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1、第3节ATP的主要来源细胞呼吸氧化分解二氧化碳一、细胞呼吸的定义、有氧呼吸的过程1细胞呼吸：有机物在细胞内经过一系列的_，生成_或其他产物，释放出能量并生成_的过程，包括有氧呼吸和无氧呼吸。ATP2有氧呼吸酶葡萄糖二氧化碳和水(1)概念：细胞在氧的参与下，通过多种_的催化作用，把_等有机物彻底氧化分解，产生_，释放能量，生成大量 ATP 的过程。(2)过程细胞质基质线粒体基质线粒体内膜大量(3)总反应式：_。酶C6H12O66O26H2O6CO212H2O能量二、无氧呼吸的概念及过程1概念：在_的条件中，细胞通过_的催化作用，把葡萄糖等有机物不彻底氧化分解，产生_、酒精或乳酸，同时释放出_的过
2、程。2反应式无氧或缺氧酶二氧化碳少量能量3过程第一阶段酒精二氧化碳乳酸(1)第一阶段：与有氧呼吸的_相同。(2)第二阶段：丙酮酸_和_，或者转化为_。4不同生物无氧呼吸的产物生物大多数植物酵母菌玉米胚、马铃薯块茎、甜菜块根高等动物、人、乳酸菌无氧呼吸产物酒精和CO2酒精和CO2乳酸乳酸三、细胞呼吸原理的应用1包扎伤口时，应选用透气的纱布等敷料，以防止厌氧细菌在伤口处的滋生。2皮肤受损较深或被锈钉扎伤后，最好能注射破伤风抗毒血清，以防止进行无氧呼吸的破伤风杆菌在伤口处大量繁殖。3提倡慢跑等有氧运动，因为剧烈运动会导致肌细胞进行无氧呼吸而产生大量的乳酸，引起身体肌肉的酸胀。4为防止植物根系呼吸不畅
3、，需要及时给作物松土，定期给稻田排水。5利用微生物的有氧呼吸或无氧呼吸，生产各种发酵食品。判断正误1土壤淹水可导致根系发生无氧呼吸。()2水是有氧呼吸的产物，也是有氧呼吸的反应物。()3水果贮存时充入 N2 和 CO2 的目的主要是抑制无氧呼吸，延长水果的贮存时间。()4无氧条件下，光合作用是叶肉细胞产生 ATP 的唯一来源。()5人在饥饿时，细胞中 ATP 与 ADP 的含量难以达到动态平衡。()答案：1.2.3.4.5.考点一有氧呼吸和无氧呼吸的比较考点梳理1过程图解说明：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酒精、C
4、O2 或乳酸。2有氧呼吸和无氧呼吸的比较比较项目有氧呼吸无氧呼吸区别场所先在细胞质基质中，后在线粒体中始终在细胞质基质中氧气、酶第一、二阶段不需氧，需酶；第三阶段需氧需酶不需氧，需酶物质变化C6H12O6CO2H2OC6H12O6C2H5OHCO2或C3H6O3能量释放大量(38个ATP)少量(2个ATP)比较项目有氧呼吸无氧呼吸联系过程第一阶段相同实质分解有机物释放能量的过程意义为生命活动提供能量，其中间产物为其他化合物的合成提供原料（续表）(1)真核生物细胞并非都能进行有氧呼吸，如蛔虫细胞、哺乳动物成熟的红细胞只能进行无氧呼吸。(2)原核生物无线粒体，但有些原核生物仍可进行有氧呼吸，如蓝藻
5、、硝化细菌等，这类细胞与有氧呼吸有关的酶分布在细胞膜上。高考探究考向细胞呼吸的方式及过程典例1(2016 年江苏卷改编)突变酵母的发酵效率高于野生型，常在酿酒工业发酵中使用。下图为呼吸链突变酵母呼吸过程，下列相关叙述错误的是()A突变酵母乙醇代谢途径未变B突变酵母也能产生HC氧气充足时，野生型酵母种群增殖速率大于突变体D通入氧气后，突变酵母产生 ATP 的主要部位是线粒体解析突变酵母细胞能进行正常的乙醇代谢途径，A 正确；突变酵母细胞可通过乙醇代谢途径产生H，B 正确；氧气充足时，野生型酵母可进行正常的有氧呼吸，突变体不能进行正常的有氧呼吸，故野生型酵母增殖速率大于突变体，C 正确；突变酵母产
6、生 ATP 的主要部位是细胞质基质，D 错误。答案D人体细胞无氧呼吸产物为乳酸，无CO2 生成，故人在剧烈运动(辅助以无氧呼吸)时，CO2 仍然只产自有氧呼吸，其产生的场所只能是线粒体，人体细胞的细胞质基质中并无CO2 产生。考向预测1下图表示萌发的小麦种子中可能发生的相关生理过程，)ae 表示物质，表示过程。下列有关叙述正确的是(A催化反应和的酶都存在于细胞质基质中B图中物质 c 为H，它只在有氧呼吸过程中产生C图中过程主要发生在小麦种子萌发的早期，其中 e为 ATPD过程为有氧呼吸的三个阶段，其中物质 a、d 分别是丙酮酸和 O2解析：题图为细胞呼吸的全过程，过程为无氧呼吸，过程为有氧呼吸
