2021屆高考生物一輪復習第3單元細胞的能量供應和利用第9講ATP的主要來源-細胞呼吸教學案新人教版

第9講ATP的主要來源一一細胞呼吸

［考綱明細］1.細胞呼吸(H)2.實驗：探究酵母菌的呼吸方式

考點1細胞呼吸的類型及過程

?

知識梳理

1.細胞呼吸：是指國有機物在細胞內經過一系列的回氧化分解,生成二氧化碳或其

他產物，釋放出能量并生成叵］皿的過程。

2.有氧呼吸

(1)概念：是指細胞在畫氨的參與下，通過畫多種酶的催化作用,把葡萄糖等有機物

同徹底氧化分解,產生畫二氧化碳和水,釋放能量，生成兩大量ATP的過程。

(2)過程

|他萄糖修「場蚯蚓細胞質顯質

第一

階段罌禁~的?乩2。6此丙酮酸+［川

|丙（酸|=廣:能.他里/少量ATP

-H2O場所_朝線粒體基質

第二0

階段軍+到匕0丙酮酸+1k()里*CO+|H|

血2

產能情況叵］少量ATP

場所?線粒體內膜

o2—*薪緘碘堆也

1H；）|—

產能情況囪大小ATP

①有氧呼吸過程中，水的利用發(fā)生在第回三階段，水的產生發(fā)生在第國三階段，氧的

利用發(fā)生在第回三階段，C02的產生發(fā)生在第國二階段。因此，co,中的氧來自南葡萄糖

和水,生成物水中的氧來自國6。

②有氧呼吸過程中在線粒體內進行的有第畫二、三階段,釋放能量最多的是第回三階

段。

③有氧呼吸過程中能產生［H］的步驟有第網一、二階段,產生的［H］的作用是囪與氧氣

結合形成水，并釋放大量能量。

(3)寫出有氧呼吸總反應式

阿CJLOe+61卜0+60?12也0+6CO2+能量。

(4)能量的釋放與去向

①有氧呼吸畫3個階段都釋放能量，產生ATP。

②細胞呼吸釋放的能量大部分以因熱能形式散失，少部分轉移到網ATP中。

3.無氧呼吸

(1)概念：細胞在畫無氧條件下,通過同多種酶的催化作用,把葡萄糖等有機物畫丕

徹底地氧化分解,產生畫GH50H(乙醇)和CO,或C3H6。3(乳酸),釋放出少量能量，生成畫少

量ATP的過程。

(2)過程

CJIO

I26第(場所：圈細胞質基質

-物質變化：應］CM2a型內雨H+［H］

階

段1產能情況：睡少杭ATP

場所：場細胞質基質

第物質變化：丙酮酸

二

醒I

A階

+iHi4^7（：出。

段

2cHOH+2CO,2gHeC2H5OH+CO2

(湎精)(乳酸)

I產能情況：⑩不產生ATP

(3)反應式

①產物為酒精：間，山”0?-^2GlMJH+2C02+少量能量。

②產物為乳酸：回UH?—^2。息。3+少量能量。

(4)能量的釋放與去向

大部分以回熱能形成散失

少部分釋放彳

G乩2。6中的能量去向<少部分生成畫ATP

、大部分儲存在同酒精或乳酸中

［特別提醒］(1)不同生物無氧呼吸的產物不同，其直接原因在于催化反應的酶不同，根

本原因在于控制酶合成的基因不同。

(2)水稻等植物長期水淹后爛根的原因是無氧呼吸產生的酒精對細胞有毒害作用。

(3)有氧呼吸與無氧呼吸產物最大的區(qū)別是無氧呼吸無水生成且無氧呼吸只在第一階段

產生ATP。

(4)真核生物細胞并非都能進行有氧呼吸，如蛔蟲細胞、哺乳動物成熟的紅細胞只能進行

無氧呼吸。

(5)原核生物無線粒體，但有些原核生物仍可進行有氧呼吸，如藍藻、硝化細菌等，因為

其細胞中含有與有氧呼吸有關的酶。

（6）人和動物細胞呼吸產生CO?的場所是線粒體；酵母菌細胞呼吸產生CO?的場所是線粒

體和細胞質基質。

（7）有氧呼吸的底物主要是葡萄糖，但脂肪、蛋白質等也可作底物進行細胞呼吸。底物是

葡萄糖，有氧呼吸消耗的a量才等于產生的co2量。當脂肪作為底物時，因為含c、H比例比

較高，單位質量的耗氧量多，吸收的量大于產生的C02量。

4.有氧呼吸與無氧呼吸中［H］和ATP的來源和去路

來源去路

有氧呼吸：回C6H二。6和HzO有氧呼吸：網與結合生成水

[H]

