1、第三节第三节 细胞呼吸细胞呼吸 学习导航 1.结合教材 P8182，理解细胞呼吸的本质及过程。2.比较有氧呼吸和无氧呼吸的 异同。3.结合教材 P85内容，概述细胞呼吸原理的应用。 重难点击 有氧呼吸、无氧呼吸的过程。 方式一 翱翔的飞机需要发动机燃烧油料来提供能量，在这一过程中，油料在发动机内剧烈 燃烧，需要消耗氧气，产生二氧化碳，同时产生大量的能量推动发动机运转。生物体的生命 活动也需要消耗能量，这些能量来自于有机物的氧化分解，也就是细胞呼吸。细胞呼吸和燃 烧有什么区别呢？它的过程又是怎样的呢？ 方式二 19 世纪中期，欧洲许多陈年的葡萄酒在空气中因自然变酸而不能被饮用。为了研究 酒变酸的
2、真正原因，巴斯德进行了大量的实验，终于发现，酒变酸的罪魁祸首是一种叫醋酸 杆菌的微生物，醋酸杆菌从空气中落进酒里，使葡萄酒变成了醋，后来他提出微温加热在酿 制业消灭微生物的方法，即巴斯德消毒法。由此说明呼吸作用是生物体具有的基本的生命活 动，呼吸作用提供了各类生物各种生命活动所需要的能量，体现了生物界的统一性。 一一、细胞呼吸的本质及有氧呼吸的过程细胞呼吸的本质及有氧呼吸的过程 1细胞呼吸的概念 (1)场所：活细胞。 (2)反应物：糖类、脂质和蛋白质等有机物。 (3)产物：二氧化碳或其他产物。 (4)能量变化：释放出能量并生成 ATP。 2类型 (1)分类依据：是否需要氧气参与。 (2)类型：
3、有氧呼吸和无氧呼吸。 3本质：氧化分解有机物，释放能量。 4呼吸速率：在一定温度下单位质量的活细胞或组织在单位时间内的 CO2释放量或 O2消耗 量。 5细胞呼吸与燃烧的区别 (1)燃烧：往往伴有剧烈的发光发热现象。 (2)细胞呼吸：在温和的条件下，有机物被酶催化氧化分解，逐步释放能量。 6线粒体的结构 线粒体具有双层膜，3内膜向内腔折叠形成2嵴，大大增加了内膜的表面积，线粒体内充满 了液态的4基质，线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。 7有氧呼吸 (1)概念 主要场所 线粒体 物质变化 反应物：葡萄糖等有机物；产物：CO2、H2O 条件 O2参与、多种酶催化 能量变化 释放能
4、量并生成大量 ATP (2)过程 (3)总反应式： C6H12O66O26H2O 酶 6CO212H2O能量。 下图表示有氧呼吸过程，据图分析： 1图中表示有氧呼吸三个阶段产生的能量，其中生成 ATP 最多的是哪个过程？ 答案 过程释放能量最多。 2图中的、分别是什么物质？有氧呼吸过程中，参与反应的氧气中的氧最终到了哪 种产物中？ 答案 和都是水， 是氧气。 有氧呼吸过程中， 参与反应的氧气中的氧最终到产物水中。 31 mol 葡萄糖在体内彻底氧化分解共释放出 2 870 kJ 的能量，其中有 1 161 kJ 的能量储存 在 ATP 中，其余的能量以热能的形式散失，以维持体温的恒定。那么，1
5、 mol 葡萄糖通过有 氧呼吸可形成多少 mol 的 ATP？其能量转换效率是多少？ 答案 可形成 38 mol 的 ATP。其能量转换效率是 40.45%。 4葡萄糖等有机物在体外能够燃烧，有氧呼吸和物质燃烧相比有什么异同？ 答案 二者都能释放能量，产物主要都是水和二氧化碳，不同点在于有氧呼吸是在温和条件 下，在酶的催化下缓慢释放有机物中的能量，相当一部分能量储存到了 ATP 中；燃烧是点燃 后剧烈释放有机物中的能量，能量全部以光能和热能的形式释放，不产生 ATP。 5原核生物没有线粒体，能不能进行有氧呼吸呢？ 答案 能，在细胞质基质中进行。 归纳整合 有氧呼吸第三阶段释放的能量最多，参与反