7、，a、b、c、d、e 分别表示丙酮酸、CO2、H、O2、酒精；催化反应和的酶分别存在于细胞质基质和线粒体基质中；无氧呼吸的第一阶段也产生H。答案：D2下图表示生物体内进行的能量释放、转移和利用过程。下列有关叙述正确的是()Aa 过程的完成一定伴随 H2O 和 CO2 的生成B在人体剧烈运动过程中，肌肉细胞产生的甲中不含有乳酸C人体细胞中完成 c 过程的场所主要是线粒体D人体内的 a 过程会受肾上腺素和甲状腺激素的影响解析：a 过程可表示有氧呼吸与无氧呼吸过程，无氧呼吸过程不产生 H2O，无氧呼吸中的乳酸途径也不产生 CO2；在人体剧烈运动过程中，肌肉细胞进行有氧呼吸和无氧呼吸，能产生乳酸；c
8、过程表示 ATP 水解释放能量，用于各项生命活动，而线粒体是细胞的“动力车间”，是主要的产能场所，不是主要的耗能场所；在人体内，肾上腺素、甲状腺激素可以使机体细胞代谢加快，故 a 过程会受到二者的影响。答案：D因素原因图解应用温度最适温度时，细胞呼吸最强超过或低于最适温度，呼吸酶活性降低甚至变性失活，细胞呼吸受抑制低温下贮藏蔬菜、水果大棚蔬菜夜间适当降温，降低呼吸消耗，提高产量考点二 影响细胞呼吸的环境因素及其应用考点梳理(续表)因素原因图解应用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；但当O2浓度达到一定值后，随O2浓度增大，有氧呼吸不再加强
9、(受呼吸酶数量、ADP、磷酸等因素的影响)适当降低氧气浓度以抑制呼吸消耗，延长蔬菜、水果的保鲜时间中耕松土增强根的有氧呼吸医疗上选用透气的消毒纱布或松软的“创可贴”包扎伤口，可抑制厌氧病原菌的繁殖(续表)因素原因图解应用CO2浓度从化学平衡的角度分析：CO2浓度增加，呼吸速率下降在蔬菜和水果的保鲜中，增加CO2浓度，保鲜效果更好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贮藏时，将种子风干，以减弱细胞呼吸，减少有机物的消耗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高考探究考向细胞呼吸的应用典例2下列有关生产措施或生活中所涉及的
10、细胞呼吸知识的叙述，不正确的是()A利用醋酸菌及发酵罐生产食用醋的过程中需要严格控制通气(无氧)B用酵母菌发酵生产酒精的过程中，pH 发生变化是其死亡率上升的原因之一C提倡慢跑，可防止因无氧呼吸产生乳酸使人体肌肉酸胀乏力D作物种子贮藏前需要干燥，主要是通过减少水分以抑制细胞呼吸解析醋酸菌是嗜氧菌，因此利用醋酸菌及发酵罐生产食用醋的过程中需要不断通入无菌空气，A 错误；用酵母菌发酵生产酒精的过程中，酵母菌死亡率上升的原因有 pH 降低、酒精浓度升高、养料不断减少等，B 正确；人体细胞无氧呼吸会产生大量的乳酸，导致肌肉乏力，因此提倡慢跑，可防止因无氧呼吸产生乳酸使人体肌肉酸胀乏力，C 正确；作物种
11、子贮藏前需要干燥，主要是通过减少水分以抑制细胞呼吸，D 正确。答案A考向预测3(2016 年安徽屯溪月考)下图表示某植物非绿色器官在不同氧气浓度下氧气的吸收量和二氧化碳的释放量，根据所提供的信息，以下判断正确的是()AN 点时，该器官氧气的吸收量和二氧化碳的释放量相等，说明其只进行有氧呼吸BM 点是贮藏该器官的最适氧气浓度，此时无氧呼吸的强度最低C该器官呼吸作用过程中有非糖物质氧化分解DL 点时，该器官产生二氧化碳的场所是细胞中的线粒体基质解析：非绿色器官只能进行细胞呼吸，N 点时该器官氧气的吸收量和二氧化碳的释放量相等，如果只以葡萄糖为底物进行细胞呼吸的话应是只进行有氧呼吸，但由图可知二氧化
12、碳释放量会低于氧气吸收量，说明该过程中有非糖物质的氧化分解，故 A 错误，C 正确。M 点时细胞呼吸强度最弱，但不是无氧呼吸强度最低点，故 B 错误。L 点时氧气浓度为 0，说明只进行无氧呼吸，产生二氧化碳场所是细胞质基质，故 D 错误。答案：C4(2017 年吉林大学附属中学七模)下列关于细胞呼吸原理的叙述，不正确的是()A罐装食品出现胀盖现象与微生物的无氧呼吸有关B粮堆湿度增大与谷物的有氧呼吸有关C真空包装熟牛肉可抑制微生物的有氧呼吸D选用透气性好的创可贴是为了保证患处细胞的有氧呼吸解析：罐装食品一般真空包装，出现胀盖现象是由于微生物的无氧呼吸产生二氧化碳，A 正确；粮堆湿度增大，是由于谷
