1、第四节 细胞呼吸 高频考点突破 实验专题探究 即时达标训练 第四节 细胞呼吸基础自主梳理 命题视角剖析 基础自主梳理 一、细胞呼吸概述1概念：是细胞内进行的将糖类等有机物分解成_或者_，并且释放出能量的过程。主要在_中进行。2类型需氧呼吸主要方式厌氧呼吸线粒体小分子有机物无机物二、需氧呼吸1概念：是氧气把糖分子氧化成二氧化碳和水，并且释放能量的过程。2反应式：C6H12O66O2酶 6CO26H2O能量。3过程(1)第一阶段：糖酵解，在_中进行。1个葡萄糖分子被分解成 2 个丙酮酸，并释放出少量能量，形成少量_。细胞溶胶ATP(2)第二阶段：柠檬酸循环，在_中进行。糖酵解的产物(丙酮酸)被分解
2、，形成6个二氧化碳分子，释放少量能量，形成少量ATP,同时释放氢。(3)第三阶段：电子传递链，在_上进行。特殊的分子所携带的氢和电子分别经过复杂的步骤传递给氧，最后形成水，释放出大量能量并且产生大量_。线粒体基质线粒体内膜ATP思考感悟1需氧呼吸过程中有氢产生的阶段有哪些？氧气在哪一阶段参与？哪一阶段释放能量最多？【提示】第一、二阶段。第三阶段。第三阶段。三、厌氧呼吸 1概念：细胞在无氧条件下，将糖分子分解成乳酸或乙醇和二氧化碳，并释放能量，生成少量ATP的过程。2厌氧呼吸类型及过程 第一阶段：糖酵解(与需氧呼吸第一阶段相同)。第二阶段：分两种情况(1)在酶的作用下，一个丙酮酸脱掉一个_后，被
3、第一阶段生成的还原型辅酶(NADH)还原为乙醇。对微生物来说，这种厌氧呼吸类型称为乙醇发酵。(2)在酶的作用下，丙酮酸直接被还原型辅酶(NADH)还原为_。对微生物来说，这种厌氧呼吸类型称为_。CO2乳酸乳酸发酵思考感悟2厌氧呼吸为什么比需氧呼吸释放的能量少?【提示】厌氧呼吸由于物质氧化不彻底，在不彻底的氧化产物中仍有一部分能量没有被释放出来。3厌氧呼吸图解 四、细胞呼吸是细胞代谢的中心 细胞内有机物的分解及生物合成以细胞呼吸为中心。高频考点突破 需氧呼吸过程 1过程图解 需氧呼吸的全过程可分为三个阶段，如图所示:2过程分析(1)第一阶段：葡萄糖无氧酵解(简称为糖酵解)物质变化方面：一分子葡萄
4、糖(C6H12O6)分解成2分子丙酮酸(C3H4O3)，并且发生氧化(脱氢),产生4个H。能量变化方面：葡萄糖初步分解，释放少量能量。场所：在细胞溶胶中进行。方程式：C6H12O6 酶细胞溶胶2 丙酮酸4H少量能量(2)第二阶段：柠檬酸循环物质变化方面：2 分子丙酮酸分解(需要 6 分子 H2O 参与反应)产生 6 分子 CO2，同时脱下20 个H。能量变化方面：释放少量能量。场所：线粒体基质。反应式：2 丙酮酸6H2O酶线粒体6CO220H少量能量(3)第三阶段：电子传递链物质变化方面：前两个阶段脱下的 24H经过一系列物质的传递与 6 分子 O2 结合成 12 分子H2O。能量变化方面：释
5、放大量能量，形成大量 ATP是产能最多的阶段。场所：线粒体的内膜上。反应式：6O224H酶线粒体12H2O大量能量3特别说明(1)反应物的元素去向(2)O2参与反应的阶段是第三阶段，CO2是在第二阶段产生的。(3)能量利用率：葡萄糖有氧分解时，能量利用率为30%左右，还有70%左右的能量以热能形式散失。【易误警示】部分真核生物无线粒体(如蛔虫)，只能进行厌氧呼吸。原核生物无线粒体,但有些原核生物仍可进行需氧呼吸，其场所是细胞溶胶和细胞膜上，如硝化细菌。即时应用(随学随练，轻松夺冠)1关于需氧呼吸的叙述，错误的是()A主要在线粒体内进行 B与厌氧呼吸的全过程不完全相同 C释放出的能量较多 D产物