無氧呼吸：畫/@無氧呼吸：@1還原丙酮酸

有氧呼吸：三個階段都產生

ATP用于鬧各項生命活動

無氧呼吸：只在第一階段產生

。邊角知識掃描

1.（必修1P”應用2）檢測汽車司機是否喝酒的方法是讓司機呼出的氣體直接接觸到載有

用硫酸處理過的重銘酸鉀的硅膠。

2.（必修1%小字）肌細胞內的肌質體由大量變形的線粒體組成,肌質體顯然有利于對

肌細胞的能量供應。

3.（必修1%，相關信息）［H］實際上是氧化型輔酶I（NAD*）轉化成的還原型輔酶I（NADH）。

4.（必修1P%拓展題改編）人、鳥類和哺乳類維持體溫的能量來源都是細胞呼吸。在這

些生物的細胞呼吸過程中，葡萄糖等分子中穩(wěn)定的化學能釋放出來，除一部分儲存在ATP中

外，其余的則轉化成熱能,可以直接用于提升體溫；ATP水解釋放出的能量，除了維持各項生

命活動外,有一部分也能轉化成熱能,用于提升體溫。而維持體溫的相對穩(wěn)定，還需復雜的

調節(jié)機制。

-------------題組訓練--------------

題組一細胞呼吸過程分析

1.如圖表示萌發(fā)的小麥種子中可能發(fā)生的相關生理過程，a?e表示物質，①?④表示

過程。下列有關敘述正確的是（）

能lit

A.催化反應②和④的酶都存在于細胞質基質中

B.圖中物質c為［H］,它只在有氧呼吸過程中產生

C.圖中①②過程主要發(fā)生在小麥種子萌發(fā)的早期，其中e為ATP

D.①④③過程為有氧呼吸的三個階段，其中物質a、d分別是丙酮酸和02

答案D

解析分析題圖可知：①細胞呼吸第一階段，②無氧呼吸第二階段，④有氧呼吸第二階

段，③有氧呼吸第三階段，a為丙酮酸，b為CO2,C為［H］,d為Oz,e為C2H5OH,D正確。

)題后歸納1

細胞呼吸過程中有關物質參與的階段及場所總結

(1)水：生成于有氧呼吸第三階段，場所為線粒體內膜；以反應物參與有氧呼吸第二階段,

場所為線粒體基質中。而無氧呼吸中不存在水的生成與參與。

(2)C02：在有氧呼吸的第二階段線粒體基質中產生，或者在產酒精的無氧呼吸的第二階

段細胞質基質中產生。動植物體內均可產生二氧化碳。

(3)酒精或乳酸：在無氧呼吸的第二個階段細胞質基質中產生。

(4)葡萄糖：只以反應物的形式參與有氧呼吸和無氧呼吸的第一階段，場所為細胞質基質。

(5)丙酮酸：其作為中間產物，在有氧呼吸和無氧呼吸的第一階段產生，場所為細胞質基

質；以反應物可參與有氧呼吸第二階段和無氧呼吸第二階段，前者場所為線粒體基質，后者

場所為細胞質基質。

(6)氧氣：只以反應物的形式參與有氧呼吸的第三階段，場所為線粒體內膜。

變式訓練

［1-1］下列有關人體細胞呼吸的說法，正確的是()

A.［田只在有氧呼吸的第二階段產生，第三階段與6結合形成水

B.無氧呼吸第二階段能產生少量ATP

C.以葡萄糖為底物時，若細胞CO?釋放量等于02吸收量，則細胞只進行有氧呼吸

I).有氧呼吸的第三階段ADP的消耗量最大

答案D

解析有氧呼吸第一、第二階段都產生［用，A錯誤；無氧呼吸第二階段不釋放能量，不

產生ATP,B錯誤；人體細胞無氧呼吸的產物是乳酸，因此人體以葡萄糖為底物時，若細胞CO?

