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第3节ATP的主要来源——细胞呼吸
一、细胞呼吸
1．概念
有机物在细胞内经过一系列的①氧化分解，生成②二氧化碳或其他产物，释放出能量并生成③ATP的过程。
2．分类：④有氧呼吸和⑤无氧呼吸。对绝大多数生物来说，⑥有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式。
二、有氧呼吸
1．概念
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⑦彻底氧化分解，产生二氧化碳和⑧水，释放能量，生成许多ATP的过程。
2．过程
(1)第一阶段
1分子葡萄糖→⑨_2分子丙酮酸⑩[H]、少量能量(场所：细胞质基质)
(2)第二阶段
丙酮酸和 水→CO2＋ [H]＋ 少量能量(场所： 线粒体基质)
(3)第三阶段
[H]＋ 氧→水＋能量(场所： 线粒体内膜)
3.反应式：。
4．1moL萄糖彻底氧化分解共释放能量2870kJ，有1161kJ左右的能量储存在ATP中，其余能量以热能的形式散失掉了。
三、无氧呼吸
1．概念：在无氧的环境中，细胞通过酶的作用，把葡萄糖等有机物不彻底的氧化分解，产生二氧化碳、酒精或乳酸，并释放能量的过程。
2．过程
(1)第一阶段
与有氧呼吸的第一阶段完全相同。
(2)第二阶段
丙酮酸→酒精和二氧化碳，或者转化为乳酸。
3．类型
(1)酒精发酵反应式：。
(2)乳酸发酵反应式：。
有氧呼吸和无氧呼吸的区别与联系
1．有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解
图5－3－1
2．过程分析
(1)无氧呼吸的第二阶段是第一阶段产生的[H]将丙酮酸还原为C2H5OH和CO2或乳酸的过程。
(2)有氧呼吸中H2O既是反应物，又是生成物，且生成的H2O中的氧全部来自于O2。
(3)有氧呼吸的三个阶段的共同产物是ATP，无氧呼吸只在第一阶段产生ATP。
(4)有氧呼吸、无氧呼吸全过程均需要不同的酶催化；不同生物的无氧呼吸的产物不同，其原因在于催化反应的酶不同。
(5)原核生物无线粒体，有些原核生物(如硝化细菌、蓝藻)仍可进行有氧呼吸。
(6)只能进行无氧呼吸的真核生物(如蛔虫)，其细胞内无线粒体。
【突破题1】(2011年潮州期末统考)细胞呼吸对生命活动意义重大，下面关于细胞呼吸的叙述正确的是( )
A．线粒体是有氧呼吸的主要场所，没有线粒体的细胞只能进行无氧呼吸
B．有叶绿体的细胞可以自行合成ATP，因此不需要细胞呼吸提供能量
C．酵母菌无氧呼吸产生AmolCO2，人在正常情况下消耗等量葡萄糖可形成3AmolCO2
D．细胞呼吸中有机物的分解必须有水和氧气的参与才能释放储存的能量
【解题指导】好氧细菌没有线粒体，但能进行有氧呼吸，其场所在细胞膜上进行；光合作用合成ATP的能量来源于光能，光合作用过程中需要消耗ATP，其ATP来源于呼吸作用产生的能量；在消耗等量葡萄糖时，无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2量的比值是1∶3；无氧呼吸不需要消耗氧气和水。
【答案】C
影响细胞呼吸的环境因素及其在实践中的应用
影响呼吸速率的主要因素是酶，由于呼吸作用是由一系列酶催化的化学反应，所以温度对呼吸作用有很大影响。一般植物在0℃及以下时呼吸作用很弱或停止，温度升高则呼吸作用加快，温度过高则呼吸作用减弱甚至停止。
外界因素 分析 应用 图解
温度 最适温度时，细胞呼吸最强；超过最适温度呼吸酶活性降低，甚至变性失活，细胞呼吸受抑制；低于最适温度酶活性下降，细胞呼吸受抑制 ①在低温下贮存蔬菜、水果②在大棚种植时，夜间适当降温(降低细胞呼吸，减少有机物的消耗)，提高产量
O2浓度 O2浓度低时，无氧呼吸占优势；随O2浓度增大，无氧呼吸逐渐被抑制，有氧呼吸不断加强；当O2浓度达到一定值后，随O2浓度增大，有氧呼吸不再加强(受呼吸酶数量、磷酸、ADP等因素的影响) ①利用适当降低O2浓度等能够抑制细胞呼吸、减少有机物消耗的原理来延长蔬菜、水果的保鲜时间②中耕松土增加根的有氧呼吸③在医疗上选用透气的消毒纱布等包扎伤口，可抑制厌氧病原菌的繁殖
含水量 在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，随含水量的减少而减慢 在作物种子储藏时，将种子风干，以减弱细胞呼吸，减少有机物的消耗
CO2浓度 从化学平衡的角度分析：CO2浓度增加，呼吸速率下降 蔬菜和水果的保鲜中，增加CO2浓度具有良好的保鲜效果
