第8講

細胞呼吸第三單元細胞的能量供應和利用課標要求1.說明生物通過細胞呼吸將儲存在有機分子中的能量轉化為生命活動可以利用的能量2.實驗:探究酵母菌細胞呼吸的方式。

考點一

有氧呼吸與無氧呼吸1.有氧呼吸(1)線粒體結構嵴表面積酶(2)有氧呼吸的過程與場所細胞質基質少量能量線粒體基質少量能量線粒體內膜大量能量（合成2個ATP）

（合成2個ATP）

（合成28ATP）【檢測】①有氧呼吸過程中，水的利用發生在第

階段，水的產生發生在第

階段，氧的利用發生在第

階段，CO2的產生發生在第

階段。因此，CO2中的氧來自

，生成物水中的氧來自

。②有氧呼吸過程中在線粒體內進行的有第

階段，釋放能量最多的是第

階段。③有氧呼吸過程中能產生[H]的步驟有第

階段，產生的[H]的作用是

。二三三二葡萄糖和水O2二、三三一、二與氧氣結合形成水，并釋放大量能量(3)寫出有氧呼吸總反應式(標出氧元素的來源與去向)。(4)能量的釋放與去向①有氧呼吸

個階段都釋放能量，產生ATP。②細胞呼吸釋放的能量大部分以

形式散失，少部分轉移到

中。3熱能ATP1moLC6H12O6

能量(2870kJ)大部分1892.72kJ以熱能形式散失

(約66%)小部分977.28kJ儲存在ATP中

(約34%)有氧呼吸2.無氧呼吸(1)場所:____________。(2)條件:無氧和多種酶。(3)過程第一階段:與有氧呼吸__________完全相同。第二階段:丙酮酸在不同酶的催化作用下，分解成______________，或轉化成________。細胞質基質第一階段CO2和酒精乳酸無氧呼吸的第二階段不再釋放能量。(第二階段為丙酮酸不徹底分解)A.乳酸發酵酶2C3H6O3(乳酸)B.酒精發酵酶2C2H5OH(酒精)+2CO22C3H4O3+4[H]

2C3H4O3+4[H]

(4)無氧呼吸的總反應式：C6H12O6酶2C3H6O3(乳酸)+少量能量如:動物、乳酸菌、高等植物的某些器官(馬鈴薯塊莖、甜菜塊根、玉米胚細胞等)C6H12O62C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量酶如:大多數植物、酵母菌(5)不同生物無氧呼吸產物不同的直接原因和根本原因乳酸酒精(5)無氧呼吸能量的釋放與去向①只在第一階段釋放少量能量，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1moLC6H12O6釋放的能量(196.65kJ)大部分136.57kJ以熱能形式散失

(約69%)小部分61.08kJ儲存在2ATP中

(約31%)無氧呼吸3.有氧呼吸與無氧呼吸的比較項目有氧呼吸無氧呼吸不同點反應條件呼吸場所分解產物物質變化釋放能量需要O2、酶和適宜的溫度不需要O2，需要酶和適宜的溫度第一階段在細胞質基質中，第二、三階段在線粒體內全過程都在細胞質基質中CO2和H2OCO2和酒精或乳酸釋放大量能量釋放少量能量(1)C6H12O6C2H5OH＋CO2(或C3H6O3)+少量能量；(2)ADP＋Pi＋能量ATP酶(1)C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+大量能量；(2)ADP＋Pi＋能量ATP酶3.有氧呼吸與無氧呼吸的比較項目有氧呼吸無氧呼吸特點相互聯系有機物徹底分解，能量完全釋放有機物沒有徹底分解，能量沒有完全釋放有氧呼吸和無氧呼吸第一階段反應完全相同，并且都在細胞質基質中進行。二者的實質都是氧化分解有機物、釋放能量，形成ATP【教材中的隱性知識】教材必修1P93“相關信息”(改編)：細胞呼吸產生的[H]指的是什么？

還原型輔酶Ⅰ(NADH)。4.細胞呼吸中[H]和ATP的來源和去路:

來源去路[H]有氧呼吸:無氧呼吸:有氧呼吸:無氧呼吸:ATP有氧呼吸:無氧呼吸:C6H12O6和H2OC6H12O6與O2結合生成水還原丙酮酸三個階段都產生只在第一階段產生用于生命活動【素養新命題——突破長句問答】細胞呼吸是否只是為生命活動提供能量？舉例說明。細胞呼吸還是生物體代謝的樞紐。蛋白質、糖類和脂質的代謝，都可以通過細胞呼吸過程聯系起來。如細胞呼吸過程中的丙酮酸等中間產物，可以轉化為甘油、氨基酸等物質。不是【素養新命題——突破長句問答】細胞呼吸是否只是為生命活動提供能量？舉例說明。細胞呼吸還是生物體代謝的樞紐。蛋白質、糖類和脂質的代謝，都可以通過細胞呼吸過程聯系起來。如細胞呼吸過程中的丙酮酸等中間產物，可以轉化為甘油、氨基酸等物質。不是【教材中的隱性知識】教材必修1P93“相關信息”(改編)：細胞呼吸產生的[H]指的是什么？

還原型輔酶Ⅰ(NADH)。【特別提醒】(2)水稻等植物長期水淹后爛根的原因是:(3)有氧呼吸與無氧呼吸產物最大的區別是:(4)真核生物細胞并非都能進行有氧呼吸，無氧呼吸產生的酒精對細胞有毒害作用。有氧呼吸有水生成，而無氧呼吸無水生成。如蛔蟲細胞、哺乳動物成熟的紅細胞只能進行無氧呼吸。(1)人在劇烈運動和靜息狀態下CO2產生量與O2吸收量大小關系是否相同？CO2產生場所有無變化？為什么？相同。無變化。因為人在無氧呼吸時不產生CO2，只有有氧呼吸時在線粒體基質中產生CO2。(5)原核生物無線粒體，但有些原核生物仍可進行有氧呼吸，如藍細菌、硝化細菌等，為什么？(6)人和動物細胞呼吸產生CO2的場所是

；酵母菌細胞呼吸產生CO2的場所是

。(7)有氧呼吸的底物主要是葡萄糖，但脂肪、蛋白質等也可作底物進行細胞呼吸。因為其細胞中含有與有氧呼吸有關的酶。線粒體線粒體和細胞質基質當脂肪作為底物時，因為含C、H比例比較高，單位質量的耗氧量多，因此吸收的O2量大于產生的CO2量。底物是葡萄糖，有氧呼吸消耗的O2量才等于產生的CO2量。【思考】葡萄糖為什么必須分解成丙酮酸后才能進行有氧呼吸的第二、三階段？(即葡萄糖不能進入線粒體的原因)因為線粒體膜上不含有運輸葡萄糖的載體蛋白，葡萄糖不能進入線粒體；或者線粒體內沒有催化葡萄糖分解的酶【檢測】判斷正誤(1)植物在黑暗中可進行有氧呼吸也可進行無氧呼吸。(

)(2)有氧和無氧時，酵母菌呼吸作用產物不完全相同。(

)(3)肺炎鏈球菌無線粒體，但能進行有氧呼吸。(

)(4)葡萄糖氧化分解為丙酮酸只發生在細胞的有氧呼吸過程中。(

)(5)有氧呼吸產生的[H]在線粒體基質中與氧結合生成水。(

)(6)人體在劇烈運動時所需的能量由乳酸分解提供。(

)√√√××××也可發生在細胞的無氧呼吸過程中線粒體內膜由葡萄糖分解提供,而乳酸不能再分解供能考點二

細胞呼吸方式的判斷及相關計算1.判斷細胞呼吸方式的三大依據有氧有氧無氧產生乳酸1.判斷細胞呼吸方式的三大依據無氧呼吸脂質2.“實驗法”判斷生物呼吸類型（以葡萄糖為底物）(1)裝置(2)實驗原理NaOH溶液的作用是

，紅墨水滴移動的距離代表:

。吸收細胞呼吸產生的CO2細胞呼吸吸收O2的量(2)實驗原理紅墨水滴移動的距離代表:細胞呼吸產生CO2的量與吸收O2的量的差值【(若以葡萄糖為底物)即無氧呼吸產生的CO2量】(3)結果分析與判定①若甲組液滴_____，乙組液滴_____，則種子只進行以葡萄糖為底物的有氧呼吸或同時伴隨產生