釋放量等于G吸收量，細胞也可能在有氧呼吸的同時進行無氧呼吸，C錯誤；有氧呼吸第三階

段［H］與&結合形成水產生大量ATP,因此ADP的消耗量最大，D正確。

［1-2］（2019?河北衡水中學下學期二調）如圖為生物體內葡萄糖分解代謝過程的圖

解。下列有關說法正確的是（）

A.葡萄糖在線粒體中經過程①②徹底氧化分解，釋放大量能量

B.無氧呼吸時，過程①產生的［H］在過程③或④中不斷積累

C.人的成熟紅細胞內可發(fā)生的是過程①④

D.無氧呼吸中大部分的能量以熱能形式散失掉，所以產生的ATP量遠小于有氧呼吸

答案C

解析在細胞質基質中進行有氧呼吸的第一階段，葡萄糖水解為丙酮酸，在線粒體進行

有氧呼吸的第二、三階段，丙酮酸在線粒體內徹底氧化分解釋放大量能量，A錯誤；無氧呼吸

過程①產生的［H］最終把丙酮酸通過過程③還原成酒精或者通過過程④還原成乳酸消耗了，所

以不會有［H］的積累，B錯誤；人的成熟的紅細胞，沒有線粒體，只能進行無氧呼吸，最后經

過過程④生成乳酸，C正確；無氧呼吸比有氧呼吸釋放能量少，原因是無氧呼吸都只在第一階

段釋放出少量的能量，生成少量ATP,葡萄糖分子中的大部分能量則留存在酒精或乳酸中，所

以產生的ATP量遠小于有氧呼吸，D錯誤。

題組二細胞呼吸類型的判斷及相關計算

2.（2019?寧夏育才高三月考）在a、b、c、d四種條件下，以葡萄糖為呼吸底物，分別

測得某植物種子萌發(fā)時CO2和G體積變化的相對值如下表，下列敘述正確的是（）

abcd

co210867

020347

A.a條件下，葡萄糖被徹底氧化分解，產物除了CO?還有酒精

B.b條件下，產生的CO?只來自線粒體

2

C.c條件下，有氧呼吸消耗的葡萄糖為無氧呼吸的可

D.d條件下，參加反應的場所在線粒體基質

答案C

解析a條件下，0?吸收量為0,C0?釋放量為10,說明此過程不進行有氧呼吸，C0?全是

酒精發(fā)酵產生的，因此，葡萄糖沒有被徹底氧化分解，A錯誤；b條件下，0）2的釋放量＞。2的

吸收量，說明此時該植物同時進行有氧呼吸和無氧呼吸，所以產生的CO?來自細胞質基質和線

2

粒體，B錯誤；c條件下有氧呼吸消耗的葡萄糖是44-6=-,無氧呼吸消耗的葡萄糖是（6-4）+2

2

=1,所以有氧呼吸消耗的葡萄糖為無氧呼吸的鼻，C正確；d條件下吸收量和C02釋放量相

等，此時只進行有氧呼吸，而C02是在有氧呼吸的第二階段產生，其場所為線粒體基質，02參

加反應的場所在線粒體內膜上，D錯誤。

1?技法提升?---------------------------------1

1.判斷細胞呼吸方式的三大依據

消耗6.

一定存在有氧呼吸

,________一產生比（）,

一定存在有氧呼吸

I依有商儕成乳酸一定存在無氧呼吸

無co；鐸故.

