1、第7讲 细胞呼吸,知识1 细胞呼吸的原理,知识2 影响细胞呼吸的因素及应用,知识梳理,考点一 需氧呼吸和厌氧呼吸,考点二 细胞呼吸过程中原子的转移,考点突破,考点三 影响细胞呼吸的因素及应用,知识1 细胞呼吸的原理 一、细胞呼吸,教材研读,1.含义:细胞内进行的将糖类等有机物分解为 无机物或者小分子有 机物 ,并且 释放出能量 的过程。,2.分类,二、需氧呼吸,1.含义:细胞在 氧气 的参与下,把糖分子氧化成 二氧化碳和水 ,并释放能量,生成大量 ATP 的过程。,2.反应式: C6H12O6+6O2+6H2O 6CO2+12H2O+能量 。,3.过程,4.特点:在常温下发生,所产生的能量中有
2、相当一部分贮存在 ATP 中,能量利用率 很高 。,5.实质:葡萄糖中的碳氧化为 二氧化碳 ,其中的氢被氧化成 水 。,三、厌氧呼吸,1.含义: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.乳酸发酵和乙醇发酵,知识2 影响细胞呼吸的因素及应用,1.细胞呼吸的意义:为生物体的生命活动提供 能量 ,为其他化合物 的合成提供 碳骨架 。 2.影响细胞呼吸的因素:内因包括物种、发育阶段、部位等因素,外因主 要有 温度、O2浓度、CO2浓度、水 ,其中,在一定范围内,呼吸作 用强度随着 温度或O2浓度 的增加而增强;环境中 CO2 的浓
3、度越高,细胞呼吸作用越弱;细胞的 含水量 越高,细胞呼吸作用越 强。,3.细胞呼吸原理的应用 (1)粮食的储存: 低温、低氧、干燥等 。 (2)蔬菜水果的保鲜: 零上低温、适当的湿度、低氧等 。,1.(2017浙江11月选考,8,2分)下列关于细胞呼吸在生产生活中应用的叙 述,错误的是 ( B ) A.面团“发起”是酵母菌产生CO2所致 B.干燥和无氧的环境有利于蔬菜的长期保鲜 C.利用乳酸细菌制作酸奶过程需密闭隔绝空气 D.黑暗条件下绿豆萌发成豆芽的过程中有机物总量不断减少,解析 面团“发起”是酵母菌细胞呼吸产生CO2所致,A正确;低温 和低氧的环境有利于蔬菜的长期保鲜,B错误;乳酸细菌的呼
4、吸方式为厌 氧呼吸,利用乳酸细菌制作酸奶过程需密闭隔绝空气,C正确;黑暗条件 下,豆芽不能进行光合作用,绿豆萌发成豆芽的过程中有机物总量不断 减少,D正确。,2.(2016浙江4月选考,17,2分)细胞呼吸中葡萄糖分解为丙酮酸。下列有 关叙述正确的是 ( B ) A.在线粒体内膜上进行 B.不产生CO2 C.必须在有O2条件下进行 D.形成大量ATP,解析 本题考查需氧呼吸、厌氧呼吸的过程。需氧呼吸、厌氧呼 吸过程的第一阶段相同,将葡萄糖分解为丙酮酸,即糖酵解过程,该过程 在细胞溶胶中进行,释放少量能量,形成少量ATP,此外还产生少量的氢, 不需要O2,不产生CO2,故选B。,3.下列关于人体
5、需氧呼吸的叙述,正确的是 ( A ) A.电子传递链产生的ATP最多 B.柠檬酸循环中O2与H结合生成水 C.与糖酵解有关的酶分布在线粒体的嵴上 D.丙酮酸在细胞溶胶中分解产生二氧化碳,解析 在人体需氧呼吸的第三阶段即电子传递链中O2和H结合产 生水,产生的ATP最多,A正确,B错误;与糖酵解有关的酶分布在细胞溶 胶中,C错误;丙酮酸进入线粒体分解产生二氧化碳,D错误。,4.(2016浙江10月选考,19,2分)真核细胞需氧呼吸的基本过程示意图如 下。下列叙述正确的是 ( D )A.阶段A为糖酵解,该阶段的产物是丙酮酸和物质 B.阶段B为柠檬酸循环,该过程产生大量ATP C.阶段A和阶段B为阶