矿质元素 有些矿质元素是酶的激活剂，影响与细胞呼吸有关的酶的活性 合理施肥
【突破题2】图5－3－2是外界条件对植物细胞呼吸速率的影响曲线图。请据图分析回答：
图5－3－2
(1)从甲图中可知，细胞呼吸最旺盛时的温度在B点。AB段说明：在一定温度范围内，随着温度升高，细胞呼吸加快。温度的变化主要是影响酶的活性。
(2)乙图中曲线Ⅰ表示无氧吸类型。如果曲线Ⅱ描述的是水稻根细胞的呼吸，那么在DE段根细胞内积累的物质是酒精。曲线Ⅱ表示的生理过程所利用的有机物主要是葡萄糖。
【解题指导】甲图的细胞呼吸速率随温度的变化而变化，可了解其最适温度；乙图中的Ⅰ线是随氧浓度的增大细胞呼吸速率增大，说明此细胞是有氧呼吸类型，Ⅱ线与Ⅰ线相反，说明此细胞是无氧呼吸类型。
“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的实验
1．实验原理
(1)酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌，因此便于用来研究细胞呼吸的不同方式。
(2)CO2可使澄清石灰水变混浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。根据石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短，可以检测酵母菌培养液中CO2的产生情况。
(3)橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与乙醇(酒精)发生化学反应，变成灰绿色。
2．方法步骤
3.注意事项
(1)将装置甲连通橡皮球，让空气间断而持续地依次通过3个锥形瓶，既保证O2的充分供应，又使进入A瓶的空气先经过有NaOH的锥形瓶，除去空气中的CO2，保证第三个锥形瓶的澄清石灰水变浑浊是由酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。
(2)B瓶应封口放置一段时间，待酵母菌将B瓶中的氧消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水中。
【突破题3】图5－3－3是探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置。以下说法中不正确的是( )
图5－3－3
A．通过比较甲、乙两装置的实验结果可看出氧气条件对细胞呼吸的影响
B．可用溴麝香草酚蓝水溶液代替澄清的石灰水
C．装置乙中应让Ⅱ先放置一会再与Ⅲ连接
D．装置甲中NaOH的作用是吸收Ⅰ处的CO2
【解题指导】装置甲中NaOH的作用是吸收空气中的CO2，使进入Ⅰ处的空气不含CO2，保证了澄清石灰水变浑浊是因为酵母菌的有氧呼吸产生的。
【答案】D第二节　细胞的能量“通货”——ATP
ATP的主要来源——细胞呼吸
考点一 ATP与ADP的相互转化
1．ATP的结构
(1)ATP的结构式：
(2)相关物质的关系
[知识拓展]A代表含义的区别
2．ATP的形成途径
3．ATP合成与水解的比较
[知识拓展]由上表可看出，ATP和ADP的相互转化过程中，反应类型、反应所需酶以及能量的来源、去路和反应场所都不相同，因此ATP和ADP的相互转化不是可逆反应。但物质是可循环利用的。
4．典型图表曲线解读
如图表示某动物肌细胞中ATP产生量与O2供给量之间的关系曲线。
从图示可解读以下信息：
(1)A点表示在无氧的条件下，肌细胞可通过无氧呼吸分解有机物，产生少量的ATP。
(2)AB段表示随O2供应量逐渐增多，有氧呼吸明显加强，通过有氧呼吸分解有机物释放出的能量明显增多，ATP产量随之升高。
(3)BC段表示O2供给量超过一定范围，ATP的产量不再增加，因为有氧呼吸产生ATP的过程还受其他条件的限制，如酶、有机物、ADP、磷酸等。
1．(2011年葫芦岛联考)ATP是细胞内的能量“通货”，下列有关叙述中不正确的是(　　)
A．ATP可以水解，为细胞提供能量，实际上是指ATP分子中远离腺苷的高能磷酸键的水解
B．细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性
C．在ADP和ATP相互转化的过程中，能量的来源都是光合作用
D．主动运输、肌肉收缩、大脑思考的直接能源物质都是ATP
解析：ADP和ATP相互转化的过程中，能量的来源是光合作用或呼吸作用。
答案：C
2．在某细胞培养液中加入32P标记的磷酸分子，短时间内分离出细胞的ATP，发现其含量变化不大，但部分ATP的末端P已带上放射性标记，该现象不能说明 (　　)
A．ATP中远离A的P容易脱离
B．部分32P标记的ATP是重新合成的