一定為產生乳酸的無氧呼吸

產出f只進行有氧呼吸或進行有氧呼吸

的同時進行產生乳酸的無氧呼吸

陶仁博磐雪C包也.兩類呼吸（有氧呼吸和產生酒精的無

一^一■的關系氧呼吸）并存.爰值為無氧呼吸量

旦生f可能存在脂質類氧化分解

，只在地胞質基康中,

無氧呼吸

I依靠三I那場所育我他休參與

有氧呼吸或兩類呼吸并存

2.細胞呼吸反應式中各物質間的關系比（以葡萄糖為呼吸底物）

（1）有氧呼吸:葡萄糖:02:C02=l：6：6?

（2）無氧呼吸：葡萄糖：C02：酒精=1：2：2或葡萄糖：乳酸=1：2。

（3）消耗等量的葡萄糖時，無氧呼吸與有氧呼吸產生的CO?摩爾數(shù)之比為1：3。

變式訓練

[2-1]（曲線類）某豆科植物種子萌發(fā)過程中C02釋放速率和吸收速率的變化趨勢如

圖所示。下列敘述錯誤的是（）

呼

吸

速

率

A.在12?24h期間，此時的呼吸方式主要是無氧呼吸

B.在12?24h期間，呼吸的產物是水和二氧化碳

C.第12h到胚根長出期間，有機物總量下降

D.胚根長出后，氧氣的吸收量明顯增多，說明有氧呼吸速率明顯提高

答案B

解析由圖可看出：12?24h期間CO?釋放速率遠遠大于6吸收速率，所以此時細胞呼

吸的方式主要為無氧呼吸，A正確；12?24h期間，細胞既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸，

因此呼吸作用的產物有水、COz、酒精，B錯誤；12h到胚根長出期間，不斷在進行呼吸作用，

有機物不斷消耗，C正確：胚根長出后，氧氣吸收速率明顯增大，有氧呼吸明顯增強，D正確。

[2-2]（柱形圖類）下圖表示某植物的非綠色器官在氧濃度為a、b、c、d時，CO,釋放

量和6吸收量的變化。下列相關敘述正確的是（）

A.氧濃度為a時，最適儲藏該植物器官，此時呼吸產物除C0?外還有酒精、乳酸

B.氧濃度為b時，無氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的5倍

C.氧濃度為c時，只進行有氧呼吸

D.氧濃度為d時，有氧呼吸強度與無氧呼吸強度相等

答案B

解析氧氣濃度為a時，細胞呼吸作用強，不適于儲藏該植物器官，A錯誤；分析題圖

可知，氧氣濃度為b時，氧氣的吸收量為3,有氧呼吸消耗的葡萄糖量為0.5,無氧呼吸釋放

的CO?為5,無氧呼吸消耗的葡萄糖量是2.5,因此無氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的5

倍，B正確；氧氣濃度為c時，C0?釋放量大于0,吸收量，說明此時細胞進行有氧呼吸和無氧

呼吸，C錯誤；氧氣濃度為d時，細胞呼吸吸收的與釋放的C02的量相等，細胞只進行有氧

呼吸，不進行無氧呼吸，D錯誤。

[2-3]（呼吸燃類）呼吸蠟（RQ=放出的CO?量/吸收的02量）可作為描述細胞呼吸過程中

氧氣供應狀態(tài)的一種指標。下圖是酵母菌氧化分解葡萄糖過程中氧分壓與呼吸商的關系。以

下敘述中，正確的是（）

A.呼吸燧越大，細胞有氧呼吸越強，無氧呼吸越弱

B.B點有氧呼吸的強度大于A點有氧呼吸的強度

C.為了減少有機物的損耗，最好將氧分壓調至C點

D.C點以后，細胞呼吸強度不再隨氧分壓的變化而變化

答案B

解析在以葡萄糖為底物的有氧呼吸過程中，CO?釋放量等于烏吸收量，這說明呼吸嫡為

1時，只進行有氧呼吸，當呼吸燧大于1時存在無氧呼吸。故呼吸嫡越大，細胞無氧呼吸越強,

有氧呼吸越弱，B點的有氧呼吸強度要大于A點有氧呼吸的強度，A錯誤，B正確；C點時呼

吸燧為1,只進行有氧呼吸，此時有機物消耗較多，C錯誤；有氧呼吸強度隨氧分壓增大而增

強，但到一定程度后不再增加，D錯誤。

實驗6探究酵母菌細胞呼吸的方式

@

知識梳理

1.實驗原理

(1)酵母菌的代謝類型

同化作用類型相異養(yǎng)型

酵

母

菌異化作用類型_施兼性求氧型〈曹，

(2)產物檢測原理

產物試齊IJ現(xiàn)象(顏色變化)

