1、四 细胞呼吸及新陈代谢类型知识梳理疑难突破1.糖酵解、发酵、无氧呼吸糖酵解：淀粉在无氧状态下分解成丙酮酸的过程。糖酵解的底物一般是淀粉，场所在细胞质基质中。发酵：微生物分解糖类产生酒精或乳酸的过程。发酵场所也在细胞质基质中。发酵又分酒精发酵和乳酸发酵两种类型。无氧呼吸：一般是指在无氧条件下，通过酶的催化作用，生物细胞把糖类等有机物分解成为不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程。由于糖酵解和发酵的中间化学变化相似，而且两者的代谢过程都不需要氧气参加，故亦通称为无氧呼吸。无氧呼吸不叫发酵，微生物的无氧呼吸习惯上叫发酵。注意二者的区别。思考讨论发酵是否专指无氧呼吸？提示：微生物的代谢过程通常称为
2、发酵。分为有氧发酵和无氧发酵。2.植物体内各种代谢之间的联系绿色植物的新陈代谢包括水分代谢、矿质代谢、有机物和能量的代谢，各种代谢过程是相互联系、协调一致的。植物代谢过程中进行的各种生化反应都是在水中进行的，离开水，植物无法生存，因而水分代谢是植物体内其他代谢过程的基础。矿质代谢过程中根吸收的矿质元素离子是植物体合成重要化合物的成分，例如叶绿素的合成需要镁，ATP的合成需要磷，蛋白质（酶）的合成需要氮，而光合作用和呼吸作用都需要酶。光合作用能将光能转变为化学能储存起来，呼吸作用过程能将有机物分解，将其中的化学能释放出来，用于生命活动的各个方面。3.能量的释放、转移和利用三大营养物质都可以在体内
3、氧化分解，释放能量，一部分以热量散失掉，其余的转移到高能化合物中储存起来备用，ATP是生命活动的直接能源物质。因此，能量的释放、转移和利用是以ATP为中心。能量的释放是指：有机物在体内氧化分解释放出化学能的过程（有机物包括糖类、脂肪和蛋白质），由于人体所需能量的大部分是由糖类提供的，所以能量的释放主要指糖类氧化分解释放能量的过程。能量的转移是指：有机物氧化分解释放的一部分能量，形成高能化合物的过程（使ADP磷酸化形成ATP的过程）。能量的利用是指：ATP再分解为ADP和Pi的过程中，释放能量供给生物体的各项生命活动所需（如肌肉收缩的机械能、神经传导和生物电的电能、吸收和分泌的渗透能和合成代谢的
4、化学能等）。思考讨论关于生物体内的高能化合物有哪些？提示：生物体内的高能化合物包括两种：ATP和磷酸肌酸。其中，生命活动的直接能源是ATP。两种高能化合物之间可以相互转化。典例剖析【例1】（2004年上海，19）在自然条件下，有关植物呼吸作用的叙述中，正确的是A.有氧呼吸过程中，中间产物丙酮酸必须进入线粒体B.高等植物只能进行有氧呼吸，不能进行无氧呼吸C.有氧呼吸产生二氧化碳，无氧呼吸不产生二氧化碳D.有氧呼吸的强度晚上比白天强剖析：考查有关呼吸作用的相关问题，能力要求B。高等植物既可以进行有氧呼吸也可以进行无氧呼吸。进行无氧呼吸时，其生成物是酒精和二氧化碳；在进行有氧呼吸过程中，第一阶段是在
5、细胞质基质中产生丙酮酸，丙酮酸进入线粒体进行第二阶段，氧化分解产生二氧化碳。植物的呼吸作用强度与温度有密切关系，晚上比白天温度低，所以植物的呼吸作用一般是晚上比白天强度小一些。答案：A【例2】（2004年全国理综，2）下列关于光合作用和呼吸作用的叙述，错误的是A.光合作用和呼吸作用都包括一系列氧化还原反应B.光合作用和呼吸作用必须在有水的条件下进行C.光合作用的全部反应是呼吸作用全部反应的逆转D.光合作用和呼吸作用都是能量转化过程剖析：光合作用和呼吸作用都包括一系列的氧化还原反应，两者都是能量的转化过程，光合作用实现了从光能向化学能的转化，呼吸作用则是将有机物中的化学能释放出来，转变成机械能或