C．ATP是细胞内的直接能源物质
D．该过程中ATP既有合成又有分解
解析：ATP在细胞内的含量虽很少，但作为生物体内的直接能源物质，ATP与ADP的转化是非常迅速的，所以加入32P标记的磷酸分子，短时间内分离出细胞的ATP，其含量变化虽不大，但部分ATP的末端P已带上放射性标记，由此可知A、B、D都能说明，但不能说明ATP是细胞内的直接能源物质。
答案：C
考点二 细胞呼吸的过程分析及影响因素
1．有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解
(1)有氧呼吸第一、二阶段产生的[H]用于第三阶段与O2结合生成水；无氧呼吸第一阶段产生的[H]用于第二阶段将丙酮酸还原为C2H5OH和CO2或乳酸。
(2)有氧呼吸中H2O既是反应物，又是生成物，且生成的H2O中的氧全部来自O2。
(3)不同生物无氧呼吸的产物不同，是由于催化反应的酶不同。
(4)有氧呼吸中各元素来源去路
2．有氧呼吸和无氧呼吸的比较
[知识拓展] (1)原核生物无线粒体，有些原核生物(如硝化细菌、蓝藻)仍可进行有氧呼吸。
(2)只能进行无氧呼吸的真核生物(如蛔虫)，其细胞内无线粒体。
(3)甜菜的块根、马铃薯的块茎、玉米的胚进行无氧呼吸时产生乳酸。
3．生物体内有机物氧化分解的总过程中，完全在线粒体内进行的是(　　)
B．丙酮酸和水形成CO2和[H]
D．丙酮酸转化成乳酸
解析：本题考查细胞呼吸的相关原理以及理解能力，分析判断能力等，除有氧呼吸的后两个阶段是在线粒体中完成以外，无氧呼吸全过程、有氧呼吸第一阶段均在细胞质基质中进行。据此分析可知，只有丙酮酸和水形成CO2和[H]是完全在线粒体中进行的。
答案：B
4．人体红细胞产生ATP的部位以及所用ATP的来源主要是利用(　　)
A．线粒体；葡萄糖进行有氧呼吸
B．细胞质基质；葡萄糖进行无氧呼吸
C．线粒体；乳酸进行无氧呼吸
D．细胞质基质；乳酸进行无氧呼吸
解析：人体红细胞具有携带和运输氧的功能，但人的红细胞内没有线粒体，不能进行有氧呼吸，只能进行无氧呼吸；红细胞由于没有线粒体，不能利用乳酸，只能通过葡萄糖酵解来提供能量。
答案：B
考点三 影响细胞呼吸的环境因素及应用
1．呼吸速率
是指单位数量的活体组织，在单位时间内分解有机物的速率。它是植物呼吸作用强弱的指标，一般以测定植物释放二氧化碳或吸收氧气的速率来衡量呼吸速率。
2．影响细胞呼吸的环境因素
(1)温度
①温度影响呼吸作用，主要是通过影响
呼吸酶的活性来实现的。呼吸速率与温
度的关系如图。
②生产上常用这一原理在低温下贮藏水果、蔬菜。在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降低温度，降低呼吸作用，减少有机物的消耗，提高产量。
(2)O2的浓度
①在O2浓度为零时只进行无氧呼吸；浓度为10%以下，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；浓度为10%以上，只进行有氧呼吸。(如图)
②生产中常利用降低氧的浓度抑制呼吸作用，减少有机物消耗这一原理来延长蔬菜、水果保鲜时间。
(3)CO2
CO2是呼吸作用的产物，对细胞呼吸有抑制作用，实验证明，在CO2浓度升高到1%～10%时，呼吸作用明显被抑制。(如右图)
(4)水
在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，随含水量的减少而减慢。当含水量过多时，呼吸速率减慢，甚至死亡。(如图)
应用：作物栽培中，合理灌溉。
5. (2011年黄浦质检)呼吸熵(RQ)＝呼吸作用释放的CO2量/吸收的O2量。右图是生物氧化分解葡萄糖过程中呼吸熵与氧分压的关系，以下叙述正确的是(　　)
A．呼吸熵越大，细胞呼吸产生的CO2越多
B．b点有氧呼吸强度大于a点
C．为延长水果的保存时间，最好将氧分压调至c点
D．c点以后细胞呼吸强度不随氧分压变化而变化
解析：由题图看出，呼吸熵越大，氧分压越小。a点主要进行无氧呼吸，b点既有无氧呼吸，也有有氧呼吸，因此，b点有氧呼吸强度大于a点。c点完全进行有氧呼吸，a点主要进行无氧呼吸，消耗葡萄糖都较多，为延长水果的保存时间，最好将氧分压调至b点，有氧呼吸和无氧呼吸都较弱。c点以后细胞呼吸强度仍会随氧分压增大而增强，但呼吸熵仍是1。
答案：B
6. (2011年泉州质检)稻田长期浸水，会导致水稻幼根变黑腐烂。测得水稻幼根从开始浸水到变黑腐烂时细胞呼吸速率的变化曲线如右图。下列叙述正确的是(　　)
A．Ⅰ阶段幼根细胞的有氧呼吸速率和无氧呼吸速率皆降低
B．Ⅱ阶段幼根细胞的有氧呼吸速率和无氧呼吸速率皆升高