6、为二氧化碳和乙醇或乳酸 答案：D 需氧呼吸和厌氧呼吸的比较 项目 需氧呼吸 厌氧呼吸 乙醇发酵 乳酸发酵 区 别 场所 先在细胞溶胶中,后在线粒体中 在细胞溶胶中 条件 第三阶段需要O2,第一、二、三阶段都需要酶 不需要O2，需要酶 产物 CO2、H2O C2H5OH(乙 醇)和CO2 C3H6O3(乳酸)项目 需氧呼吸 厌氧呼吸 乙醇发酵 乳酸发酵 区 别 氧化分解情况 彻底 不彻底，产物还有小分子有机物 能量释放 多(30个ATP/1个葡萄糖)少(2个ATP/1个葡萄糖)相同点 实质 分解有机物，释放能量 联系 从葡萄糖到丙酮酸这一阶段(糖酵解)的反应完全相同【易误警示】厌氧呼吸产物不同的
7、原因是酶不同。厌氧呼吸氧化分解不彻底，形成的有机小分子化合物含有能量，因此氧化分解释放的能量较少。即时应用(随学随练，轻松夺冠)2(2010年衢州高三第二次模拟)下列关于人体内需氧呼吸和厌氧呼吸的比较，正确的是()A二氧化碳只是需氧呼吸的产物 B葡萄糖只能作为需氧呼吸分解的底物 C还原氢只在需氧呼吸过程中产生 D厌氧呼吸的两个阶段都能释放能量解析：选A。人体内需氧呼吸的产物是二氧化碳和水，厌氧呼吸的产物是乳酸而不是乙醇和二氧化碳，故在人体内二氧化碳只是需氧呼吸的产物；无论需氧呼吸还是厌氧呼吸，通常都是利用葡萄糖作为反应底物；需氧呼吸和厌氧呼吸的第一阶段相同，都将葡萄糖分解为丙酮酸，在分解的过程
8、中产生少量的还原氢，同时释放少量能量，因此还原氢在需氧呼吸和厌氧呼吸过程中都能产生；厌氧呼吸只有第一阶段能释放少量能量，在第二阶段不能释放能量。影响细胞呼吸的因素及其在实践中的应用 1影响细胞呼吸的内部因素(1)不同种类的植物呼吸速率不同，如一般情况下，旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。(2)同一植物的不同器官呼吸速率不同，如生殖器官大于营养器官。(3)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。2影响细胞呼吸的外部因素因素 原因 曲线 应用 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
9、适温度酶活性下降，细胞呼吸受抑制 低温下贮存蔬菜、水果，提高大棚蔬菜产量 因素 原因 曲线 应用 O2 O2浓度低时，厌氧呼吸占优势；随O2浓度增大，厌氧呼吸逐渐被抑制，需氧呼吸不断加强；但当O2浓度达到一定值后，随O2浓度增大，需氧呼吸不再加强(受呼吸酶数量等因素的影响)蔬菜、水果的保鲜、医用“创可贴”因素 原因 曲线 应用 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 风干的种子有利于贮藏 因素 原因 曲线 应用 CO2浓度 CO2是细胞呼吸的产物，对细胞呼吸有抑制作用 在蔬菜、水果保鲜中，增加CO2浓度(或充入N2)可抑制细胞呼吸，减少有机物消耗【易误警示】种
10、子、蔬菜和水果在贮藏时都应在低温、低氧条件下，不同的是种子还应保持干燥，而蔬菜和水果应保持一定湿度。低温以不破坏植物组织为标准，一般为零上低温。即时应用(随学随练，轻松夺冠)3(2011年北京海淀模拟)为了尽量延长新鲜水果的贮藏时间，贮藏条件最好是()A低O2、适当的湿度、零上低温和无乙烯 B低O2、适当的湿度、零下低温和无乙烯 C无O2、保持干燥、零上低温和有乙烯 D无CO2、保持干燥、零下低温和有乙烯解析：选A。本题考查影响细胞呼吸的因素及乙烯的生理作用。要长时间贮藏水果，就要降低其细胞呼吸，减少有机物质的消耗。在低温条件下，呼吸酶活性降低；低氧状态下，细胞需氧呼吸弱，厌氧呼吸受到抑制，整
11、个细胞呼吸强度处于最低状态下，可以有效减少营养物质的消耗，但若温度低于零度，则会冻伤水果。湿度适中，减少水果中水分丢失，有利于保鲜。乙烯具有催熟作用，不利于水果贮藏。实验专题探究 有关细胞呼吸方式的探究【理论归纳】1细胞呼吸方式的判断依据 在以葡萄糖为呼吸底物的情况下，CO2释放量和O2吸收量是判断细胞呼吸方式的重要依据，总结如下：(1)无CO2释放时，细胞只进行乳酸发酵，容器内气体体积不变，如马铃薯块茎的厌氧呼吸。(2)有CO2释放，无O2消耗时，细胞只进行产乙醇的厌氧呼吸，容器内气体体积增大，如酵母菌的厌氧呼吸。(3)CO2释放量等于O2消耗量时，细胞只进行需氧呼吸，容器内气体体积不变，但