6、电能等形式。光合作用和呼吸作用都必须有水参加。光合作用和呼吸作用虽然从反应物和生成物看正好相反，但是不能将它们看成是两个简单的逆转过程。答案：C【例3】（2005年北京春季，1）关于有氧呼吸的叙述，错误的是A.主要在线粒体内进行B.与无氧呼吸的全过程不完全相同C.释放出的能量较多D.产物为二氧化碳、酒精或乳酸剖析：考查对不同生物呼吸作用的理解，能力要求B。有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段是相同的，即场所相同、物质变化相同和所需要的酶相同。有氧呼吸的第二、三阶段是在线粒体内进行的，且释放的能量多，有氧呼吸的产物是二氧化碳和水，酒精或乳酸是无氧呼吸的产物。答案：D【例4】（2004年广西，31）在无氧
7、条件下，高等植物利用葡萄糖进行呼吸作用，最后形成A.CO2和H2OB.CO2和酒精C.乳酸D.丙酮酸和CO2剖析：考查植物细胞无氧呼吸的产物，能力要求A。在无氧的条件下，植物细胞可以进行无氧呼吸获得能量，对于绝大多数高等植物来说，无氧呼吸的产物是酒精和二氧化碳，少数高等植物如马铃薯的块茎、玉米的胚，在进行无氧呼吸时的产物是乳酸。答案：BC【例5】（2004年吉林白城市高三第一次模拟考试）将酵母菌的培养液由富氧状态变为缺氧状态，下面过程加快的一项是A.葡萄糖的利用B.CO2的释放C.丙酮酸的氧化D.ATP的形成剖析：由富氧缺氧条件，酵母菌由有氧呼吸转变为无氧呼吸，无氧呼吸产能效率低，所以消耗的葡
8、萄糖增多，而CO2释放、丙酮酸氧化、ATP生成减弱。答案：A 【例6】 下图表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下O2吸收量和CO2释放量的变化，请据图回答：（1）外界氧浓度在3%以下时，该器官的呼吸作用方式主要是_，你作出这种判断的理由是_。（2）外界氧浓度的5%15%时，该器官的呼吸作用方式是_，你作出这种判断的理由是_。（3）该器官CO2的释放与O2的吸收两条曲线在B点相交后重合为一条曲线，这表明此时该器官的呼吸作用方式是_，你作出这种判断的理由是_。（4）当外界氧浓度为10%时，该器官CO2释放量的相对值为0.6，而O2吸收量的相对值为0.4。此时，无氧呼吸的CO2释放量相当于有氧呼吸
9、的_；消耗葡萄糖的相对值相当于有氧呼吸的_倍。剖析：该器官的呼吸作用方式与CO2、O2比值有关：只进行有氧呼吸时，CO2释放量O2吸收量；只进行无氧呼吸时，吸收量为0；当CO2释放量/O2吸收量1时，既进行有氧呼吸也进行无氧呼吸，其中比值为4/3时，有氧呼吸无氧呼吸，比值4/3时,无氧呼吸为主，比值4/3时，有氧呼吸为主。O2吸收量为0.4时，有氧呼吸的CO2释放量为0.4，消耗的葡萄糖为 0.4/6；无氧呼吸CO2产生量为0.2，消耗的葡萄糖为0.2/2。答案：（1）无氧呼吸 此时不吸收氧气，但二氧化碳释放 （2）无氧呼吸和有氧呼吸 二氧化碳的释放量大于氧气的吸收量 （3）有氧呼吸 二氧化碳