C．Ⅲ阶段幼根因无氧呼吸的特有产物丙酮酸积累过多而变黑腐烂
D．从理论上讲，为避免幼根变黑腐烂，稻田宜在Ⅱ阶段前适时排水
解析：水稻幼根刚开始浸水时，即Ⅰ阶段时由于水中氧气的含量降低，有氧呼吸降低，有些细胞开始进行无氧呼吸，随着浸泡时间的延长，在Ⅱ阶段时，有氧呼吸越来越弱，而无氧呼吸强度不断增强，到Ⅲ阶段时，由于幼根无氧呼吸产物酒精的积累，使得幼根变黑腐烂，呼吸速率降低。
答案：D
探究细胞呼吸的方式
1．实验原理
(1)酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。酵母菌进行有氧呼吸能产生大量的CO2，在进行无氧呼吸时能产生酒精和CO2。
(2)CO2可使澄清的石灰水变混浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。根据石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短，可以检测酵母菌培养液中CO2的产生情况。
(3)橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下可与乙醇发生化学反应，变成灰绿色。
2．实验流程
3．实验中的关键步骤
(1)通入A瓶的空气中不能含有CO2，以保证使第三个锥形瓶中的澄清石灰水变混浊是由酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。
(2)B瓶应封口放置一段时间，待酵母菌将B瓶中的氧气消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水中。
[知识拓展]该实验为对比实验，有氧和无氧条件下的实验都为实验组。
7．如图是用以研究酵母菌呼吸作用的两实验装置。若在25 ℃室温的环境下做图中的实验，一小时后，两温度计的度数变化最可能的曲线图是(　　)
解析：装置甲中酵母菌进行有氧呼吸，装置乙中酵母菌进行无氧呼吸，有氧呼吸释放能量较无氧呼吸多。
答案：D
类型一 ATP与能量供应
下列有关ATP的叙述，正确的是(　　)
①人长时间剧烈运动时，骨骼肌细胞中每摩尔葡萄糖生成ATP的量与安静时相等
②若细胞内Na＋浓度偏高，为维持Na＋浓度的稳定，细胞消耗ATP的量增加
③人在寒冷时，肾上腺素和甲状腺激素分泌增多，细胞产生ATP的量增加
④人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡
A．①②　　　　　　　B．②③
C．③④ D．①④
【解析】　人长时间剧烈运动时，骨骼肌细胞中因缺氧进行无氧呼吸，而安静时进行有氧呼吸，氧化分解等摩尔葡萄糖，安静时生成的ATP量较多。细胞中ATP和ADP的含量少，人在饥饿时，两者的含量仍会达到动态平衡。Na＋进出细胞的方式是主动运输，主动运输要消耗能量。人在寒冷时，肾上腺素和甲状腺激素分泌增多，细胞代谢增强，促进细胞中ATP的量增加，以维持体温的恒定。
【答案】　B
类型二 细胞呼吸过程的分析
将酵母菌研磨成匀浆，离心后得上清液(细胞质基质)和沉淀物(含线粒体)，把等量的上清液、沉淀物和未曾离心的匀浆分别放入甲、乙、丙三个试管中，各加入等量葡萄糖溶液，然后置于隔绝空气的条件下。下列叙述正确的是(　　)
A．甲试管中最终产物为CO2和H2O
B．乙试管中不发生反应
C．丙试管中有大量的ATP产生
D．丙试管中无CO2产生
【解析】　由题干可获取的主要信息有①甲试管中含细胞质基质，乙试管中含有线粒体，丙试管中含有细胞质基质和线粒体，②三支试管均处于无氧环境，即只发生无氧呼吸。解答本题应先理解细胞呼吸每一阶段的场所及其反应式，再根据以上信息予以逐项分析。
酵母菌无氧呼吸的第一阶段是由葡萄糖生成丙酮酸，第二阶段是丙酮酸生成酒精和CO2，两个阶段的场所都是细胞质基质。甲试管中含有细胞质基质，可进行无氧呼吸生成酒精和CO2，但无氧呼吸不生成H2O，选项A错误；乙试管中只含线粒体，由于在无氧条件下，且葡萄糖不在线粒体发生反应，因此乙试管内不发生反应，选项B正确；丙试管中含有线粒体和细胞质基质，可发生无氧呼吸生成酒精和CO2，但只产生少量ATP，因此选项C、D错误。
【答案】　B
类型三 细胞呼吸曲线的分析
如图表示某种植物的非绿色器官在不同的氧浓度下O2吸收量和CO2生成量的变化，请据图回答：
(1)图中曲线QR区段CO2生成量急剧减少的主要原因是_______。
(2)________点的生物学含义是无氧呼吸消失点，由纵轴、CO2生成量和O2吸收量共同围成的面积所代表的生物学含义是________。
(3)在原图中绘出无氧呼吸产生的CO2随氧气浓度变化而变化的曲线。