6、段C提供H和ATP D.阶段C为电子传递链,有关酶存在于线粒体内膜,解析 阶段A为糖酵解,该阶段的产物是丙酮酸和H、ATP,物质 为CO2,A项错误;阶段B产生少量ATP,B项错误;阶段A和阶段B为阶段C 提供H,不提供ATP,C项错误;阶段C为电子传递链,有关酶存在于线粒 体内膜,D项正确。,5.图1是真核生物细胞呼吸的主要物质变化示意图,表示其中的过 程。图2、3分别表示O2浓度、温度对植物组织CO2释放速率的影响。图1,请回答: (1)细胞呼吸是细胞内进行的将糖类等 氧化分解成无机物或 者小分子有机物,并且 的过程。 (2)图1中,在细胞溶胶中进行的过程是 (填标号),在线粒体中,进行的
7、过程是 (填标号)。图2中O2浓度为a、b时,厌氧呼吸较 强的是 (填“a”或“b”)。 (3)人体肌肉细胞厌氧呼吸的终产物是 (用图1中物质名称 回答)。肌肉细胞进行厌氧呼吸是一种克服 的应急措 施。 (4)根据图2和图3可知,在蔬菜保鲜储藏中,应采取 和 的措施。,答案 (1)有机物 释放能量 (2) a (3)乳酸 暂时缺氧 (4)适当降低O2浓度 适当降低温度,解析 (1)细胞呼吸是细胞内进行的将糖类等有机物氧化分解成无机物 或者小分子有机物并且释放能量的过程。(2)图1中,在细胞溶胶中进行 的过程是,表示糖酵解,表示丙酮酸被还原氢还原的过程, 表示丙酮酸的氧化过程在线粒体中进行;图2
8、中O2浓度为a、b时,厌氧 呼吸较强的是a,因为随着氧气浓度的增加,需氧呼吸逐渐增强,厌氧呼吸 逐渐被抑制。(3)人体肌肉细胞进行产生乳酸的厌氧呼吸;肌肉细胞进 行厌氧呼吸是一种克服机体暂时缺氧的应急措施。(4)在蔬菜保鲜储藏 中,应采取适当降低氧气浓度和温度的措施来降低细胞呼吸强度。,考点一 需氧呼吸和厌氧呼吸需氧呼吸和厌氧呼吸过程的分析与比较,考点突破,知识归纳 细胞呼吸中H和ATP的来源和去路分析,1.根据O2消耗与CO2产生的量来判断 在以C6H12O6为呼吸底物的情况下,CO2释放量和O2消耗量是判断细胞呼 吸类型的重要依据,总结如下:,一、细胞呼吸类型的判断方法,2.依据反应场所判
9、断 注意真核生物与原核生物需氧呼吸场所的区别。,3.通过实验来判断 欲确认某生物的呼吸类型,应设置两套呼吸装置,如图所示(以发芽种子 为例):,实验结果预测和结论:,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”, 其余均相同。,1.测定原理 细胞呼吸速率通常用CO2生成速率或O2消耗速率来表示,一般用如下图 装置进行测定。细胞呼吸既产生CO2使装置内气压升高,又消耗O2,使装 置内气压降低。为了测定真实的呼吸情况,应只对其中一种气体变化进 行测定。为此,往往向装置内添加NaOH溶液或KOH溶液以吸收其中的 CO2。用单
10、位时间内小液滴向左移动的距离代表细胞呼吸消耗氧的速 率。,二、细胞呼吸速率的测定方法,2.测定装置 若以绿色植物为实验材料,整个装置必须做遮光处理,否则植物的光合 作用会干扰呼吸速率的测定。如图所示:,3.物理实验误差的校对 为了防止气压、温度等非呼吸因素所引起的误差,应设置对照实验,将 所测的生物材料灭活(如种子煮熟),其他条件均不变。 如果对照组小液滴发生了移动,说明存在实验误差。若对照组小液滴移 动方向与实验组相同,则需要用实验组数据减去校对出的误差。若对照 组小液滴移动方向与实验组相反,则需要用实验组数据加上校对出的误 差。,典例1 如图装置可用于测定动物的呼吸速率。下列关于该装置的叙
11、 述错误的是 ( D ) A.试管内加入的试剂是NaOH溶液 B.温水的作用是使瓶内温度相对稳定 C.实验中玻璃管内的红墨水向右移动 D.该装置直接测定动物呼吸释放的CO2量,解析 该装置通过瓶内的气压变化来测定动物的呼吸速率。由于呼吸 作用过程中有CO2和O2两种气体的变化,因此通过在试管内放NaOH溶 液来吸收CO2,消除CO2对瓶内气压的影响,测出动物呼吸时所消耗的氧 气量,而不是直接测得动物呼吸时所释放的CO2量,D错误;将广口瓶放入 盛有温水的水槽内是为了使瓶内温度恒定;动物呼吸消耗氧气会使瓶内 的气压降低,因此红墨水会向右移动,A、B、C正确。,1-1 图示为乙醇发酵的实验装置,滴
