第9讲 细胞呼吸
【内容要求】
2.2细胞的功能绝大
多数基于化学反应,
这些反应发生在细
胞的特定区域
2.2.4说明生物通过
细胞呼吸将储存在
有机分子中的能量
转化为生命活动可
以利用的能量
【素养解读】
1.生命观念:运用结构与功能观、物质与能量观等说明细胞结
构,特别是线粒体与细胞呼吸的关系,呼吸作用中物质与能量的
转换,从物质和能量的视角和线索探索呼吸作用的过程与本质。
阐明它们对细胞、生物体、生物界以及整个自然界的意义。
2.科学思维:基于特定的生物学事实,采用归纳与概括、演绎与
推理等方法,能用文字或图示等方式表达呼吸作用等重要概念,
用图表等方式解释呼吸作用中物质和能量间的联系。
3.科学探究:进行细胞呼吸方式的实验探究,能借鉴并用来尝试
探究影响植物呼吸作用的影响因素。
基础·自主诊断
素养·全面提升
1.细胞的有氧呼吸
(1)总反应式:
(2)过程图解 细胞质基质
C6H12O6 2丙酮酸+4[H]
少量能量
线粒体基质
2丙酮酸+6H2O 6CO2+20[H]
少量能量
线粒体内膜
24[H]+6O2 12H2O
大量能量
(3)能量的释放与去向
①有氧呼吸 个阶段都释放能量产生ATP。
②细胞呼吸释放的能量大部分以 散失,少部分转移到 中。
三
热能 ATP
2.无氧呼吸
(1)反应式
①产物为酒精:C6H12O6 。
②产物为乳酸:C6H12O6 。
2C2H5OH +2CO2+少量能量
2C3H6O3+少量能量
(2)过程
第一阶段 第二阶段
场所 细胞质基质
反应物 葡萄糖
生成物 丙酮酸、[H]
生成ATP数量 少量
细胞质基质
丙酮酸、[H]
酒精和CO2或乳酸
无
(3)能量的释放与去向
①只在 释放少量能量,生成少量ATP。
②葡萄糖分子的大部分能量存留在 中。
第一阶段
酒精或乳酸
正误辨析
(1)无氧呼吸不需要O2的参与,该过程最终有[H]的积累。 ( )
(2)有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水。 ( )
(3)在有氧与缺氧的条件下细胞质基质中都能形成ATP。 ( )
×
[解析]无氧呼吸过程产生的[H]将丙酮酸还原为酒精或乳酸,无[H]积累。
×
[解析]有氧呼吸产生的[H]在线粒体内膜上与氧结合生成水。
√
(4)人体细胞内O2/CO2的值,线粒体内比细胞质基质高。 ( )
(5)两种呼吸方式中,有H2O生成的一定是有氧呼吸,有CO2生成的可能是有氧呼
吸,也可能是无氧呼吸。 ( )
×
[解析]线粒体内消耗O2产生CO2,因此,线粒体内O2/CO2的值比细胞质基质的低。
√
教材拓展
1.[必修1 P93] 肌细胞内的肌质体就是由大量变形的 (填细胞器名称)
组成的,肌质体有利于对肌细胞的 供应。
2.[必修1 P94] C6H12O6和丙酮酸分解产生的[H]代表的物质是
,其氧化形式是 。
线粒体
能量
还原型辅酶Ⅰ(NADH) 氧化型辅酶Ⅰ(NAD+)
类型 有氧呼吸 无氧呼吸
过程
模型
1.有氧呼吸和无氧呼吸的比较
类型 有氧呼吸 无氧呼吸
必需条件 O2和酶 不需要O2,但必须有酶催化
场所
细胞质基质(第一阶段);线粒
体(第二、三阶段)(真核细胞)
在细胞质基质中进行全过程
产物 CO2和H2O 酒精和CO2(或乳酸)
联系
①第一阶段完全相同;②实质相同:氧化分解有机物,释放能量(并合
成ATP满足细胞生命活动的需要);③有氧呼吸是在无氧呼吸的基础上
进化而来的
2.不同生物无氧呼吸产物
3.细胞呼吸中[H]和ATP的来源和去路
来源 去路
有氧呼吸 无氧呼吸 有氧呼吸 无氧呼吸