(4)若图中的AB段与BC段的距离等长，说明此时有氧呼吸释放的CO2与无氧呼吸释放的CO2相比________(填“一样多”或“更多”或“更少”)，有氧呼吸消耗的葡萄糖量是无氧呼吸的________。
(5)在长途运输新鲜蔬菜时，常常向塑料袋中充入氮气，目的是______________。你认为氧浓度应调节到________点的对应浓度，更有利于蔬菜的运输，试说明理由：____________。
【解析】　本题以细胞呼吸的两种类型为核心命题点，考查了有氧呼吸、无氧呼吸随O2浓度变化的特点，综合考查了学生解读曲线、根据已知曲线画未知曲线的能力以及解决相关实际问题的能力。解题时应注意：Q点只进行无氧呼吸，P点只进行有氧呼吸，B点有氧呼吸、无氧呼吸释放的CO2量相等，R点释放的CO2量最少，此时有利于蔬菜运输。
【答案】　(1)氧气浓度增加，无氧呼吸受抑制
(2)P　氧浓度逐渐增大的过程中，无氧呼吸生成的CO2总量
(3)(所绘曲线应能表现下降趋势，并经过Q、B以及P点在x轴上的投影点)如图(点线)所示。
(4)一样多　1/3
(5)降低氧浓度，减少有机物的消耗　R　此时有氧呼吸强度较低，同时又抑制了无氧呼吸，蔬菜中的有机物消耗最少（2）过程
2.无氧呼吸
（1）反应式
（ⅰ）产生酒精的反应式为：
(11)_____________________________________________
（ⅱ）产生乳酸的反应式为：
(12)_____________________________________________
（2）过程：第一阶段与(13) __________完全相同。第二阶段的产物是(14)__________。其全过程都在(15)__________中进行。
自我校对
一、①氧化分解 ②CO2或其他产物 ③能量 ④ATP
二、①有氧呼吸 ②无氧呼吸 ③有氧呼吸
三、①兼性厌氧 ②溴麝香草酚蓝 ③由蓝变绿再变黄 ④重铬酸钾溶液 ⑤灰绿色
四、①C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量 ②细胞质基质 ③C6H12O6 丙酮酸+［H］ ④少量 ⑤线粒体基质 ⑥丙酮酸+H2O CO2+［Ｈ］ ⑦少量 ⑧线粒体内膜
⑨［H］+O2 —酶→H2O ⑩大量 （11）C6H12O6—酶→2C2H5OH+2CO2+少量能量 （12）C6H12O6—酶→2C3H6O3+少量能量 （13）有氧呼吸第一阶段 （14）酒精和CO2或乳酸 （15）细胞质基质
要点归纳探究
一、细胞呼吸的过程和种类
1.有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解
2.有氧呼吸与无氧呼吸的比较
特别提醒
（1）不同生物无氧呼吸产物不同，主要是因为细胞中所含的酶不同。
（2）原核生物无线粒体，但某些原核生物细胞基质中含有有氧呼吸的酶，细胞进行有氧呼吸，如蓝藻、硝化细菌。若细胞质中含有无氧呼吸的酶就进行无氧呼吸，如乳酸菌。
（3）成熟红细胞无线粒体，只进行无氧呼吸。
（4）只进行无氧呼吸的真核生物，如绦虫等，细胞内无线粒体。
走进高考1 （2010·全国新课标，2，6分）下列关于呼吸作用的叙述，正确的是（ ）
A.无氧呼吸的终产物是丙酮酸
B.有氧呼吸产生的[H] 在线粒体基质中与氧结合生成水
C.无氧呼吸不需要O2的参与，该过程最终有[H]的积累
D.质量相同时，脂肪比糖原有氧氧化释放的能量多
【解析】 无氧呼吸的最终产物是酒精和二氧化碳或者是乳酸。而丙酮酸是无氧呼吸和有氧呼吸第一阶段的共同产物；有氧呼吸产生的［H］在线粒体内膜上与氧结合生成水；无氧呼吸不需要O2参与，该过程中产生的［H］最终进到酒精或乳酸中，没有积累；质量相同时，脂肪比糖原有氧呼吸释放的能量多，产生的水多，消耗的O2也多，这与脂肪中的［H］与O的比值较高有关。
【答案】 D
二、影响呼吸作用的因素
1.呼吸速率
是指单位数量的活体组织，在单位时间内分解有机物的速率。它是植物呼吸作用强弱的指标，一般以测定植物释放二氧化碳或吸收氧气的速率来衡量呼吸速率。
2.影响因素
（1）影响细胞呼吸的内因：遗传→酶，表现：
①不同种类的植物呼吸速率不同，如旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。
②同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同，如幼苗、开花期呼吸速率升高，成熟期呼吸速率下降。
③同一植物的不同器官呼吸速率不同，如生殖器官大于营养器官。
（2）影响细胞呼吸的外界因素
走进高考2 （2009·广东生物，4，2分）利用地窖贮藏种子、果蔬在我国历史悠久。地窖中的CO2浓度较高，有利于（ ）