12、管下部装有酵母菌与苹果汁的混 合液,试管中装满水。下列叙述中,错误的是 ( D ) A.试管中装满水有利于实验现象的观察 B.试管中装满水为实验装置提供无氧环境 C.若向混合液中通入空气,则乙醇发酵会受抑制 D.实验过程中丙酮酸被氧化分解产生乙醇和CO2,解析 乙醇发酵的产物是乙醇和CO2,试管中装满水有利于观察CO2的 产生,A正确。试管中装满水可以隔绝空气,为实验装置提供无氧环境,B 正确。氧气会抑制无氧呼吸的过程,因此若向混合液中通入空气,则乙 醇发酵会受抑制,C正确。实验过程中葡萄糖被氧化分解产生乙醇和 CO2,D错误。,1-2 种子萌发时可能进行需氧呼吸,也可能进行产生酒精的厌氧呼
13、吸。为探究两种呼吸的情况,现设计如图装置,假设呼吸底物均为葡萄 糖,同时关闭活塞,经过20 min后再观察红色液滴移动情况,下列对实验 结果的分析不符合实际的是 ( C ),A.装置1液滴向左移动的体积是细胞呼吸消耗O2的体积,装置2液滴向右 移动的体积是细胞呼吸释放CO2和消耗O2的体积之差 B.若装置1液滴左移,装置2液滴不移动,则说明萌发的种子只进行需氧 呼吸 C.若装置1的液滴左移,装置2的液滴也左移,则说明萌发的种子既进行 需氧呼吸也进行厌氧呼吸 D.若装置1液滴不移动,装置2液滴右移,则说明萌发的种子只进行厌氧 呼吸,解析 根据题意可知,装置1的红色液滴向左移动的体积是细胞需氧呼
14、吸消耗O2的体积,装置2的红色液滴向右移动的体积是细胞呼吸释放CO2 和需氧呼吸消耗O2的体积之差,A正确;根据以上分析,若装置1的红色液 滴左移,装置2的红色液滴不移动,则说明萌发的种子只进行需氧呼吸,B 正确;根据题意分析可知,若装置1的红色液滴左移(进行了需氧呼吸),装 置2的红色液滴右移(进行了厌氧呼吸),则说明萌发的种子既进行需氧 呼吸也进行厌氧呼吸,C错误;若装置1的红色液滴不移动(没有进行需氧 呼吸),装置2的红色液滴右移(进行了厌氧呼吸),则说明萌发的种子只进 行厌氧呼吸,D正确。,考点二 细胞呼吸过程中原子的转移需氧呼吸各元素来源及去路,(1)CO2是在第二阶段产生的,是丙酮
15、酸和水反应生成的,CO2中的氧来自 葡萄糖和水。这个过程在线粒体基质中、嵴上进行。 (2)O2参与反应的阶段是第三阶段,H和O2结合生成水,所以呼吸作用产 物水中的氧来自O2,这个过程在线粒体内膜上进行。 (3)需氧呼吸过程中的反应物和生成物中都有水,反应物中的水在第二 阶段与丙酮酸反应,生成物中的水是需氧呼吸第三阶段H和O2结合生 成的。,需氧呼吸与厌氧呼吸混合时的计算 对比需氧呼吸与产生酒精和二氧化碳的厌氧呼吸反应式,可发现如下规 律: (1)若消耗等量的葡萄糖,需氧呼吸与厌氧呼吸产生CO2的摩尔数之比为 31。,(2)若消耗等量的葡萄糖,细胞呼吸消耗的O2与产生的CO2摩尔数之比为 34
16、。 (3)若需氧呼吸与厌氧呼吸产生等量的CO2,则需氧呼吸与厌氧呼吸消耗 葡萄糖之比为13。,典例2 慢跑是一种健康的有氧运动。在需氧呼吸的三个阶段中,消耗 氧气的是 ( C ) A.第一阶段 B.第二阶段 C.第三阶段 D.第一和第二阶段解题关键 准确掌握两种呼吸类型中的C、H、O等原子的转移途径, 尤其是需氧呼吸中的原子转移过程。,解析 在需氧呼吸的三个阶段中,第三阶段即电子传递链需要消耗氧 气,产生水,并产生大量ATP,C正确。,2-1 下列关于肌肉组织细胞呼吸的叙述正确的是 ( C ) A.细胞呼吸释放的能量大部分通过ATP提供给各种生命活动 B.糖酵解和柠檬酸循环为电子传递链阶段提供