10、的释放量等于氧气的吸收量 （4）1/2 1.5【例7】（2004年全国理综，31）将等量萌发的种子和煮沸自然冷却后的种子分别放入甲、乙两试管中，如下图所示（本实验中石蜡油短期内不影响生物的生长），两试管中均无空气存在。据图分析回答：（1）甲试管放置几个小时后，管内顶部出现气泡，其中的气体成分主要是_；将该气体引入_溶液中，可使该溶液变浑浊。（2）甲试管中产生气泡的现象是种子进行_造成的，写出表示这一过程的反应式_。（3）乙试管在与甲试管同样的时间内，试管内顶部未出现气泡，原因是_。（4）乙试管继续放置几天，一些微生物开始繁殖，导致试管内顶部也出现少量气体，这是这些微生物从试管中的_获得了所需要
11、的营养物质进行新陈代谢的结果。一般来说，微生物所需的营养要素可归纳成_、_、_、_、和_五大类。（5）这些微生物可能的来源是（答出两个来源即可）_。剖析：该题通过创设新情境，考查学生分析问题、解决问题的能力，能力要求C。萌发的种子，在无氧的条件下可以进行无氧呼吸，产物是酒精和二氧化碳，同时释放出少量能量，酶 其反应式是C6H12O6 2C2H5OH（酒精）2CO2能量。二氧化碳的存在可以通过澄清的石灰水Ca（OH）2变浑浊来鉴别；乙试管中的种子已死亡，但一定时间后，其试管顶部亦出现气泡，这是由于乙试管中微生物的作用产生的，最后一问“微生物的来源”是开放性题目，要求考生必须真正理解才能找出正确答
12、案，其答案主要从操作层面找。微生物在生长过程中，需要5为大类营养物质，即碳源、氮源、生长因子、无机盐和水。酶 答案：（1）CO2 Ca（OH）2 （2）无氧呼吸 C6H12O6 2C2H5OH（酒精）2CO2能量 （3）被煮沸过的种子已经死亡，不能进行呼吸作用 （4）死亡种子中 碳源 氮源 生长因子 无机盐 水 （5）未灭菌的试管内壁的菌类，操作过程中带入的菌类，石蜡油中的菌类，铁丝网上的菌类，种子表面耐高温的没有被杀死的菌类（答对其中两个就可以）教师下载中心教学点睛本部分安排1课时完成。本部分知识高考中多数是和其他章节知识综合考查，因为任何生物的生命活动中都离不开呼吸作用提供能量。由于该部分
13、知识不难，学生自己能够看懂，所以在复习时，教师出示一个以习题为主的导学提纲，学生按照提纲中的要求去做即可。提纲的设计可参照知识网络栏目。本节内容的考查常常与动植物新陈代谢的光合作用、矿质代谢和生态系统的物质循环和能量流动联系在一起，各种试题命题点较多。复习时要遵循结构决定功能的原则，呼吸的过程离不开细胞的结构基础，要联系相关的知识复习，形成整体的知识体系。掌握关于代谢类型的概念和举例，复习时要抓住本质，找出差异，用对比法进行复习和记忆。拓展题例【例1】（2004年黄冈市高三年级期末调研）下图表示在正常的光照温度下，光合作用、呼吸作用受温度影响的曲线图，据图可得出的正确结论是A.在一定温度范围内