澄清的石灰水函］變渾濁

C02

漠麝香草酚藍水溶液畫藍色f綠色f黃色

酸性條件下橙色的畫重錨酸鉀

酒精國橙色f灰綠色

溶液

2.實驗裝置設計

(1)圖甲中空氣先通過NaOH溶液的目的是同吸收CO?,保證通入酵母菌培養(yǎng)液中的氣體

不含CO2,避免對實驗結果的干擾。

(2)圖乙中B瓶先密封放置一段時間后，再連通盛澄清石灰水的錐形瓶的目的是畫讓酵

母菌將瓶中氧氣耗盡，保證通入澄清石灰水的是無氧呼吸產生的CO?。

3.實驗步驟

(1)配制酵母菌培養(yǎng)液：酵母菌+質量分數(shù)為5%的回］葡萄糖溶液,分別裝入A、B兩錐

形瓶中。

①葡萄糖溶液煮沸的目的：同加熱殺死雜菌；排出葡萄糖溶液中溶解的氧氣。

②葡萄糖溶液煮沸后冷卻的目的：國防止酵母菌體在高溫下死亡。

(2)連接實驗裝置：如圖連接好實驗裝置，放置一段時間。

(3)實驗結果的檢測

①CO?檢測：觀察兩組裝置中澄清石灰水的變化。

②酒精檢測：取A、B瓶中濾液各2mL,分別注入兩支干凈的試管中，向兩試管中分別

滴加畫酸性重銘酸鉀溶液0.5mL,并振蕩，觀察試管中溶液的顏色變化。

4.實驗現(xiàn)象

澄清的石灰水的變化/出現(xiàn)變化

條件重銘酸鉀一濃硫酸溶液

的時間

甲組(有氧)變渾濁/快回"|無變化

乙組(無氧)畫變渾濁/慢畫出現(xiàn)灰綠色

5.實驗結論

酵母菌在有氧條件下進行國有氧呼吸,產生大量的網CO2和水,在無氧條件下進行國

無氧呼吸,無氧呼吸的產物有畫酒精,同時也產生少量的畫

［特別提醒］此實驗為對比實驗，對比實驗不設對照組，而是通過有氧和無氧條件下的

兩個實驗組相互對照得出實驗結論。

對點訓練

1.下圖為“探究酵母菌細胞的呼吸方式”的實驗裝置，有關敘述正確的是()

質雖分醉母菌澄清的醉母菌澄清的

數(shù)為10%的培界液石灰水培養(yǎng)液石灰水

NaOH溶液

裝置甲裝置乙

A.該實驗需設置有氧和無氧兩種條件的對比實驗，其中乙組作為對照組

B.若向b瓶和d瓶中加入酸性重格酸鉀溶液，則d瓶內的溶液會變黃

C.可根據濱麝香草酚藍水溶液變黃的時間長短，來檢測C02的產生速率

D.若c瓶和e瓶中溶液都變混濁，不能據此判斷酵母菌的呼吸方式

答案c

解析該實驗需設置有氧和無氧兩種條件的對比實驗，甲、乙組互為對照組，A錯誤；d

瓶酵母菌進行無氧呼吸，生成酒精，在酸性條件下重倍酸鉀溶液與酒精反應變成灰綠色，而b

瓶酵母菌進行有氧呼吸，不生成酒精，加入酸性重銘酸鉀溶液無灰綠色出現(xiàn)，B錯誤；OX可

以使漠麝香草酚藍水溶液由藍變綠再變黃，而且CO?產生速率不同，溪麝香草酚藍水溶液變成

黃色的時間不同，C正確：酵母菌有氧呼吸和無氧呼吸都能產生二氧化碳，但產生的量不等，

可以根據渾濁程度判斷酵母菌的呼吸方式，D錯誤。

2.如圖為某生物小組探究酵母菌呼吸方式的實驗設計裝置。下列敘述錯誤的是()

溶液

A.實驗的自變量是有無氧氣，因變量是甲、丁兩試管中CO?的多少

B.乙、丙兩試管中的液體應先煮沸，冷卻后再加入酵母菌，以便消除其他微生物對實驗

的影響

C.該實驗裝置的設計不夠嚴謹，通入乙試管中的空氣必須除去CO?