[H] 葡萄糖和水 葡萄糖 与O2结合生成H2O 还原丙酮酸
ATP
三个阶段
都产生
只在第一
阶段产生
用于各项生命活动
(除暗反应外)
4.分析细胞呼吸中能量的释放与去向
生命观念 识结构 明功能
角度一 单独考查有氧呼吸或无氧呼吸过程
1.真核细胞有氧呼吸的基本过程示意图如下。下列叙述正确的是( )
A.阶段A发生在细胞质基质中,产物只有丙酮酸和ATP
B.阶段B产生的物质①中的
氧原子均来自丙酮酸分子
C.阶段C产生的物质②中的
氧原子均来自氧气,此阶段产生ATP最多
D.阶段C发生在线粒体基质中,仅特殊分子携带的氢和氧分子结合生成水
C
[解析] 阶段A表示有氧呼吸第一阶段,发生在细胞质基质中,产物除了丙酮酸
和ATP外,还有[H],A项错误;
阶段B产生的物质①是二氧化碳,其中的氧原子来自丙酮酸和水分子,B项错误;
阶段C(有氧呼吸第三阶段)产生的物质②是H2O,其中的氧原子均来自氧气,该
过程产生的ATP最多,C项正确;
阶段C发生在线粒体内膜中,除氢和
氧分子结合生成水外,还合成大量的
ATP,D项错误。
2.下列有关无氧呼吸的叙述,错误的
是 ( )
A.制作酸奶时,可利用乳酸菌进行无氧
呼吸产生乳酸
B.无氧呼吸进行的场所是细胞质基质
C.剧烈运动时,肌细胞产生的CO2是有
氧呼吸和无氧呼吸的共同产物
D.成熟的苹果进行无氧呼吸能产生乙
醇和CO2
C
[解析] 酸奶的制作原理是利用乳酸
菌进行无氧呼吸产生乳酸,A项正确;
无氧呼吸全过程在细胞质基质中进
行,B项正确;
肌细胞进行无氧呼吸产生乳酸,不产
生CO2,C项错误;
苹果等植物的细胞进行无氧呼吸产
生乙醇和CO2,D项正确。
角度二 有氧呼吸和无氧呼吸的综合分析
3.[2021·河北衡水] 如图3-9-6表示酵母菌呼吸过程中葡萄糖分解的两个途径,有
关叙述正确的是 ( )
A.酶2发挥作用的部位是细胞质基质和
线粒体
B.消耗等量的葡萄糖释放的能量中,能量2最多
C.消耗等量的葡萄糖经酶3途径产生的CO2较多
D.酒精是酵母菌的代谢产物,可经主动运输方式运出细胞
B
图3-9-6
[解析] 由题图分析可知酶1是在细胞质基质中发挥作用,酶2参与有氧呼吸的
第二和第三阶段,在线粒体内发挥作用,A错误;
消耗等量的葡萄糖释放的能量中,能量2最多,B正确;
消耗等量的葡萄糖,酶3进行无氧呼吸产生的二氧化碳比有氧呼吸少,C错误;
酒精是酵母菌的代谢产物,根据相似
相溶的原理通过自由扩散运出细胞,
D错误。
4.[2021·河南八市] 图3-9-7是酵母菌细胞中发生的呼吸作用的示意图。下列叙述
错误的是( )
A.①过程发生在细胞质基质中,M可能是丙酮酸
B.在有氧和无氧条件下,②过程均有[H]的消耗
C.若N是水,则②过程发生在线粒体内且有ATP的生成
D.若N是酒精,则②过程发生在细胞质基质且消耗水
C6H12O6 M+[H] N+CO2
D
图3-9-7
[解析] 无论示意图代表有氧呼吸过程还是无氧呼吸过程,葡萄糖在第一阶段转变
为[H]和丙酮酸的过程发生在细胞质基质中,M代表的物质可能是丙酮酸,也可能
是生成丙酮酸之前的某中间产物,A正确;
酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸生成水和CO2,在无氧条件下生成酒精和
CO2,有氧呼吸第三阶段和无氧呼吸第二阶段均有[H]的消耗,B正确;
若N是水,该示意图代表有氧呼吸,M代表的物质是丙酮酸,②过程代表有氧呼
吸的第二和第三个阶段,发生在真核细胞的线粒体中,有ATP的合成,C正确;
若N是酒精,该示意图代表无氧呼吸,第一阶段和第二阶段均发生在细胞质基