17、ATP和H C.阻断电子传递链阶段的反应,柠檬酸循环的反应将不能持续 D.阻断柠檬酸循环和电子传递链阶段的反应,糖酵解不能持续,解析 细胞呼吸释放的能量少部分通过ATP提供给各种生命活动,A错 误;糖酵解和柠檬酸循环为电子传递链阶段的反应提供H,B错误;阻断 电子传递链阶段的反应,柠檬酸循环的反应将不能持续,C正确;阻断柠 檬酸循环和电子传递链阶段的反应,需氧呼吸不能进行,但厌氧呼吸糖 酵解能继续,D错误。,2-2 真核细胞需氧呼吸的基本过程示意图如图。下列叙述正确的是 ( D ),A.阶段A为糖酵解,该阶段的产物有丙酮酸、物质和H B.阶段B为柠檬酸循环,该代谢途径只存在于真核细胞中 C.阶
18、段C为电子传递链,该阶段产生少量ATP D.一个柠檬酸循环可以产生2个物质,解析 阶段A为糖酵解,该阶段的产物有丙酮酸、ATP和H,A错误。阶 段B为柠檬酸循环,该代谢途径存在于真核细胞的线粒体中,在需氧型原 核生物的细胞溶胶中,也可以进行该过程,B错误。阶段C为电子传递链, 发生在线粒体内膜上,该阶段产生大量ATP,C错误。物质是二氧化 碳,二碳化合物进入柠檬酸循环,与草酰乙酸(C4酸)合成为C6酸(柠檬 酸)。然后C6酸经过多个反应,脱掉两个二氧化碳,又形成一个草酰乙酸, 于是柠檬酸循环的第二轮开始,故一个柠檬酸循环可以产生2个二氧化 碳,D正确。,考点三 影响细胞呼吸的因素及应用影响细胞
19、呼吸的因素及应用,1.内部因素,2.外部因素,名师点拨 细胞呼吸原理的应用 (1)包扎伤口,选用透气消毒纱布,其目的是抑制厌氧细菌的厌氧呼吸。 (2)酵母菌酿酒:先通气,后密封。其原理是先让酵母菌进行需氧呼吸,大 量繁殖,再进行厌氧呼吸产生乙醇。 (3)花盆经常松土:促进植物根部需氧呼吸,有利于吸收矿质离子等。 (4)稻田定期排水:抑制水稻厌氧呼吸产生乙醇,防止乙醇中毒、烂根死 亡。 (5)提倡慢跑:防止剧烈运动时肌细胞厌氧呼吸产生乳酸。,(6)种子的贮藏,必须降低含水量,使种子呈风干状态,使细胞呼吸速率降 至最低,以减少有机物消耗。 (7)果蔬保鲜:(零上)低温、低氧、高CO2和保湿。,(1
20、)若只产生CO2,不消耗O2,则只进行厌氧呼吸(图中A点)。 (2)若产生的CO2的物质的量比吸收的O2的物质的量多,则两种呼吸同时 存在(图中AC段,不包括A、C两点)。,酵母菌呼吸类型及呼吸速率的判断,(3)若产生的CO2的物质的量与吸收的O2的物质的量相等,则只进行需氧 呼吸(图中C点以后,包括C点)。 (4)B点表示厌氧呼吸与需氧呼吸速率相等(用CO2释放量表示)。D点表 示O2浓度超过一定值(10%)时,厌氧呼吸消失,细胞只进行需氧呼吸。 (5)D点之后,氧气浓度越高,酵母菌的需氧呼吸越强,直到呼吸速率达到 最大值。,典例3 (2017浙江4月选考,13,2分)下列关于真核细胞厌氧呼
21、吸的叙述, 正确的是 ( D ) A.厌氧呼吸产生的能量大多用于合成ATP B.厌氧呼吸第一阶段是糖酵解产生丙酮酸和CO2 C.成熟苹果的果肉细胞缺氧时主要进行乳酸发酵 D.人体骨骼肌细胞产生的乳酸可运至肝细胞再生成葡萄糖,解析 厌氧呼吸产生的能量大部分以热能形式散失,A错误;厌氧呼吸第 一阶段糖酵解无CO2产生,B错误;成熟苹果的果肉细胞缺氧时主要进行 产生乙醇和CO2的厌氧呼吸,C错误;人体骨骼肌细胞产生的乳酸可运至 肝细胞再生成葡萄糖,D正确。,3-1 (2018浙江11月选考,22,2分)温度对某植物细胞呼吸速率影响的示 意图如下。下列叙述正确的是 ( B ) A.a-b段,温度升高促进了线粒体内的糖酵解过程 B.b-c段,与细胞呼吸有关的酶发生热变性的速率加快 C.b点时,氧与葡萄糖中的碳结合生成的二氧化碳最多 D.C点时,细胞呼吸产生的绝大部分能量贮存在ATP中,解析 糖酵解的场所在细胞溶胶,A错误;b-c段,与细胞呼吸有关的酶发 生热变性的速率加快,酶活性降低,因而细胞呼吸的相对速率下降,B正 确;氧气与一二阶段产生的还原氢结合生成水,不生成CO2,C错误;细胞 呼吸产生的能量大部分以热能形式散失,少部分能量储存在ATP中,D错 误。,