13、物的有氧呼吸产生水，B 正确；真空包装熟牛肉可抑制微生物的有氧呼吸，C 正确；选用透气性好的创可贴是为了抑制患处厌氧菌的繁殖，D 错误。答案：D5某生物兴趣小组的同学利用多套如下实验装置对酵母菌无氧呼吸需要的最适温度进行了相关探究，实验结果如右下图，请分析实验信息并回答以下问题：(1)本实验过程中的化学反应结果会改变实验的自变量，是因为被分解的葡萄糖中的能量一部分_，其余转移至 ATP 中及存留在酒精中。(2)试管中加水的主要目的是_。(3)葡萄糖溶液煮沸的目的是_。(4)欲检测无氧呼吸产物有无酒精，可用_溶液进行鉴定，若有酒精，其溶液颜色变化是_。(5)如不考虑(1)中的不足，该实验能不能达
14、到实验目的？_。若不能，请提供改进方法：_。答案：(1)以热能形式散失(2)制造无氧环境(3)除杂菌及排除氧气(4)重铬酸钾、浓硫酸(或酸性重铬酸钾)橙色变成灰绿色(5)不能25 后扩大温度范围，重复试验，直至找到峰值对应的温度即为最适温度考点三细胞呼吸类型的测定方法考点梳理1细胞呼吸的相关判定(1)判定指标：CO2 释放量、O2 消耗量以及酒精产生量。(2)判定原理：呼吸底物是葡萄糖时，若只进行有氧呼吸，则 O2 消耗量CO2 产生量11；若只进行产生酒精的无氧呼吸(酒精发酵)，则 O2 消耗量CO2 产生量酒精产生量011；若只进行产生乳酸的无氧呼吸(乳酸发酵)，则无 O2的消耗和 CO2
15、 的产生。(3)判定方法内容物质变化特点细胞呼吸方式CO2 释放量O2吸收量只进行有氧呼吸不消耗氧气，释放CO2只进行酒精发酵CO2 释放量O2 消耗量进行有氧呼吸和酒精发酵，多余的CO2来自酒精发酵酒精产生量CO2释放量只进行酒精发酵酒精产生量O2 消耗量时，比较有氧呼吸和无氧呼吸速率的方法若 CO2 释放量/O2 消耗量4/3，有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等。若 CO2 释放量/O2 消耗量4/3，无氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于有氧呼吸。若 CO2 释放量/O2 消耗量4/3，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于无氧呼吸。(2)如果出现 CO2 释放量O2 消耗量，呼吸底物可能含有脂肪，因为
16、等量的脂肪氧化分解的需氧量高于糖类。(3)有时还可根据发生的场所进行细胞呼吸方式的判定，如真核细胞中均在细胞质基质中进行的是无氧呼吸。3利用实验装置测定细胞呼吸的类型。装置及细胞呼吸类型的判断如下图所示液滴移动现象结论装置一装置二液滴左移液滴不动只进行有氧呼吸液滴不动液滴右移只进行无氧呼吸液滴左移液滴右移既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸(1)实验材料分析装置一、二中试剂的作用：NaOH 溶液吸收 CO2，蒸馏水作为对照。在利用葡萄糖作为能源物质的条件下，有氧呼吸时，装置二内气体体积不变；无氧呼吸时，装置二内气体体积增加。(2)实验结果分析高考探究考向细胞呼吸类型的探究典例 3(2015 年安徽卷
17、)科研人员探究了不同温度(25 和0.5)条件下密闭容器内蓝莓果实的 CO2 生成速率的变化，结果见下图 1 和图 2。图 1图 2(1)由图可知，与 25 相比，0.5 条件下果实的 CO2 生成速率较低，主要原因是_；随着果实储存时间的增加，密闭容器内的_浓度越来越高，抑制了果实的细胞呼吸，该实验还可以通过检测_浓度变化来计算呼吸速率。(2)某同学拟验证上述实验结果，设计如下方案：称取两等份同一品种的蓝莓果实，分别装入甲、乙两个容积相同的瓶内，然后密封。将甲、乙瓶分别置于 25 和 0.5 条件下储存，每隔一段时间测定各瓶中的 CO2 浓度。记录实验数据并计算 CO2 生成速率。为使实验结