质,水不参与无氧呼吸的反应,D错误。
C6H12O6 M+[H] N+CO2
■易错提醒
有关细胞呼吸的6个易错点
(1)不同生物无氧呼吸的产物不同,其直接原因在于催化反应的酶不同,根本原
因在于控制酶合成的基因不同。
(2)无氧呼吸只释放少量能量,其余能量储存在分解不彻底的氧化产物——酒精
或乳酸中。
(3)有氧呼吸产物与无氧呼吸产物最大的区别是无氧呼吸没有水生成,并且无氧
呼吸只在第一阶段产生ATP。
(4)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。
(5)原核生物细胞内无线粒体,但有些原核生物仍可进行有氧呼吸,如蓝藻、硝
化细菌等,因为其细胞中含有与有氧呼吸有关的酶。
(6)水稻等植物长期被水淹后烂根的原因是其无氧呼吸的产物酒精对细胞有毒
害作用。
科学思维 重理解 拓思维
5.某实验室用两种方法进行酵母菌发酵,利用葡萄糖生产酒精。甲发酵罐中保留一定
量的氧气,乙发酵罐中没有氧气,其余条件相同且适宜。实验过程中,每小时测定两发酵
罐中氧气和酒精的量,记录数据并绘成坐标曲线图。下列叙述正确的是( )
A.实验结束时,消耗葡萄糖较多的是甲发酵罐
B.甲、乙两发酵罐分别在第4 h和第0 h开始
进行无氧呼吸
C.甲、乙两发酵罐实验结果表明,酵母菌为
异养厌氧型生物
D.该实验证明向发酵罐中连续通入大量的氧气可以提高酒精的产量
A
[解析] 甲发酵罐中保留一定量的氧气,所以甲中酵母菌先进行有氧呼吸,后进行无
氧呼吸,乙中酵母菌只进行无氧呼吸。由有氧呼吸和无氧呼吸反应式及坐标曲线
可计算出甲、乙发酵罐中酵母菌消耗的葡萄糖之比是4∶ 3,A正确;
无氧呼吸开始的时间可用酒精出现的时间确定,所以甲在第2 h开始进行无氧呼吸,
乙在第0 h开始进行无氧呼吸,B错误;
题图中显示酵母菌既可以进行有氧呼吸也可以进行
无氧呼吸,所以酵母菌为异养兼性厌氧型生物,C错误;
向发酵罐中连续通入大量的氧气会抑制酵母菌的无氧呼吸,无法得到酒精,D错误。
6.[2020·湖北二模] 呼吸商(RQ=释放的CO2量/吸收的O2量)可作为描述
细胞呼吸过程中氧气供应状态的一种指标。图3-9-9是酵母菌氧化分解葡萄糖
过程中氧分压与呼吸商的关系。下列叙述正确的是( )
A.呼吸商越大,细胞有氧呼吸越强,无氧呼吸越弱
B.图中B点时细胞质基质会消耗[H]
C.若利用酵母菌酿酒,最好将氧分压调至B点
D.图中C点后,细胞呼吸强度不再随氧分压的变化而变化
B
图3-9-9
[解析] 分析题图:在一定范围内,随着氧分压的升高,细胞呼吸商减小,说明细胞
无氧呼吸越弱,有氧呼吸越强;当氧分压超过C以后,细胞呼吸商保持不变,说明
此时及之后细胞只进行有氧呼吸。呼吸底物为葡萄糖时,有氧呼吸消耗的氧
与产生的二氧化碳的量相等,RQ=释放的CO2量/吸收的
O2量,故呼吸商越大,证明无氧呼吸作用越强,A错误;
B点的呼吸商大于1,说明细胞存在无氧呼吸,无氧呼吸
第二阶段在细胞质基质中进行,酒精发酵过程中需要
消耗第一阶段产生的丙酮酸和[H],B正确;
若利用酵母菌酿酒,酒精发酵过程中,需要让酵母菌只进行无氧呼吸,而氧分压
为B时既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸,使酒精产生量降低,C错误;
C点以后只进行有氧呼吸,无论有氧呼吸的强度是否变化,呼吸商不变,而呼吸
商不变,不能说明细胞呼吸强度不再随氧分压的变化而变化,D错误。
■题后归纳
1.判定细胞呼吸方式的三大依据
2.呼吸作用中各物质之间的比例关系(以葡萄糖为底物的细胞呼吸)
(1)有氧呼吸中葡萄糖∶O2∶CO2=1∶6∶6。