14、，提高温度能提高酶的活性，加快光合作用和呼吸作用的进行B.光合作用的最适温度和呼吸作用的最适温度是一致的C.提高温度能不断促进光合作用和呼吸作用的进行D.植物净光合作用（光合作用制造的有机物减去呼吸作用消耗的有机物）的最适温度就是植物体内酶的最适温度剖析：温度主要影响短程化学反应中酶的活性：一定范围内，随酶的活性增强，光合作用、呼吸作用加强，呼吸作用的最适温度光合作用，温度过高抑制酶的活性，甚至使酶失活。净光合作用最适温度是光合作用与呼吸作用的差值最大时的温度，小于酶的最适温度。答案：A【例2】 运动员在进行不同项目运动时，机体供能方式不同。对三种运动项目的机体总需氧量、实际摄入量和血液中乳酸
15、增加量进行测定，结果如下：运动项目总需氧量（升）实际摄入氧量（升）血液乳酸增加量马拉松跑600589略有增加400米跑162显著增加100米跑80未见增加根据以上资料分析马拉松跑、400米跑、100米跑运动过程中机体的主要供能方式分别是A.有氧呼吸、无氧呼吸、磷酸肌酸分解B.无氧呼吸、有氧呼吸、磷酸肌酸分解C.有氧呼吸、无氧呼吸、无氧呼吸D.有氧呼吸、磷酸肌酸分解、无氧呼吸剖析：机体供能系统主要有：3秒以内是原有ATP的分解，而ATP在体内含量很少，68秒主要是磷酸肌酸的转化，1分钟以内主要为无氧呼吸，长时间的运动主要为有氧呼吸。马拉松长跑中总需氧量摄入量，乳酸略增，说明机体供能系统主要是有氧
16、呼吸；100米跑总需氧量较少，而实际摄入量0，且未产生乳酸，说明为磷酸肌酸的转化；400米跑实际摄入量与需氧量差别较大，乳酸大量产生，说明主要是无氧呼吸供能。答案：A【例3】（2004年湖南省株洲市高三年级质量统一检测三）下图表示某农田中一昼夜温度变化（）、光照强度变化（）、植物吸收CO2的变化（）的数量关系，下列错误的叙述是A.与时间轴的交点c、e表示光合作用吸收的CO2等于呼吸作用释放的CO2B.a点的数值变化主要与夜间低温有关C.从c点开始合成有机物，至e点有机物合成停止D.增大曲线与时间轴围成的正面积的措施包括适当提高光照强度，适当提高CO2浓度，保证适宜的温度和充足的水分供应等剖析：
17、为植物吸收CO2的变化曲线，植物体细胞内可以进行与CO2变化有关的光合作用、呼吸作用两个过程，c、e两个交点CO2吸收量为0，实质是光合作用吸收CO2呼吸作用释放的CO2，也即光合作用合成的有机物呼吸作用消耗的有机物。夜间只进行呼吸作用，a点时呼吸作用减弱，可能与此时环境温度降低抑制呼吸作用有关。曲线与横轴围成的正面积为光合作用净产量，所以，改善影响光合作用的条件的措施，有利于增大正面积。答案：C【例4】（2004年全国理综卷，31）在一个透明的容器中加入适量NaHCO3稀溶液，将杨树叶片迅速封入其中，装置如图所示。摇动容器，使容器内空气中的CO2和溶液中的CO2达到动态平衡，在保持温度不变的
18、条件下，进行如下实验，试根据实验回答下列问题：（1）光照几分钟后，容器内溶液的pH_（填“增大”或“减小”），其原因是_。（2）随着光照时间的延长，溶液pH的变化速度趋于变_（填“快”或“慢”），其原因是_。（3）若将装置置于暗室中，一段时间后，溶液的pH_（填“增大”或“减小”），其原因是_。（4）该装置可以用来研究植物的_和_。剖析：植物光合作用消耗二氧化碳而呼吸作用释放二氧化碳，二氧化碳的变化将影响碳酸氢钠溶液pH的变化。容器中二氧化碳浓度增加，pH减小，二氧化碳减少则引起溶液中的碳酸氢根离子减少，使得氢离子浓度降低，溶液pH增大。随着光照时间的延长，光合作用使溶液中的碳酸氢根离子大量消