18、果更可靠，请给出两条建议，以完善上述实验方案(不考虑温度因素)。a_。b_。解析(1)从题图中可知，0.5 的低温条件明显抑制了细胞呼吸，使 CO2 生成速率减慢，导致 CO2 释放量降低，主要原因是低温时与细胞呼吸有关的酶的活性降低，使 CO2 生成速率减慢；随着果实储存时间的增加，密闭容器内的 CO2 浓度越来越高，抑制了果实的细胞呼吸。该实验还可以通过检测 O2 浓度变化(O2 的减少量)来计算呼吸速率。(2)该实验验证的是(1)中的结果，为了保证实验结果的准确性，选取的果实成熟度要一致，并且在每个温度条件下至少要有 3 个平行重复实验。答案(1)低温降低了细胞呼吸相关酶活性CO2O2每
19、个温度条件下至少有 3 个(2)选取的果实成熟度应一致平行重复实验类别细胞质基质线粒体酵母菌葡萄糖丙酮酸氧气考向预测6(2017 年湖南重点名校大联考)为探究酵母菌的细胞呼吸，将酵母菌破碎并进行差速离心处理，得到细胞质基质和线粒体，与酵母菌分别装入试管中，加入不同的物质，进行了如下表的实验。注：“”表示加入了适量的相关物质，“”表示未加入相关物质。下列有关叙述中，不正确的是()A会产生酒精的试管有B会产生 CO2 和 H2O 的试管有C试管的实验结果，可以判断酵母菌进行有氧呼吸的场所D试管的实验结果，可以判断酵母菌进行无氧呼吸的场所解析：酒精是在无氧情况下，在细胞质基质中产生的，会产生酒精的是
20、，A 正确；有氧情况下在线粒体中会产生CO2和 H2O，会产生CO2 和H2O 的试管只有，B 正确；根据试管的实验结果，不能判断酵母菌进行有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，C 错误；根据试管的实验结果，可以判断酵母菌进行无氧呼吸的场所是细胞质基质，D 正确。答案：C7(2016 年山西模拟)某实验室用两种方式进行酵母菌发酵葡萄糖生产酒精。甲发酵罐保留一定量的氧气，乙发酵罐没有氧气，其余条件相同且适宜。实验过程中每小时测定一次两发酵罐中氧气和酒精的物质的量，记录数据并绘成下面的坐标图。据此下列说法中正确的是()A在实验结束时甲、乙两发酵罐中产生的二氧化碳量之比为 65B甲、乙两发酵罐分别在第
21、 5 小时和第 3 小时无氧呼吸速率最快C甲发酵罐实验结果表明在有氧气存在时酵母菌无法进行无氧呼吸D该实验证明向葡萄糖溶液中通入大量的氧气可以提高酒精的产量解析：实验结束时，甲发酵罐的酒精产量是 18 mol，即无氧呼吸产生的 CO2 为 18 mol，有氧呼吸产生的 CO2 为 6 mol，共 24 mol，乙发酵罐产生的酒精是 15 mol，即无氧呼吸产生的CO2 为 15 mol，因此在实验结束时甲、乙两发酵罐中产生的 CO2之比为 85，A 错误；由图可知，甲发酵罐在第 5 小时酒精的物质的量增长最快，乙发酵罐在第 3 小时酒精的物质的量增长最快，所以甲、乙两发酵罐分别在第 5 小时和
22、第 3 小时无氧呼吸速率最快，B 正确；甲发酵罐实验结果表明在有氧气存在时酵母菌可以进行无氧呼吸，C 错误；该实验证明向发酵罐中连续通入大量的氧气可以降低酒精的产量，D 错误。答案：B8(2017 年吉林大学附属中学月考)下图是测定发芽种子的细胞呼吸类型所用的装置(假设呼吸底物只有葡萄糖)，装置 1、2 中分别放入等量的发芽种子，装置 3 中为等量的煮熟的种子。若装置 1 左移 10 cm，装置 2 右移 12 cm，装置 3 右移 2 cm，则有氧呼吸消耗葡萄糖与无氧呼吸消耗葡萄糖的相对比值为()A65B56C25D52解析：装置 3 为对照实验，装置 3 着色液滴右移 2 cm，说明环境因
23、素造成气体膨胀 2 cm。装置 1 气体减少表示O2 的消耗，装置 1 左移 10 cm，O2 减少实际为12 cm。装置 2 右移12cm，气体增加实际为 10 cm，装置 2 气体增加量为 CO2 产生量与 O2消耗量的差值，所以 CO2 产生量为 101222(cm)，有氧呼吸产生 CO2 的量为 12 cm，无氧呼吸产生 CO2 的量为 10 cm。有氧呼吸消耗的葡萄糖与无氧呼吸消耗的葡萄糖的相对比值(126)(102)25，C 正确。答案：C9下图为探究酵母菌进行的细胞呼吸类型的装置图，下列现象中能说明酵母菌既进行有氧呼吸，同时又进行无氧呼吸的是()A装置 1 中液滴左移，装置 2