(2)无氧呼吸中葡萄糖∶CO2∶酒精=1∶2∶2或葡萄糖∶乳酸=1∶2。
(3)消耗等量的葡萄糖时,无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2的物质的量之比为
1∶3。
考点二
影响细胞呼吸的因素及应用
素养·全面提升
因素 温度 CO2浓度 H2O
影响
机理
影响呼吸酶
的活性
高浓度的CO2对细胞
呼吸有明显的抑制效应
在一定范围内,细胞呼吸强
度随含水量的增加而增强
曲线
模型
1.温度、CO2浓度及H2O对呼吸速率影响的曲线分析
实践
应用
零上低温下储存种子、
蔬菜、水果,大棚种植中,
夜间适当降低温度
增加CO2的浓度,可
提高蔬菜和水果的保
鲜效果
粮食在收仓前要进行
晾晒处理,干种子萌发前
要进行浸泡处理
2.氧浓度对呼吸速率影响的曲线分析
(1)氧气作为有氧呼吸的原料,可同时影响有氧呼吸和
无氧呼吸的速率。
(2)图甲中O2浓度为0时细胞只进行无氧呼吸,随O2浓度
升高,有氧呼吸逐渐增强,无氧呼吸逐渐减弱。
当O2浓度为0~10%时,细胞既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸;
O2浓度在10%以上时,细胞只进行有氧呼吸。
(3)图乙中三条曲线分别表示无氧呼吸CO2释放量、有氧呼吸O2吸收量(等于有
氧呼吸CO2释放量)及两种呼吸作用CO2释放的总量。
(4)图中R点为两种细胞呼吸CO2释放总量的
最低点,一般认为此时细胞呼吸消耗有机物
最少,最适合储存种子或果实。
AB段长度=BC段长度,说明此时有氧呼吸与
无氧呼吸释放的CO2量相等,则此时无氧呼吸
消耗的葡萄糖量应为有氧呼吸消耗葡萄糖量的3倍。
科学思维 重理解 拓思维
角度一 以曲线模型为信息载体,考查影响细胞呼吸的因素
1.细胞呼吸是细胞能量的根本来源,细胞呼吸容易受外界环境的影响。图是温度与氧
气浓度对植物叶片细胞呼吸速率的影响,以下分析不正确的是 ( )
A.图中细胞呼吸速率可用二氧化碳的释放速率表示
B.从甲图可知细胞呼吸最旺盛时的温度是B点对应
的温度
C.温度对曲线Ⅱ代表的呼吸类型影响较大,对曲线Ⅰ影响较小
D.分析图甲、乙可知,水果贮存需要零上低温和低氧的条件
C
[解析] 由于有氧呼吸的产物是二氧化碳和水,所以图中
细胞呼吸速率可用二氧化碳的释放速率表示,A正确;
分析图甲可知,B点细胞呼吸的相对速率最高,该点对应的
温度是细胞呼吸的最适宜温度,B正确;
仅从图乙中看不出温度对哪类呼吸类型影响较大,C错误;
分析图甲、乙可知,在低温和低氧的条件下,细胞呼吸的相对
速率都较低,所以水果贮存需要(零上)低温和低氧的条件,D正确。
2.图中甲、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
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,若CO2释放量为6 mol和O2
吸收量为4 mol,则此时有氧呼吸占优势
C.甲图的a、b、c、d四个浓度中,c是适合储藏
苹果的氧浓度
D.甲图中氧浓度为d时没有酒精产生
B
[解析] 甲图中的浓度为a时,不吸收氧气,只释放CO2,
细胞只进行无氧呼吸,对应的是乙图中的A点,A正确;
甲图中氧浓度为b时,若CO2释放量为6 mol和O2吸收量为
4 mol,则此时有氧呼吸消耗的葡萄糖为4/6 mol,无氧呼吸CO2释放量为6-4=2 mol,
消耗葡萄糖为1 mol,此时无氧呼吸消耗葡萄糖较多,B错误;