12、若将CO2吸收，可引起气体体积减小。(4)CO2释放量大于O2消耗量时，细胞同时进行需氧呼吸和产乙醇的厌氧呼吸，如酵母菌在不同氧浓度下的细胞呼吸。2探究细胞呼吸方式的实验装置 欲测定与确认某生物的呼吸类型，应设置两套呼吸装置，如图所示：3实验结果预测和结论实验现象 结论 装置一液滴 装置二液滴 不动 不动 只进行产乳酸的厌氧呼吸 不动 右移 只进行产乙醇的厌氧呼吸 左移 右移 进行需氧呼吸和产乙醇的厌氧呼吸 左移 不动 只进行需氧呼吸或进行需氧呼吸和产乳酸的厌氧呼吸【特别提醒】为使实验结果精确、减少无关变量的干扰，还应设置对照装置。对照装置与装置二相比，不同点是用“煮熟的种子”代替“发芽种子”
13、，其余均相同。实战演练(专项提能，小试牛刀)(2010年河南开封市二模)某研究小组的同学在探究酵母菌细胞生理活动时，收集了酵母菌生长增殖的资料，参考如下图所示的实验装置进行了相关实验(CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄色)，并对甲装置内的系列变化做了相应记录。下列有关该实验的叙述正确的是()A与甲装置内的有关变化，可以用坐标曲线正确表示 B甲、乙实验对照的结果是酵母菌在有氧条件下进行出芽生殖 C本实验探究课题：酵母菌需氧呼吸和厌氧呼吸是否都能产生CO2 D本实验探究课题：探究酵母菌在何条件下产生乙醇和CO2解析：选C。根据题干信息“CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄色”，说明甲
14、中厌氧呼吸产生较少的CO2，乙中需氧呼吸产生较多的CO2。由于资源有限，甲装置内坐标曲线不符合酵母菌出芽生殖发生的数量变化。实验中没有检测是否产生乙醇，只检测了产生CO2情况。命题视角剖析 视角1 紧扣教材重点例1需氧呼吸的过程(2011年湖州调研)下图表示需氧呼吸过程,下列有关说法正确的是()A中数值最大的是 B代表的物质名称是氧气 C产生的场所是线粒体 D某些原核生物能完成图示全过程【尝试解答】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，但也可进行需氧呼吸过程。互动探究(1)进行的场所是什么？(2)整个过程所需酶的场所是什么？【提示】(1)细胞溶胶。(2)细胞溶胶，线
15、粒体内。需氧呼吸与厌氧呼吸(2009年高考上海卷)在a、b、c、d条件下,测得某植物种子萌发时CO2和O2体积变化的相对值如下表。若底物是葡萄糖，则下列叙述中正确的是()视角2 洞察高考热点例2CO2释放量 O2吸收量 a 10 0 b 8 3 c 6 4 d 7 7 A.a条件下，呼吸产物除CO2外还有酒精和乳酸 Bb条件下，需氧呼吸消耗的葡萄糖比厌氧呼吸多 Cc条件下，厌氧呼吸最弱 Dd条件下，产生的CO2全部来自线粒体【思路点拨】解答本题可按以下思路分析：据CO2释放量和O2吸收量种子进行细胞呼吸的类型。据需氧呼吸和厌氧呼吸的反应式计算消耗的葡萄糖量与吸收 O2 量、释放 CO2 量的关
16、系。【尝试解答】D【解析】植物种子萌发时进行细胞呼吸，通过上边的表格可以看出，当氧气浓度为零时，仍有二氧化碳释放，说明此时种子进行厌氧呼吸，既然有二氧化碳产生，则另一种产物就是酒精，而不是乳酸；当氧气浓度为3时，需氧呼吸产生的二氧化碳是3，呼吸作用释放的二氧化碳为8，则厌氧呼吸产生的二氧化碳为835,则需氧呼吸消耗的有机物为0.5，厌氧呼吸消耗的有机物是2.5，很显然是厌氧呼吸强；当处于d状态时，厌氧呼吸消失，此时只进行需氧呼吸，且需氧呼吸产生二氧化碳是在线粒体基质中产生的。变式训练 现有一瓶葡萄糖液，内置有适量酵母菌，经测定瓶中放出的CO2的体积与吸收O2的体积比为54，这是因为()A有1/