的無氧呼吸；②若甲組液滴_____，乙組液滴_____，則種子只進行了無氧呼吸；左移不動不動右移乳酸(3)結果分析與判定③若甲組液滴_____，乙組液滴______，則種子中既進行有氧呼吸又進行產生酒精的無氧呼吸；④若甲組液滴_____，乙組液滴______，則種子進行了以脂肪等非糖物質的為底物的有氧呼吸。左移右移左移左移(3)結果分析與判定⑤若甲組液滴_____，乙組液滴______，則只進行產生乳酸的無氧呼吸；不動不動(4)物理誤差的校正

為防止氣壓、溫度等物理因素所引起的誤差,要設置校對組。①當只有甲或乙一套裝置時，除將裝置中生物材料換為殺死的等量同種生物材料外,其余均與裝置甲或乙相同)。校對組與上述實驗組的數據根據“同向相減,反向相加”的原則進行校正。(4)物理誤差的校正

為防止氣壓、溫度等物理因素所引起的誤差,要設置校對組。①當只有甲或乙一套裝置時，除將裝置中生物材料換為殺死的等量同種生物材料外,其余均與裝置甲或乙相同)。校對組與上述實驗組的數據根據“同向相減,反向相加”的原則進行校正。②當只有甲、乙兩套裝置同時存在時，除將裝置中生物材料換為殺死的等量同種生物材料外,其余均與裝置乙相同。校對組與上述實驗組的數據根據“同向相減,反向相加”的原則進行校正。活塞有色液滴橡皮塞刻度管容器20%NaOH5mL消毒的鮮櫻桃測定呼吸速率裝置圖【檢測】上圖是一種可測定呼吸速率的密閉系統裝置。（1）關閉活塞，在適宜溫度下，30分鐘后，讀取有色液滴向

(左/右)移動的距離。（2）為了使測得的有色液滴移動數值更準確，必須進行校正。校正裝置的容器和小瓶中應分別放入

、

。左與實驗組等量消毒的無活力(如煮熟)的櫻桃與實驗組等量的20%NaOH【檢測】為了使測得的有色液滴移動數值更準確，必須進行校正。校正裝置的容器和小瓶中應分別放入

、

。與實驗組等量消毒的無活力(如煮熟)的種子與裝置乙等量的蒸餾水

3.細胞呼吸相關的計算(1)反應式

(2)相關物質間量的比例關系(說明:以葡萄糖為底物,此處的量指物質的量)

A.若產生的CO2與酒精的分子數相等，則細胞只進行無氧呼吸B.若細胞只進行有氧呼吸，則吸收O2的分子數與釋放CO2的分子數相等C.若細胞只進行無氧呼吸且產物是乳酸，則無O2吸收也無CO2釋放D.若細胞同時進行有氧和無氧呼吸，則吸收O2的分子數比釋放CO2的多【檢測】(2022·安徽合肥二模)種子貯藏過程中需要控制呼吸作用以減少有機物的消耗。若作物種子呼吸作用所利用的物質是淀粉分解產生的葡萄糖，下列關于種子呼吸作用的敘述，錯誤的是(

)DD項:若細胞同時進行有氧呼吸和產乳酸的無氧呼吸，則吸收O2的分子數等于釋放CO2的分子數；若同時進行有氧呼吸和產酒精的無氧呼吸，則吸收O2的分子數比釋放CO2的少。【檢測】有一瓶混有酵母菌的葡萄糖培養液，當通入不同濃度的氧氣時，其產生的C2H5OH和CO2的量如表所示。通過對表中數據分析，可得出的結論是(