甲图的a、b、c、d四个浓度中,c浓度时CO2释放量最小,
是适合储藏苹果的氧浓度,C正确;
甲图中氧浓度为d时氧气吸收量与CO2释放量相等,
说明只进行有氧呼吸,没有酒精产生,D正确。
角度二 考查细胞呼吸原理在生产上的应用
3.种子贮存时可采取密封保存或低温保存的
方法。下列分析中不正确的是( )
A.密封保存和低温保存都能降低种子内有机
物的分解速率
B.密封保存可造成种子细胞缺氧,抑制有氧
呼吸
C.低温保存能降低种子细胞内酶的活性
D.密封保存能避免水分过分蒸发使种子细胞
失活
D
[解析] 低温、低氧条件下,细胞呼
吸速率低,有机物分解慢,A正确;
密封保存容器内氧气浓度低,有氧
呼吸较弱,B正确;
低温抑制酶的活性,细胞呼吸速率
减慢,C正确;
种子应保存在干燥环境中,密封保
存的目的不是避免水分过分蒸
发,D错误。
4.种子生活力通常是指一批种子中具有生命力种子所占的比例。研究发现,高生活
力的某油料种子长出幼苗和营养器官较为迅速,增产作用更为明显。请回答下列
问题:
(1)播种前,常用TTC法抽样检测种子的生活力,TTC的氧化型为无色,还原型为红色。
具体步骤:将若干该种子在温水中浸泡一段时间后,用TTC染色,胚被染成红色的
种子所占比例越高,则该批种子的生活力越高。请解释原因
。
具有生命力的种子(胚)进行细胞呼吸产生的[H],使TTC染料变成红色,红色
种子的比例越高,说明有生命力的种子越多,则该批种子的生活力越高
[解析] TTC的氧化型为无色,还原型为红色。
具体步骤:将若干该种子在温水中浸泡一段时间后,用TTC染色,如果胚被染成
红色的种子比例越高,则该批种子的生活力越高,原因是具有生命力的种子(胚)
进行细胞呼吸产生的[H],使TTC染料变成红色,红色种子的比例越高,说明有生
命力的种子越多,则该批种子的生活力越高。
(2)播种后,定期检测萌发过程中气体交换速率
(曲线Ⅰ和Ⅱ分别代表一种气体),结果如图。
①a点以前,曲线Ⅰ高于Ⅱ的原因是
。
②a点以后,曲线Ⅱ高于Ⅰ的原因最可能是
。
此阶段,种子主要进行无氧呼吸,无氧
呼吸不吸收氧气,但释放二氧化碳
此阶段,种子进行细胞呼吸所使用的底物
可能包含一定量的脂肪,脂肪含H多,耗氧
量多于产生的二氧化碳的量
■易错警示
影响细胞呼吸的外界因素的应用及注意点
1.影响细胞呼吸的因素并不是单一的
(1)若需要增强细胞呼吸强度,可采取供水、升温、高氧等措施。
(2)若需降低细胞呼吸强度,可以采取干燥、(零上)低温、低氧等措施。
2.储存蔬菜和水果与储存种子的条件不同
(1)蔬菜和水果应储存在“零上低温、湿度适中、低氧”的条件下。
(2)种子应储存在“零上低温、干燥、低氧”条件下。
考点三
细胞呼吸方式的实验探究
素养·全面提升
1.实验原理
2.实验步骤
(1)配制酵母菌培养液(酵母菌+葡萄糖溶液)。
(2)检测CO2的产生,
装置如图所示。
(3)检测酒精的产生:自A、B
中各取2 mL酵母菌培养液的
滤液,分别注入编号为1、2的两支试管中→分别滴加0.5 mL 溶有0.1 g重铬酸钾
的硫酸溶液→振荡并观察溶液的颜色变化。
3.实验现象
澄清石灰水的变化 1、2两试管的变化
甲组 变混浊快 无变化
乙组 变混浊慢 出现灰绿色
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。在有氧条件下产生的CO2多
且快,在无氧条件下进行细胞呼吸能产生酒精,还产生少量CO2。
5.实验成功关键点分析
(1)实验装置:甲组探究酵母菌的有氧呼吸,乙组探究酵母菌的无氧呼吸。甲、
乙两组为对比实验,设置的是有氧、无氧条件。