D.甲、丁兩試管中的Ca(0H)2溶液可用酸性重倍酸鉀溶液替代

答案D

解析乙試管通入空氣，丙試管未通入空氣，分別提供了有氧和無氧的環(huán)境條件，可根

據Ca(OH)z溶液的混濁程度來大概判斷甲、丁試管中CO2的多少，A正確；對試管中的液體進

行滅菌，能消除其他微生物對實驗的影響，B正確；空氣中含有CO?,對實驗結果有干擾，因

此通入乙試管的空氣必須除去CO”C正確；Ca(OH)z溶液可用浪麝香草酚藍水溶液替代，酸性

重倍酸鉀溶液可以用來檢測乙、丙中有無酒精的生成，D錯誤。

考點2影響細胞呼吸的因素及應用

?

知識梳理

1.影響細胞呼吸的外部因素分析

(1)溫度

［呼吸速率［影響原理：影響.酶活性

實踐應用：①在一零上低溫下貯存蔬

/'＜菜、水果；②在大棚蔬菜的栽培過程

I.中，質適當降低夜間溫度以減少有

0溫度

機物的消耗提高產量

(2)氧氣濃度

:()-,影響原理：影響呼吸類型和強度

的無氧呼吸

釋實踐應用：常利用適當降低四邕

放呼吸

量(無氧呼吸消失點的濃度抑制細胞呼吸、減少有

機物消耗這一原理來延長蔬

0M0J%I菜、水果的保鮮時間

(3)CO2濃度

影響原理：高濃度的0()2對細胞呼吸有

明顯的畫把制效應

實踐應用：增加CO2的濃度，可提高蔬菜

和水果的保鮮效果

(4)水分

影響原理：自由水含量較高時呼

吸旺盛

實踐應用：貯藏作物種子時,將種子

?風干.以以減弱細胞呼吸.減少

有機物的消耗；貯藏蔬菜和水果

時，要保持一定濕度

2.細胞呼吸原理的應用

(1)包扎傷口應選用畫透氣的敷料,抑制破傷風桿菌的同無氧呼吸。

(2)提倡慢跑等有氧運動使細胞進行畫有氧呼吸,避免肌細胞產生大量畫乳酸。

(3)及時松土有利于植物畫根系生長。

(4)稻田定期排水有利于根系眼有氧呼吸,防止幼根因缺氧變黑、腐爛。

(5)利用糧食通過回酵母菌發(fā)酵可以生產各種酒。

(6)利用淀粉、醋酸桿菌或谷氨酸棒狀桿菌可以生產食醋或味精。

(7)利用葡萄糖、乳酸菌發(fā)酵生產酸奶。

?

重難探究

氧氣影響細胞呼吸的曲線的分析

綠色植物或酵母菌在完全缺氧條件下進行無氧呼吸，在低氧條件下通常無氧呼吸與有氧

呼吸并存，的存在對無氧呼吸起抑制作用。在一定范圍內，有氧呼吸強度隨濃度的增加

而增強。關于無氧呼吸和有氧呼吸與濃度之間的關系，可用下圖表示(呼吸底物為葡萄糖)。

氣

體

交

換

的

相

x.值t

無氧

小表示

坐標大

應的縱

A點對

吸，

氧呼

行無

只進

細胞

點)，

中A

時(圖

為0

濃度

(1)當

。

粒體

有線

，沒

基質

胞質

有細

所只

的場

呼吸

細胞

此時

度；

的強

呼吸

時細

)；此

AC段

(圖中

共存

呼吸

無氧

吸與

氧呼

，有

多時

的量

吸收

?量比

的CO

產生

(2)當

。

粒體

和線

基質

胞質

是細

的場所

胞呼吸