)A.a濃度時，酵母菌有氧呼吸速率等于無氧呼吸速率B.b濃度時，酵母菌有氧呼吸速率大于無氧呼吸速率C.c濃度時，有50%的葡萄糖用于酵母菌的酒精發酵D.d濃度時，酵母菌只進行有氧呼吸未進行無氧呼吸氧濃度/%abcd產生CO2的量9mol12.5mol15mol30mol產生酒精的量9mol6.5mol6mol0molD酵母菌只進行無氧呼吸C項:c濃度時,有6÷2＝3(mol)葡萄糖用于無氧呼吸,有(15－6)÷6＝1.5(mol)葡萄糖用于有氧呼吸,故用于酒精發酵的葡萄糖約占66.7%，B項:b濃度時，有6.5÷2＝3.25(mol)葡萄糖用于無氧呼吸，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無氧呼吸速率。呼吸速率一般用葡萄糖的消耗量來表示。考點三

影響細胞呼吸的因素及應用1.溫度一.影響細胞呼吸的外部因素分析通過影響呼吸酶的活性來影響呼吸速率。①影響原理:a●a點:所對應的溫度為最適溫度此時細胞呼吸最強。③應用:在生產實踐上利用低溫(0℃以上低溫)貯藏蔬菜和水果；在大棚蔬菜栽培中夜間適當降溫，以減少有機物的消耗，提高產量。②坐標曲線:2.O2濃度(1)對于無氧呼吸:隨氧氣濃度增加而受抑制,氧氣濃度越高,抑制作用越強,氧氣濃度達到一定值時,被完全抑制,如圖1所示：(2)對于有氧呼吸:氧氣是有氧呼吸的原料之一,在一定范圍內,隨著氧氣濃度的增加,有氧呼吸速率增強,但當氧氣濃度增加到一定值時,有氧呼吸速率不再增加。如圖2所示:①影響原理:②坐標曲線:影響呼吸的類型和強度溫度和酶等①O2濃度=0時，只進行無氧呼吸。②0<O2濃度<10%時，同時進行有氧呼吸和無氧呼吸。③O2濃度≥10%時，只進行有氧呼吸。④O2濃度=5%時，細胞呼吸最弱。③應用:F點對應的O2濃度,有機物的消耗最少,因此常利用適當降低O2濃度抑制細胞呼吸、減少有機物消耗這一原理來延長蔬菜、水果的保鮮時間。F【檢測】如圖表示某種植物的非綠色器官在不同氧濃度下CO2釋放量和O2吸收量的變化,請據圖回答:(1)判斷細呼吸的方式:①氧氣濃度為B時

。②氧氣濃度為B到G(不包括B點和G點)時:

。

只有無氧呼吸有氧呼吸和無氧呼吸同時進行只有有氧呼吸③氧氣濃度大于G(包括G點)時

。(2)綠色區域代表的含義是:

。不同氧氣濃度下無氧呼吸的強度【檢測】甲、乙兩圖都表示某植物的非綠色器官CO2釋放量和O2吸收量的變化。相關敘述不正確的是(

)無有有無同時進行無有有無同時進行A.甲圖中氧濃度為a時的情況對應于乙圖中的A點B.甲圖中氧濃度為b時的情況對應于乙圖中的CD段C.甲圖的a、b、c、d中c對應的氧濃度最適合貯藏植物器官D.甲圖中氧濃度為d時沒有酒精產生BAC段呼吸商(RQ)可作為描述細胞呼吸過程中O2供應狀態的一種指標；RQ＝放出的CO2量/吸收的O2量。拓展:依據呼吸商(RQ)來判斷細胞呼吸方式(1)若RQ>1，表明CO2釋放量

O2吸收量，應為什么呼吸類型？(2)若RQ＝1，則細胞進行

，可能存在產物為

的

無氧呼吸且呼吸底物為

。(3)若RQ<1，則細胞中O2吸收量

CO2釋放量，表明此時呼吸底物可能有

。應為無氧呼吸、有氧呼吸并存，且無氧呼吸也產生CO2。>有氧呼吸乳酸葡萄糖大于“脂質”(因脂質氧化分解時耗氧量較大)【檢測】(呼吸商類)(2021·河南洛陽一模)呼吸商(RQ＝放出的CO2量/吸收的O2量)可作為描述細胞呼吸過程中氧氣供應狀態的一種指標。下圖是酵母菌氧化分解葡萄糖過程中氧分壓與呼吸商的關系。以下敘述中，正確的是(