(2)通入A瓶的空气中不能含有CO2,以保证第三个锥形瓶中的澄清石灰水变混
浊是由酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。
(3)B瓶应封口放置一段时间,待酵母菌将B瓶中的氧气消耗完,再连通盛有澄清
石灰水的锥形瓶,确保通入澄清石灰水中的CO2是由酵母菌无氧呼吸产生的。
科学探究 抓探究 提实践
角度一 考查酵母菌细胞呼吸方式的实验探究
1.如图是某研究小组在探究酵母菌呼吸方式时所用的两套装置图,下列分析不合理的
是 ( )
A.为检验空气中的二氧化碳是否被A瓶吸收完
全,可在B瓶前加一个盛有澄清石灰水的锥形瓶
B.实验中发现C瓶先变混浊后又澄清了,说明实验成功
C.实验进行一段时间后用酸性的重铬酸钾溶液检测D瓶中物质会出现灰绿色
D.C瓶和E瓶也可用溴麝香草酚蓝水溶液,可观察到水溶液由黄变绿再变蓝
D
[解析] 由于二氧化碳能使澄清石灰水变混浊,所以在B瓶前加一个盛有澄清石灰
水的锥形瓶,可检验空气中的二氧化碳是否被A瓶吸收完全,A项正确;
实验中发现C瓶先变混浊后又澄清了,说明酵母菌呼吸
作用产生了二氧化碳,且量较多,实验成功,B项正确;
实验进行一段时间后,D瓶酵母菌进行无氧呼吸生成酒
精和二氧化碳,此时用酸性重铬酸钾溶液检测D瓶中物质会出现灰绿色,C项正确;
C瓶和E瓶中的二氧化碳也可用溴麝香草酚蓝水溶液检测,可观察到水溶液由蓝变
绿再变黄,D项错误。
2.某同学为了探究酵母菌的细胞呼吸方式,将少量的酵母菌混入适量的面粉揉
成光滑面粉团后均等分装在2个洁净的塑料袋中,一组充满空气(甲组),一组则排
净空气(乙组),扎紧袋口后放在相同且适宜的环境中观察20~30 min。下列叙述
不正确的是 ( )
A.该实验中甲组为实验组,乙组为对照组
B.一段时间后甲组的塑料袋内壁有水珠出现,面团变湿润
C.若放置的时间足够长,甲组也会产生酒精
D.该实验应选择大小合适,气密性良好的塑料袋
A
[解析] 该实验中甲组和乙组均为实验组,在实验过程中相互对照,A错误;
甲组酵母菌进行有氧呼吸产生了水,所以甲组的塑料袋内壁有水珠出现,面团
变湿润,B正确;
甲组和乙组在实验过程中都是扎紧袋口,当甲组袋内的氧气耗尽时,则酵母菌
进行无氧呼吸产生二氧化碳和酒精,C正确;
实验中塑料袋应选择大小合适,气密性良好的,D正确。
角度二 考查细胞呼吸的其他实验
3.为研究细胞呼吸方式,取右侧装置两组,甲组为A处放一定质量的某种种子、B
处放一定量NaOH溶液,乙组为A处放等量同种种子、B处放等量蒸馏水。相同
时间后,观察液滴移动情况,下列叙述正确的是 ( )
A.乙组液滴一定是右移或不移动
B.甲组液滴移动的量可代表种子呼吸产生的CO2量
C.设计乙组装置是测定种子消耗的O2量与产生的CO2量的差值
D.为了提高实验精确度,可再设置一个A中为等量煮熟的种子,B中为等量NaOH
溶液的丙装置
C
[解析] 试题分析:乙组B处放等量蒸馏水,对装置内气体变化无影响,液滴移动
是由呼吸消耗的氧气量与释放的二氧化碳量的差值决定的,若种子仅以葡萄
糖为底物进行有氧呼吸,则消耗的氧气量和释放的二氧化碳量相等,液滴不移
动;若种子进行无氧呼吸,则不消耗氧气,但释放二氧化碳,使装置内气压增大,
液滴右移;若种子以葡萄糖为底物,既进行有氧呼吸又进行无氧
呼吸,液滴也会右移;但种子还可能以脂肪等为底物进行细胞
呼吸,若以脂肪为底物进行有氧呼吸,则消耗的氧气量大于
释放的二氧化碳量,液滴左移,A错误;
甲组B处放一定量NaOH溶液,能吸收二氧化碳,所以甲组装置内的气压变化仅
由氧气变化量引起,B错误;
乙组B处放等量蒸馏水,对装置内气体变化无影响,液滴移动是由呼吸消耗的