24、中液滴不移B装置 1 中液滴左移，装置 2 中液滴右移C装置 1 中液滴不移动，装置 2 中液滴右移D装置 1 中液滴右移，装置 2 中液滴左移解析：酵母菌既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸时，装置1 氢氧化钠溶液吸收释放的二氧化碳，酵母菌消耗氧气，故瓶内气压下降，液滴左移；装置 2 清水不能吸收释放的二氧化碳，释放的二氧化碳量多于消耗的氧气量，瓶内气压上升，液滴右移。B 正确。答案：B探究酵母菌细胞呼吸的方式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
25、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探究酵母菌细胞呼吸方式装置图分析(1)将装置(甲)连通橡皮球，让空气依次通过 3 个锥形瓶，既保证 O2 的充分供应，又使进入 A 瓶中的空气先经过装有NaOH 溶液的锥形瓶，洗除了空气中的 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。甲乙(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 通入澄清石
26、灰水中。3实验现象：甲、乙两装置中石灰水都变混浊，且甲中混浊程度高且快。4实验结论：酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸，在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生 CO2；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精和 CO2。(1)要用新鲜的酵母菌，新鲜的酵母菌出芽生殖快，细胞呼吸旺盛，实验效果明显。不能用蒸馏水代替葡萄糖溶液，因为葡萄糖是酵母菌进行细胞呼吸的能源物质。(2)装置甲左边锥形瓶中的10%的NaOH 溶液可以吸收通入的空气中的CO2，避免空气中的CO2 影响实验结果。装置甲、乙右边锥形瓶中盛有澄清的石灰水，利用其变浑浊的程度可用来验证酵母菌两种细胞呼吸产生的CO2 气体的多少。(3)
27、酸性重铬酸钾溶液能和酒精反应变为灰绿色，可用于检验司机是否为酒后驾车。典例下图是探究酵母菌呼吸作用方式的实验装置。以下说法错误的是()A装置一中 NaOH 的作用是吸收 CO2B提取装置二中 D 处可检测到有酒精生成C装置二中 D 瓶应先封口一段时间后，再与 E 瓶连接D两个装置均需要在黑暗条件下进行实验解析装置一中 NaOH 的作用是吸收 CO2，排除无关变量对实验结果的干扰。装置二中 D 处氧气消耗完后，只能进行无氧呼吸，产生酒精和 CO2。装置二中 D 瓶应先封口一段时间后，才能将 D 瓶中的氧气消耗完。探究酵母菌的呼吸作用方式与光照无关。答案D举一反三下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式
28、”的叙述，不正确的是()A酵母菌常被用作研究细胞呼吸的实验材料，主要原因是酵母菌属于兼性厌氧生物B在有氧呼吸的装置中，可将空气直接通入酵母菌的培养液中C酵母菌呼吸产生的 CO2 可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄D酵母菌呼吸产生的酒精在酸性条件下能与橙色的重铬酸钾溶液反应变成灰绿色解析：酵母菌属于兼性厌氧生物，适合作为研究细胞呼吸的实验材料，A 正确；在有氧呼吸的装置中，不可将空气直接通入酵母菌的培养液，应先用 NaOH 除去空气中的二氧化碳，B 错误；酵母菌呼吸产生的 CO2 可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄，或使澄清石灰水变浑浊，C 正确；酵母菌无氧呼吸产生的酒精在酸性条件下能与橙色的重铬酸钾溶液反应变成灰绿色，D 正确。答案：B