6、应的氧气中的氧全部到了产物水中； 有氧呼吸释放的能量约有 40%到了 ATP 中，这是和有机物在体外燃烧最大的不同；原核生物 没有线粒体，有的也能进行有氧呼吸。 1如图为线粒体的结构示意图，其中不可能发生的反应是( ) A处发生有氧呼吸第二阶段 B处产生 ATP C处产生 CO2 D处发生H与 O2的结合反应 答案 B 解析 分析示意图可知，分别表示线粒体内外膜间隙、线粒体基质和内膜。有氧呼吸 的第二阶段发生在场所，该过程有 CO2产生，而H与 O2的结合反应在上完成。物质氧 化分解过程不能在处进行，处也不能产生 ATP。 2有氧呼吸全过程中的物质变化可分为三个阶段： C6H12O6丙酮酸H；
7、丙酮酸H2OCO2H；HO2H2O。 下列与此相关的叙述中，正确的是( ) A第阶段反应极易进行，无需酶的催化 B第阶段无 ATP 生成，第阶段形成较多的 ATP C第阶段的进行，需在有氧条件下 D第阶段也在线粒体中进行 答案 C 解析 有氧呼吸的三个阶段都需要酶的催化，都有 ATP 的产生；产生 ATP 最多的是第三阶 段；有氧呼吸第二、三阶段需在有氧条件下进行，因为丙酮酸需在有氧条件下进入线粒体； 第阶段在细胞质基质中进行。 二二、无氧呼吸无氧呼吸 1概念 (1)条件：无氧或缺氧。 (2)场所：细胞质基质。 (3)反应物：葡萄糖等有机物。 (4)产物：C2H5OH(乙醇)和 CO2或 C3
8、H6O3(乳酸)，同时释放较少能量。 2反应式 1产生乙醇 C6H12O6 酶 2C2H5OH乙醇2CO2少量能量 发生生物：大部分植物、酵母菌 2产生乳酸 C6H12O6 酶 2C3H6O3乳酸少量能量 发生生物：动物、乳酸菌、马铃薯块茎、玉米胚等 3影响酵母菌无氧呼吸的因素 (1)实验目的：说明影响细胞无氧呼吸的因素。 (2)实验原理：酵母菌无氧呼吸的产物有 CO2，通过 CO2与澄清的石灰水的反应速度来探讨 O2的浓度、温度等因素对酵母菌无氧呼吸的影响。 (3)实验步骤 阅读实验背景材料，得出结论：酵母菌既能进行有氧呼吸，也能进行无氧呼吸，两种呼吸 的产物中都有 CO2。 分小组讨论，提
9、出 O2的浓度、温度可能会对酵母菌的无氧呼吸产生的影响。 分组设计实验，实验设计要注意：实验装置要符合科学性；观察记录表格要合理。 归纳总结 真核生物有氧呼吸和无氧呼吸的比较 项目 有氧呼吸 无氧呼吸 不 同 点 条件 需氧 不需氧 场所 细胞质基质、线粒体 细胞质基质 分解程度 葡萄糖被彻底分解 葡萄糖分解不彻底 产物 CO2、H2O 乳酸或乙醇和 CO2 能量释放 大量能量 少量能量 相 同 点 本质都是氧化分解有机物，释放能量，生成 ATP 供生命活动所需；第一阶段从 葡萄糖到丙酮酸完全相同 1无氧呼吸第一阶段和有氧呼吸完全相同，也有H的产生，这部分H去向了哪里？ 答案 参与了第二阶段乳
10、酸或者乙醇的生成。 21 mol 葡萄糖分解成乳酸时，只释放出 196.65 kJ 的能量，其中有 61.08 kJ 的能量储存在 ATP 中，其余的能量以热能的形式散失。那么，1 mol 葡萄糖通过乳酸发酵可形成多少 mol 的 ATP？其能量转换效率是多少？ 答案 可形成 2 mol 的 ATP。其能量转换效率是 31.06%。 3无氧呼吸是有机物不彻底的氧化分解，释放的能量比有氧呼吸少，为什么？ 答案 还有很大一部分能量存在不彻底的氧化产物乳酸和乙醇中。 4剧烈运动过后的肌肉酸疼是怎样造成的？ 答案 剧烈运动，氧气供应不足，肌肉细胞无氧呼吸产生了乳酸。 3比较植物有氧呼吸和无氧呼吸过程，
11、下列说法不正确的是( ) A有氧呼吸和无氧呼吸过程都需要酶的催化 B葡萄糖是有氧呼吸的主要反应物，不是无氧呼吸的主要反应物 C无氧呼吸第一阶段产生的H用于第二阶段 D有氧呼吸反应物中的氢元素全部到H中，H在第三阶段与氧结合生成水 答案 B 解析 生物体内的任何化学反应都需要酶的催化，A 项正确；有氧呼吸和无氧呼吸常用的能 源物质都是葡萄糖，B 项错误；无氧呼吸第一阶段产生H，第二阶段H和丙酮酸反应，C 项正确；有氧呼吸反应物葡萄糖和 H2O 的氢元素全部到H中，H在第三阶段与氧结合生成 水，D 项正确。 4如图所示的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 B C