氧气量与释放的二氧化碳量的差值决定的,C正确;
本实验是探究细胞呼吸的方式,不需要再设置一个A中为等量煮熟
的种子,B中为等量NaOH溶液的丙装置,D错误。
4.如图中三个装置可用于研究萌发的种子的呼吸作用的方式及其产物,下列分
析不正确的是 ( )
A.甲装置可用于探究呼吸作用是否产生热量
B.乙装置有色液滴向左移动,说明种子萌发只进行
有氧呼吸
C.丙装置可用于探究萌发种子的呼吸作用是否产生CO2
D.三个装置中的种子都必须进行消毒处理,
且都需要设置对照实验
B
[解析] 甲装置中含有温度计,可用于探究呼吸作用是否产生热量,A正确;
乙装置中NaOH溶液可吸收呼吸作用产生的二氧化碳,则有色液滴移动的距离
代表呼吸作用消耗的氧气量,因此该装置可用于探究萌发的种子是否进行有
氧呼吸,但不能说明种子萌发只进行有氧呼吸,B错误;
丙装置中澄清石灰水可检测是否有二氧化碳生成,因此该装置可用于探究萌
发种子的呼吸作用是否产生二氧化碳,C正确;
微生物也会进行呼吸作用,所以三个装置中的种子都必须进行消毒处理,且都
需要设置对照实验,D正确。
■归纳总结
细胞呼吸方式的判断及实验探究
1.探究细胞呼吸方式的实验装置
欲探究某生物的呼吸类型,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:
实验现象
结论
装置一液滴 装置二液滴
不动 不动 只进行产乳酸的无氧呼吸
不动 右移 只进行产乙醇的无氧呼吸
左移 右移
进行有氧呼吸和产乙醇的无氧
呼吸
左移 不动
只进行有氧呼吸或进行有氧
呼吸和产乳酸的无氧呼吸
2.物理误差的校正
为使实验结果精确,除减少无关变量的干扰外,还应设置对照装置,如图3-9-20所
示。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。
图3-9-20
提醒:(1)为防止微生物呼吸对实验结果的干扰,应将装置进行灭菌、所测种子进
行消毒处理。
(2)若选用绿色植物作实验材料,测定细胞呼吸速率,需将整个装置进行遮光处理,
否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。
真题·新题
1.[2021·全国甲] 2. 某同学将酵母菌接种
在马铃薯培养液中进行实验，不可能得
到的结果是（ ）
A. 该菌在有氧条件下能够繁殖
B. 该菌在无氧呼吸的过程中无丙酮酸产
生
C. 该菌在无氧条件下能够产生乙醇
D. 该菌在有氧和无氧条件下都能产生
CO2
B
[解析] A、酵母菌有细胞核，是真菌生
物，其代谢类型是异氧兼性厌氧型，与
无氧条件相比，在有氧条件下，产生的
能量多，酵母菌的增殖速度快，A不符
合题意；
BC、酵母菌无氧呼吸在细胞质基质中进
行，无氧呼吸第一阶段产生丙酮酸、还
原性的氢，并释放少量的能量，第二阶
段丙酮酸被还原性氢还原成乙醇，并生
成二氧化碳，B符合题意，C不符合题意；
D、酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都在第
二阶段生成CO2，D不符合题意。
五年真题
2.[2019·全国卷Ⅱ] 马铃薯块茎储藏不当会出现酸味,这种现象与马铃薯块茎细
胞的无氧呼吸有关。下列叙述正确的是 ( )
A.马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物是乳酸和葡萄糖
B.马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生的乳酸是由丙酮酸转化而来