A.降低呼吸强度 B.降低水分吸收
C.促进果实成熟 D.促进光合作用
【解析】 贮藏种子和果蔬，主要是防止有机物被呼吸消耗，CO2是呼吸作用的产物，产物浓度高，使反应速率下降，降低呼吸强度。
【答案】 A
实验强化在平时
10.“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验
1.本实验的鉴定试剂及现象
2.实验过程
（1）配制酵母菌培养液。
（2）检测CO2的产生，装置如图所示：
（3）检测酒精的产生
自A、B中各取2 mL滤液分别注入编号为1、2的两支试管中→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。
3.实验现象
（1）甲、乙两装置中石灰水都变混浊，且甲中混浊程度高且快。
（2）2号试管中溶液由橙色变成灰绿色，1号试管不变色。
③上图甲装置中第一瓶加NaOH是为了吸收空气中CO2，排除干扰；乙装置B瓶先密封一段时间再连通澄清石灰水的锥形瓶，目的是先排除掉B瓶内空气，确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水中。
④该实验是对比实验不是对照实验，因为有氧和无氧条件下的实验都是实验组。
命题设计
例 （2009·福建高考）右图表示的
是测定保温桶内温度变化的实验装置。
某研究小组用该装置探究酵母菌在不同
条件下呼吸作用的情况。
材料用具：保温桶（500 mL）、温
度计、活性干酵母、质量浓度为0.1 g/mL
的葡萄糖溶液、棉花、石蜡油。
实验假设：酵母菌在有氧条件下呼吸作用比在无氧条件下呼吸作用放出的热量更多。
（4）实验预期：在适宜条件下实验，30分钟后记录实验结果，若装置A、B、C温度大小关系是：__________（用“<、=、>”表示），则假设成立。
【解析】 （1）本实验的自变量是氧气的有无，因变量是温度变化，其他变量是无关变量（控制变量），对于无关变量要控制其等量且适宜。（2）将C6H12O6溶液煮沸的目的是排除溶液中氧气的干扰，（3）本实验的自变量是呼吸作用的有无，因变量还是温度变化，因此除步骤二以外与B组完全相同。（4）有氧呼吸产生的热量最多，而没有呼吸作用的C组几乎不产生热量。
【答案】 （1）①不加入石蜡油 ②加入10 g活性干酵母 （2）去除溶液中氧气 自 （3）③加入240 mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液④不加入活性干酵母 （4）A>B>C
热点分析突破
类型一 呼吸过程中物质和能量变化
例1 （2011·江苏百校联考）下列图解表示真核细胞呼吸的部分过程，可以在细胞质基质中发生的是（ ）
A.①②③ B.②③④
C.①③④ D.①②④
【解析】 ①是有氧呼吸的后两个阶段，发生在线粒体中。②和③表示两种类型的无氧呼吸，均发生在细胞质基质中。④表示ATP的合成和利用，可以发生在细胞质基质中。
【答案】 B
类型二 呼吸作用类型的判断
例2 （2011·山东烟台模拟）如图所示是测定发芽种子的呼吸类型所用的装置（假设呼吸底物只有葡萄糖，并且不考虑外界条件的影响），下列有关说法中错误的是（ ）
甲装置 乙装置
【解析】 甲装置中的液体是NaOH，能将发芽种子产生的CO2吸收，所以着色液滴的移动只和O2体积的变化有关，如果着色液滴左移，则说明发芽种子进行了有氧呼吸，如果着色液滴不移动，说明发芽种子没有进行有氧呼吸。乙装置中的液体是蒸馏水，着色液滴的移动和O2的消耗量与CO2的产生量的差有关，如果发芽种子只进行有氧呼吸，则着色液滴不移动；如果着色液滴右移，则说明发芽种子同时进行了有氧呼吸和无氧呼吸或只进行了无氧呼吸。根据C项的结论，若“只进行有氧呼吸”，则甲装置着色液滴左移，与现象不符。
【答案】 C
【规律总结】 据CO2释放量和O2吸收量判断细胞呼吸状况（细胞呼吸的底物为葡萄糖）：
（1）无CO2释放和O2吸收时，细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸。
（2）不消耗O2，但产生CO2，细胞进行产生酒精的无氧呼吸。
（3）当CO2释放量等于O2消耗量时，细胞只进行有氧呼吸。
（4）当CO2释放量大于O2消耗量时，细胞同时进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸，此种情况下，判断哪种呼吸方式占优势，可如下分析：
（1）在t1~t2期间，瓶内O2含量的降低主要是由种子的__________引起的，A种子比B种子的呼吸速率__________，A、B种子释放CO2量的变化趋势是__________。