19、耗，导致碳酸氢根离子转化为二氧化碳的量减少，氢离子浓度降低速度减慢，溶液pH的变化速度转慢。该装置可以用来研究植物的光合作用和呼吸作用。答案：（1）增大 植物光合作用消耗二氧化碳，引起溶液中碳酸氢根离子减少，使得氢离子浓度降低，溶液pH增大 （2）慢 随光照时间的延长，光合作用使溶液中的碳酸氢根离子大量消耗，导致碳酸氢根离子转化为二氧化碳的量减少，氢离子浓度降低的速度减慢，溶液pH的变化速度转慢 （3）减小 在暗室中叶片进行呼吸作用，释放二氧化碳，容器中二氧化碳浓度增加，使溶液中碳酸增加，pH减小 （4）光合作用 呼吸作用资料卡片1.如何理解人体运动时的能量供应（1）日常行走运动，骨骼肌细胞生
20、命活动不很强烈，只要靠有氧呼吸释放能量合成ATP，即能满足肌细胞生命活动的需要。（2）剧烈运动时，骨骼肌细胞生命活动非常强烈，需要消耗大量能量（即大量ATP），仅靠有氧呼吸合成的ATP远远不能满足生命活动的需要，此时肌细胞暂时处于相对缺氧状态，发生无氧呼吸合成少量ATP，来及时补充满足肌肉细胞强烈运动的需要。由于剧烈运动消耗的ATP太多，加之肌细胞ATP储存量太少（原因是剧烈运动时肌细胞中的ATP仅能供几秒时间利用），而磷酸肌酸储存量相当丰富，此时，磷酸肌酸迅速分解释放能量，把ADP合成ATP，保证肌细胞生命活动的正常进行。（3）从事不同的运动项目，ATP重新合成的能量来源途径不尽相同。例如，
21、在从事时间短、强度大的运动如100 m跑时，ATP的再合成主要由磷酸肌酸的分解来提供能量；从事时间长、强度小的马拉松跑时，能量几乎全部由有氧代谢系统供给；介于上述二者之间的运动项目，如400 m、800 m、1 500 m跑时，则需无氧呼吸与有氧呼吸混合供给能量。2.细菌光合作用和化能合成作用除绿色植物外，自养生物还有光合细菌和化能自养细菌。它们合成有机物的规模，远不如绿色植物的光合作用。可是，光合细菌作为最原始的光能自养生物，在生物进化的历程中起着重要的作用。化能自养细菌对自然界某些元素，如氮、硫的循环起很大的作用。光合细菌的体内没有叶绿体，但含有细菌叶绿素和类胡萝卜素。光合细菌在光照下，利
22、用二氧化碳作碳源，利用硫化氢等作氢源，进行细菌光合作用。由于细菌光合作用能合成有机物，故对地球上生命发展曾起过重要的影响。细菌在进行光合作用过程中，不释放氧气，却产生硫磺。今天，光合细菌仅代表古老残存的生物体，但在远古地质年代，曾有一个时期，只有这种类型的生物体才能在原始还原性大气中生存。化能自养细菌体内都不含色素，不能利用光能。它们利用氨、氢和硫化氢等无机物氧化时释放的化学能，把二氧化碳和水合成有机物，这个过程称为化能合成作用。硝化细菌是在土壤、污泥中普遍存在的化能自养细菌，包括两个类型：即亚硝酸细菌和硝酸细菌。前者将氨氧化为亚硝酸，后者将亚硝酸氧化为硝酸。在上述两个过程中，都释放出化学能，硝化细菌就利用这部分能量合成有机物。亚硝酸细菌和硝酸细菌几乎是永远生活在一起的。由于它们的联合活动完成了硝化作用，对自然界氮循环起重要作用。动物的排泄物或动植物的尸体进入泥土或水中后，蛋白质经腐生细菌的分解释放出氨，经过土壤中硝化细菌的活动，氨很快地被氧化成硝酸盐。多数植物，尤其是旱地植物，从土壤中吸收的氮盐主要是硝酸盐。所以，通过硝化细菌的化能合成作用，对增加土壤中硝酸盐含量、供给植物氮素营养都有重要意义。