12、D 答案 B 解析 是有氧呼吸第二、三阶段，发生在线粒体中。和表示两种类型的无氧呼吸，均 发生在细胞质基质中。表示 ATP 的合成，可发生在细胞质基质中。 拓展提升 无氧呼吸只在第一阶段产生少量 ATP， 第二阶段不产生 ATP； 无氧呼吸在进化上 比有氧呼吸出现的早，因此多数能进行有氧呼吸的生物，一般也能进行无氧呼吸。 三三、细胞呼吸原理的应用细胞呼吸原理的应用 1农业生产上 (1)原理：适当增强细胞呼吸，以促进作物的生长发育。 (2)实例：水稻生产中适时露田和晒田。 2粮食储藏上 (1)原理：降低温度和保持干燥，抑制细胞呼吸，延长保存期限。 (2)实例： 稻谷等种子的含水量不能过高， 以防
13、过强的细胞呼吸释放的热量和水导致种子霉变。 3果蔬储藏上 (1)原理：降低氧浓度或温度，抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。 (2)实例：在 01 条件下储藏苹果、柑橘等果实。 下表是某植物非绿色器官(无氧呼吸产生乙醇和二氧化碳)，随氧气浓度变化，无氧呼吸和有 氧呼吸强度的变化，据表分析： 氧气浓度(%) 0 2.5 5 7.5 10 12.5 无氧呼吸释放的 CO2量 10 7 3 1 0 0 有氧呼吸释放的 CO2量 (吸收的氧气量) 0 2 3 6 8 10 总 CO2释放量 10 9 6 7 8 10 1.O2浓度为零时，该器官的细胞呼吸方式是哪种？ 答案 O2浓度为零时，只进行无氧呼吸。
14、 2O2浓度在 2.5%10%之间时和在 10%以上时，该器官的细胞呼吸方式有什么不同？ 答案 O2浓度在 2.5%10%时，进行有氧呼吸和无氧呼吸；O2浓度在 10%以上时，只进行 有氧呼吸。 3O2浓度为 5%时，有氧呼吸和无氧呼吸释放的 CO2量相等，二者消耗的葡萄糖是不是也一 样多？ 答案 不是。根据有氧呼吸和无氧呼吸的方程式可以看出：有氧呼吸时，1C6H12O66CO2； 无氧呼吸时，1C6H12O62CO2。所以当有氧呼吸和无氧呼吸释放的 CO2量相等时，二者消耗 的葡萄糖之比是 13。 方法点拨 根据吸收氧气和释放二氧化碳的量判断细胞呼吸的方式：当 O2浓度为零时，只 进行无氧呼
15、吸；当吸收的氧气和释放的二氧化碳量相等时，只进行有氧呼吸；当吸收的氧气 比释放的二氧化碳量少时，有氧呼吸和无氧呼吸同时进行。 5以下甲、乙两图都表示苹果组织细胞中 CO2释放量和 O2吸收量的变化。下列相关叙述不 正确的是( ) A甲图中氧浓度为 a 时的情况对应的是乙图中的 A 点 B甲图中氧浓度为 b 时的情况对应的是乙图中的 CD 段 C甲图的 a、b、c、d 四个浓度中 c 是最适合储藏的氧浓度 D甲图中氧浓度为 d 时没有乙醇产生 答案 B 解析 甲图中氧浓度为 a 时，细胞只释放 CO2不吸收 O2，说明细胞只进行无氧呼吸，对应乙 图中的 A 点，A 项正确；甲图中氧浓度为 b 时
16、，CO2的释放量远远大于 O2的吸收量，说明既 进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，且无氧呼吸强度大，应对应乙图中 AC 段之间，B 项错误； 储藏植物器官应选择CO2产生量最少即细胞呼吸最弱时(甲图中的 c 点)的氧浓度， C项正确； 氧浓度为 d 时， CO2的释放量与 O2的吸收量相等， 细胞只进行有氧呼吸， 因此没有乙醇产生， D 项正确。 6如图表示某植物非绿色器官在不同 O2浓度下，O2的吸收量和 CO2的释放量的变化情况， 根据所提供的信息，以下判断正确的是( ) AN 点时，该器官 O2的吸收量和 CO2的释放量相等，说明其只进行有氧呼吸 BM 点是储藏该器官的最适 O2浓度，此时无氧