17、5的酵母菌在进行需氧呼吸 B有4/7的酵母菌在进行需氧呼吸 C有4/5的酵母菌在进行需氧呼吸 D有3/7的酵母菌在进行需氧呼吸 解析：选B。需氧呼吸吸收O2与放出的CO2体积相等。酵母菌放出的CO2的体积与吸收O2的体积比为54，说明需氧呼吸释放的CO2占4/5，消耗葡萄糖4/51/6；厌氧呼吸释放的CO2占1/5，消耗葡萄糖1/51/2。需氧呼吸消耗葡萄糖占消耗葡萄糖总量的比例是(4/51/6)(4/51/61/51/2)4/7，即有4/7的酵母菌在进行需氧呼吸。视角3 突破易错疑点有关细胞呼吸的实验设计 例3(2009年高考福建卷)右图表示的是测定保温桶内温度变化的实验装置。某研究小组以该
18、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无氧条件下呼吸作用放出的热量更多。(1)取A、B两装置设计实验如下，请补充下表中内容：装置 方法步骤一 方法步骤二 方法步骤三 A 加入240 mL的葡萄糖溶液 加入10 g活性干酵母 _ B 加入240 mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液 _ 加入石蜡油、铺满液面(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：
19、装置 方法步骤一 方法步骤二 方法步骤三 C _ _ 加入石蜡油，铺满液面(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。【尝试解答】(1)不加入石蜡油 加入10 g活性干酵母(2)去除氧气 自(3)加入240 mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液 不加入活性干酵母(4)ABC【解析】(1)该实验要探究酵母菌在有氧和无氧条件下的不同呼吸方式，所以A、B两装置内的自变量应为氧气的有无，其他条件要保持完全相同。(2)B装置内煮沸葡萄糖溶液是为了完全除去其内的氧气，从而保持无氧环境。(3)装置C作为装置B的对照，测定呼吸作用引起温度变化，
20、两装置内的自变量应为进行呼吸作用的酵母菌的有无。(4)一段时间后，内部进行了需氧呼吸的A保温桶温度进行了厌氧呼吸的B保温桶温度C保温桶温度，则假设成立。视角4 突破易错疑点需氧呼吸与厌氧呼吸的判断不理解需氧呼吸与乙醇发酵过程中消耗同质量的葡萄糖产生的二氧化碳的量不同，所以必须明确需氧呼吸和乙醇发酵的两个反应式，问题便可迎刃而解。需氧呼吸过程的总反应式：C6H12O66O26H2O酶6CO212H2O能量。乙醇发酵的反应式：C6H12O6酶2C2H5OH2CO2少量能量。自我挑战将等量且足量的苹果果肉分别放在O2浓度不同的密闭容器中，1小时后测定O2的吸收量和CO2的释放量，如下表：O2浓度 0 1%2%3%5%7%10%15%20%25%O2吸收量/mol 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.8 CO2释放量/mol 1 0.8 0.6 0.5 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.8 下列有关叙述中正确的是()A苹果果肉细胞在O2浓度为0%3%和5%25%时，分别进行厌氧呼吸和需氧呼吸 B贮藏苹果时，应选择O2浓度为5%的适宜环境条件 CO2浓度越高，苹果果肉细胞需氧呼吸越旺盛，产生ATP越多 D苹果果肉细胞进行厌氧呼吸时，产生乳酸和二氧化碳【尝试解答】B