A. 滴管中冒出气泡是反应产生CO2的结果
B. 试管中加水的主要目的是制造无氧环境
C. 若试管中的水换成冷水，气泡释放速率下降
D. 被分解的葡萄糖中的能量
一部分转移至ATP，其余的
存留在酒精中
D
以热能形式散失

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