（2）在0~t1期间，广口瓶内的CO2有少量增加，主要原因可能是___________________________________________。
【解析】 本题考查细胞呼吸（有氧呼吸和无氧呼吸）过程中O2吸收量与CO2释放量的变化。在t1~t2期间，瓶内O2含量下降的主要原因是种子有氧呼吸对氧气的消耗。依图示，A种子呼吸速率较B种子快。在0~t1期间，O2含量没有减少，但仍有CO2释放，说明此过程中种子进行无氧呼吸。
【答案】 （1）有氧呼吸 快 先递增后递减
（2）种子的无氧呼吸产生了CO2
基础达标
1.（2010·杭州月考）下列关于细胞呼吸的叙述，不正确的是（ ）
A.哺乳动物成熟的红细胞具有运输氧气的功能，既能进行无氧呼吸，也能进行有氧呼吸
B.细胞呼吸的中间产物丙酮酸可以通过线粒体的双层膜进入线粒体基质
C.长跑时，人体产生的CO2是有氧呼吸的产物
D.引起破伤风的破伤风杆菌只能进行无氧呼吸，因此包扎伤口时选用透气的消毒纱布
答案 A
解析 当生物进行有氧呼吸时，丙酮酸要通过线粒体膜进入线粒体中彻底氧化分解；红细胞虽然具有运输氧的功能，但哺乳动物成熟的红细胞内没有线粒体，没有氧化酶，只能进行无氧呼吸；长跑为剧烈运动，进行有氧呼吸和无氧呼吸,但人体无氧呼吸的产物是乳酸，而不产生CO2；透气的消毒纱布使破伤风杆菌处于有氧的环境中，抑制其呼吸作用，从而抑制其繁殖。
2.（2011·佛山二检）在植物体的细胞中，葡萄糖分解为丙酮酸的反应（ ）
A.既可以在线粒体中进行，也可以在细胞质基质中进行
B.既可以在叶肉细胞中进行，也可以在根细胞中进行
C.只能在有氧条件下进行，不能在无氧条件下进行
D.只能在有光条件下进行，不能在无光条件下进行
答案 B
解析 葡萄糖分解为丙酮酸是呼吸作用的第一阶段，有氧呼吸和无氧呼吸都进行该过程，是在细胞质基质内进行的，不能在线粒体内进行；呼吸作用的进行与光照无关。
3.（2010·惠州调研）贮存的水果，通过测定下列哪项可准确判断其细胞呼吸方式（ ）
A.水的生成量
B.酒精的生成量
C.有机物的消耗量
D.O2消耗量与CO2生成量的比值
答案 D
解析 细胞呼吸过程中，O2消耗量与CO2的生成量相等时，只有有氧呼吸；O2消耗量小于CO2的生成量时。既有有氧呼吸，又有无氧呼吸；无O2消耗，有CO2生成时，只有无氧呼吸。
4.（2011·江苏泰州联考）下图表示有氧呼吸过程，下列有关说法正确的是（ ）
A.①②④中产生能量数值最大的是①
B.③代表的物质名称是氧气
C.产生①②的场所是线粒体
D.某些原核生物能完成图示全过程
答案 D
解析 原核生物中的某些生物种类，如硝化细菌，虽然不具有线粒体，但也可进行有氧呼吸。
5.（2010·乌鲁木齐一模）下列农业生产措施中，依据的原理与其余各项不同的是（ ）
A.水稻育苗过程中，应适时排水，暴露稻田进行晒床
B.栽培甘薯、马铃薯时，应多施钾肥，促进地下部分积累糖类物质
C.四川果农将广柑储藏于密闭的地窖中，保存时间可达4～5个月
D.早春寒冷季节，水稻浸种催芽时，常用温水淋种并经常翻动种子
答案 B
解析 A、C、D均与细胞呼吸有关，B与无机盐有关。
6.（2011·江苏苏北四市联考）某生物实验小组为“探究酵母菌呼吸方式”设计了如图实验装置。请据图回答下列问题：
（1）利用甲、乙试管来探究酵母菌呼吸方式时，可以探究酵母菌是否进行__________呼吸，其方程式是___________。
为减少实验误差，空气泵泵入的气体中应去除__________。
（2）在利用丙、丁试管探究酵母菌呼吸方式时，用石蜡油密封酵母菌和葡萄糖溶液，防止试管上部空气中O2进入反应混合液，为实验提供无氧条件。除此之外，还需要对葡萄糖溶液进行__________处理，然后再加入活化的酵母菌。
（3）此装置能否用于探究乳酸菌的呼吸方式
___________________________________________________。
（4）请根据以上实验装置，预期可能的实验现象及结论
①_________________________________________________；
②_________________________________________________；
③_________________________________________________。
解析 （1）在有氧条件下，能够进行呼吸作用说明酵母菌进行有氧呼吸。如果泵入的气体中含有CO2则无法判断酵母菌是否进行呼吸作用。
（2）煮沸可灭菌并除去溶于水中的氧气，冷却保证酵母菌的生存。