17、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 CO2的场所是细胞中的线粒体基质 答案 C 解析 N 点之后，O2的吸收量与 CO2的释放量不等，说明该植物非绿色器官呼吸作用过程中 还有非糖物质的氧化分解，C 项正确；由于有非糖物质参与氧化分解，故 O2的吸收量与 CO2 的释放量相等不能说明该器官只进行有氧呼吸，A 项错误；M 点细胞的总呼吸强度最低，但 无氧呼吸强度并不是最低的，B 项错误；L 点时，细胞只进行无氧呼吸，产生 CO2的场所是 细胞质基质，D 项错误。 拓展延伸 葡萄糖不是细胞呼吸的唯一底物， 脂肪等物质也可以作为呼吸底物进行有氧呼吸， 由于
18、脂肪和糖类相比含氢多，含氧少，因此以脂肪作为呼吸底物进行有氧呼吸时，消耗的氧 气要比放出的二氧化碳多。 1下列叙述，正确的打“”，错误的打“”。 (1)有氧呼吸全部在线粒体中进行( ) (2)无氧呼吸的产物不一定相同( ) (3)农田长期水淹后会造成植物烂根与无氧呼吸有关( ) (4)有氧呼吸的三个阶段均可产生 ATP，但第三阶段产生的最多( ) (5)氧气作为反应物在有氧呼吸的第二、三阶段参与( ) (6)有氧呼吸的第三阶段既消耗水又产生水( ) (7)人体细胞在有氧或无氧状态下均可产生 CO2( ) (8)无氧呼吸是不彻底的氧化分解， 一些能量没释放出来， 所以无氧呼吸释放的能量较少( )
19、 答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) 2用含 18O 的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，18O 转移的途径是( ) A葡萄糖丙酮酸水 B葡萄糖丙酮酸氧 C葡萄糖氧水 D葡萄糖丙酮酸二氧化碳 答案 D 解析 在细胞质基质中，C6H12O6在酶的作用下分解为丙酮酸，丙酮酸进入线粒体基质中彻 底分解成 CO2。 3 不同种类的生物在不同的条件下呼吸作用的方式不同。 下列对生物细胞呼吸作用方式的判 断错误的是( ) A若只释放 CO2，不消耗 O2，则细胞只进行无氧呼吸 B若 CO2的释放量多于 O2的吸收量，则细胞既进行有氧呼吸也进行无氧呼吸 C若 CO2的释放量
20、等于 O2的吸收量，则细胞只进行有氧呼吸 D若既不吸收 O2也不释放 CO2，则说明该细胞已经死亡 答案 D 解析 对于动物细胞或乳酸菌， 无氧呼吸的产物为乳酸， 此时细胞既不吸收 O2也不释放 CO2。 4蔬菜和水果长时间储藏、保鲜所需要的条件应为( ) A低温、干燥、低氧 B低温、湿度适中、低氧 C高温、干燥、高氧 D高温、湿度适中、高氧 答案 B 解析 蔬菜和水果储藏过程中，应创造条件尽量降低呼吸作用强度，以减少有机物的消耗， 而低温和低氧的条件下呼吸作用强度较弱；保持一定的湿度是为了减少其水分散失，起到保 鲜作用。 5生物体内葡萄糖分解代谢过程的图解如下，请据图回答下列问题： (1)反
21、应中，可在人体细胞中进行的是_。 (2)粮食储藏过程中，有时会发生粮堆湿度增大的现象，这是因为_ _。 (3)在微生物体内丙酮酸可以转化为 酮戊二酸，该酸在酶的催化下可以转化为谷氨酸，当 谷氨酸增多并与酶结合时，可导致谷氨酸合成减少，其原因是_ _。 答案 (1) (2)呼吸作用产生了水 (3)酶的活性受到抑制 解析 (1)根据图示信息分析：是呼吸作用的第一阶段，在细胞质基质中进行；是有氧呼 吸的第二阶段和第三阶段，在线粒体内完成；是无氧呼吸中的乙醇发酵，在人体细胞中没 有此反应发生； 是无氧呼吸中产生乳酸的过程， 在细胞质基质中进行， 当人体剧烈运动时， 在局部细胞中会发生此反应，以满足人体细胞对能量的需求。所以可在人体细胞内进行的是 、和。(2)粮食储藏过程中有时会发生粮堆湿度增大的现象，这是由于呼吸作用过程中 有水的产生。(3)代谢过程中产生的物质与酶结合，使酶的结构发生变化，抑制酶的活性，所 以导致谷氨酸合成减少。