)D.C點以后，細胞呼吸強度不再隨氧分壓的變化而變化BA項:呼吸商越大，細胞有氧呼吸越弱，無氧呼吸越強C點是只進行有氧呼吸的最低氧分壓點，不是呼吸作用最弱的點C點以后細胞呼吸強度在一定的范圍內會隨氧分壓變化而變化A.呼吸商越大，細胞有氧呼吸越強，無氧呼吸越弱B.B點有氧呼吸的強度大于A點有氧呼吸的強度C.為了減少有機物的損耗，最好將氧分壓調至C點3.CO2濃度①影響原理:②坐標曲線:高濃度的CO2對細胞呼吸有明顯的抑制效應③應用:在蔬菜和水果保鮮中,增加CO2濃度可抑制細胞呼吸,減少有機物的消耗，可提高蔬菜和水果的保鮮效果。4.水分①影響原理:②坐標曲線:自由水含量較高時呼吸旺盛③應用:貯藏作物種子時，將種子風干，以減弱細胞呼吸，減少有機物的消耗；貯藏蔬菜和水果時，要保持一定濕度。思考:

水果、蔬菜和種子儲存條件有何不同？水果、蔬菜需要低溫(零上)、低氧、高CO2濃度、適宜水分條件下儲存；

種子需要低溫、低氧、高CO2濃度、干燥條件儲存2.細胞呼吸原理的應用(1)包扎傷口應選用透氣的敷料，抑制破傷風桿菌的無氧呼吸。(2)提倡慢跑等有氧運動使細胞進行有氧呼吸，避免肌細胞產生大量乳酸。(3)及時松土有利于植物根系生長。(4)稻田定期排水有利于根系有氧呼吸，防止幼根因缺氧變黑、腐爛。【檢測】下列各項應用中,不是利用細胞呼吸原理的是(

)A.儲存種子B.中耕松土C.糖漬、鹽漬食品D.用透氣的消毒紗布包扎傷口糖漬、鹽漬食品主要是利用滲透作用的原理C【檢測】(2021·河北卷)《齊民要術》中記載了利用蔭坑貯存葡萄的方法(如圖)。目前我國果蔬主產區普遍使用大型封閉式氣調冷藏庫(充入氮氣替換部分空氣)，延長了果蔬保鮮時間，增加了農民收益。下列敘述錯誤的是(

)A.蔭坑和氣調冷藏庫環境減緩了果蔬中營養

成分和風味物質的分解B.蔭坑和氣調冷藏庫貯存的果蔬，有氧呼吸中

不需要氧氣參與的第一、二階段正常進行，

第三階段受到抑制C.氣調冷藏庫中的低溫可以降低細胞質基質和線粒體中酶的活性D.氣調冷藏庫配備的氣體過濾裝置及時清除乙烯，可延長果蔬保鮮時間BB項:蔭坑和氣調冷藏庫環境中溫度低(抑制了酶活性)、第一、二階段也會被抑制;

缺O2,有氧呼吸第三階段受到抑制1.實驗原理(1)酵母菌細胞呼吸的方式酵母菌為

型微生物，其細胞呼吸方式為

。(2)細胞呼吸產物的檢測②酒精的檢測:在

條件下，橙色的

溶液會與酒精發生化學反應，變成

。兼性厭氧有氧呼吸和產生酒精的無氧呼吸酸性重鉻酸鉀灰綠色考點四

探究酵母菌細胞呼吸的方式2.實驗步驟(1)配制酵母菌培養液①葡萄糖溶液煮沸的目的:加熱殺死雜菌；排出葡萄糖溶液中溶解的氧氣。②葡萄糖溶液煮沸后冷卻的目的:防止酵母菌體在高溫下死亡。(2)設計對比實驗①圖甲中空氣先通過NaOH溶液的目的是:讓酵母菌將瓶中氧氣耗盡，保證通入澄清石灰水的是無氧呼吸產生的CO2。吸收CO2，保證通入酵母菌培養液中的氣體不含CO2，避免對實驗結果的干擾。②圖乙中B瓶先密封放置一段時間后，再連通盛澄清石灰水的錐形瓶的目的是:3.產物檢測與實驗現象4.實驗結論酵母菌在有氧條件下進行

，產生大量的

，在無氧條件下