（3）乳酸菌无氧呼吸生成乳酸，不产生CO2，不能用Ca（OH）2溶液检测。
（4）本实验是探究性实验,需要列出所有可能结果。
检验能力的超越 ·见证水平的攀升
完成 课时作业（十）
第2讲 ATP的主要来源——细胞呼吸
2.能进行探究酵母菌的呼吸方式实验。
2.探究酵母菌的呼吸方式（Ⅰ）
1.说出线粒体的结构和功能；说明细胞呼吸的原理，并探讨在生产生活中的应用；说明有氧呼吸和无氧呼吸的异同。
1.细胞呼吸及其原理的应用（Ⅱ）
权威解读
考纲要求
一、概念
有机物在细胞内经过一系列的①__________，生成②__
__________，释放出③__________并生成④__________的过程。
二、分类
①____________和②___________。绝大多数生物来说，③__________是细胞呼吸的主要形式。
考点梳理
三、探究酵母菌细胞呼吸的方式
1.酵母菌在有氧和无氧条件下都能生存，属于①______
__________菌。
2.CO2的检测
（1）澄清的石灰水
（2）② _____水溶液，颜色变化是③_____
3.酒精的检测：使用橙色的④__________，其在酸性条件下，与酒精发生化学反应，变成⑤__________。
四、细胞呼吸的方式
1.有氧呼吸
（1）反应式①____________________
有机物没有彻底分解，能量没完全释放
有机物彻底分解，能量完全释放
特点
1 mol葡萄糖释放能量196.65 kJ（生成乳酸）或225.94 kJ（生成酒精），其中均有61.08 kJ转移至ATP中
1 mol葡萄糖释放能量2870 kJ,其中1161 kJ转移至ATP中
释放
能量
CO2和H2O
分解
产物
全过程都在细胞质基质中
第一阶段在细胞质基质中，第二、三阶段在线粒体中
呼吸
场所
不需要O2，需要酶和适宜的温度
需要O2、酶和适宜的温度
反应
条件
不
同
点
无氧呼吸
有氧呼吸
2.有氧呼吸与无氧呼吸的比较
CO2、酒精或乳酸
①第一阶段完全相同
②实质相同：分解有机物，释放能量
③意义相同：为生命活动提供能量，为物质转化提供原料
④无氧呼吸进化有氧呼吸
相互联系
其实质都是：分解有机物，释放能量，生成ATP供生命活动需要
相同点
坐标曲线
影响酶活性
pH
促进呼吸：培养微生物提供适宜的温度
影响酶活性
温度
实践应用
影响原理
比较内容
影响因素
抑
制
呼
吸
低温储存水果、蔬
菜、种子
大棚夜间或阴雨天
适当降温
促
进
呼
吸
微生物发酵时依据
微生物种类调整pH
盐碱地改良以利于
作物生长
促进呼吸：让种子吸足水分促进种子萌发
抑制呼吸：种子晒干储存
自由
水含
量较
高时
呼吸
旺盛
水分
（1）促进呼吸
①中耕松土、稻田排水可促进呼吸，并促进硝化细菌的硝化作用，提高肥力
②无土栽培时向培养液中通气
③发酵工程中通无菌空气或密闭发酵罐
（2）抑制呼吸
①低氧或通N2或增CO2储存水果、蔬菜、干种子
②医学上透气纱布包扎抑制破伤风杆菌生长繁殖
取决
于呼
吸类
型
O2（通气状况）
橙色→灰绿色（酸性条件）
酒精
重铬酸钾溶液
蓝→绿→黄（据变色的时间快慢确定CO2的多少）
CO2
溴麝香草
酚蓝溶液
CO2
澄清石灰水
实验现象
鉴定对象
试剂
4.实验结论
即酵母菌的呼吸类型既可以进行有氧呼吸又可以进行无氧呼吸——兼性厌氧型。
【提醒】 ①检验酒精的化学反应在实践上的用途：检测司机是否酒后驾车。
②培养液中葡萄糖的作用：保证酵母菌的正常生活。
（1）取A、B两装置设计实验如下，请补充下表中内容：
（2）B装置葡萄糖溶液煮沸的主要目的是__________，这是控制实验的__________变量。
（3）要测定B装置因呼吸作用引起的温度变化量，还需要增加一个装置C。请写出装置C的实验步骤：
加入石蜡油，铺满液面
②__________
加入240 mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液
B
①__________
加入10 g活性干酵母
加入240 mL的葡萄糖溶液
A
方法步骤三
方法步骤二
方法步骤一
装置
加入石蜡油，铺满液面
④__________
③__________
C
方法步骤三
方法步骤二
方法步骤一
装置
既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸
液滴右移
液滴左移
D
只进行有氧呼吸
液滴不动
液滴不动
C
只进行无氧呼吸
液滴右移
液滴不动
B
只进行有氧呼吸
液滴不动
液滴左移
A
乙装置
甲装置
结论
现象
选项

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