C.马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸的过程不能生成ATP
D.马铃薯块茎储藏库中氧气浓度的升高会增加酸味的产生
B
[解析] 本题考查马铃薯块茎细胞无氧呼吸的过程。马铃薯块茎细胞无氧呼吸
的产物是乳酸,A错误;
在马铃薯块茎细胞无氧呼吸过程中,第一阶段是葡萄糖转化为丙酮酸,第二阶
段是丙酮酸转化为乳酸,B正确;
马铃薯块茎细胞进行无氧呼吸产生丙酮酸的过程为第一阶段,有少量ATP生
成,C错误;
马铃薯块茎细胞进行无氧呼吸时才产生乳酸,氧气浓度升高会抑制其无氧呼吸
过程,不会增加酸味的产生,D错误。
3.[2019·全国卷Ⅲ] 若将n粒玉米种子置于
黑暗中使其萌发,得到n株黄化苗。那么,
与萌发前的这n粒干种子相比,这些黄化苗
的有机物总量和呼吸强度表现为 ( )
A.有机物总量减少,呼吸强度增强
B.有机物总量增加,呼吸强度增强
C.有机物总量减少,呼吸强度减弱
D.有机物总量增加,呼吸强度减弱
A
[解析] 将n粒玉米种子置于黑暗中
使其萌发,由于玉米种子萌发初期
吸水,自由水相对含量增多,细胞代
谢旺盛,呼吸强度增强;但此时种子
萌发是在黑暗条件下进行的,故幼
苗不能进行光合作用,所以有机物
总量在逐渐减少。综上所述,B、
C、D项错误,A项正确。
4.[2018·全国卷Ⅱ] 有些作物的种子入库前
需要经过风干处理。与风干前相比,下列说
法错误的是 ( )
A.风干种子中有机物的消耗减慢
B.风干种子上微生物不易生长繁殖
C.风干种子中细胞呼吸作用的强度高
D.风干种子中结合水与自由水的比值大
C
[解析] 风干种子中自由水含量减
少,新陈代谢减慢,呼吸作用减
弱,A、D项正确,C项错误。
风干种子的表面干燥,微生物不
易生长繁殖,B项正确。
5.[2018·全国卷Ⅲ] 下列关于生物体中细胞
呼吸的叙述,错误的是 ( )
A.植物在黑暗中可进行有氧呼吸也可进行
无氧呼吸
B.食物链上传递的能量有一部分通过细胞
呼吸散失
C.有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是葡萄
糖和乳酸
D.植物光合作用和呼吸作用过程中都可以
合成ATP
C
[解析] 细胞呼吸包括有氧呼吸和
无氧呼吸,两者都不需要光照,有、
无光照植物都会进行细胞呼吸,A
项正确。
食物链中相邻营养级间可进行
能量传递,流经某一营养级的能
量去向有自身呼吸消耗和用于
自身生长、发育和繁殖,B项正确。
6.[2018·全国卷Ⅲ] 下列关于生物体中
细胞呼吸的叙述,错误的是 ( )
A.植物在黑暗中可进行有氧呼吸也可
进行无氧呼吸
B.食物链上传递的能量有一部分通过
细胞呼吸散失
C.有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是
葡萄糖和乳酸
D.植物光合作用和呼吸作用过程中都
可以合成ATP
C
有氧呼吸能将有机物彻底氧化分解,
产物是CO2和H2O;无氧呼吸将有机物
进行不彻底氧化分解,生成乳酸或酒
精和CO2,C项错误。
植物光合作用分为光反应和暗反应
两个阶段,光反应产生ATP供暗反应
利用;有氧呼吸的三个阶段都会产生
ATP,无氧呼吸只在第一阶段产生
ATP,D项正确。
7.[2017·海南卷] 某染料(氧化型为无色,还原型为红色)可用于种子生活力的鉴
定。某同学将吸胀的小麦种子平均分成甲、乙两组,并进行染色实验来了解种
子的生活力,结果如下表所示。
下列叙述错误的是( )
A.甲组的胚中发生了氧化
还原反应
B.呼吸作用产生的NADH使染料变成红色
C.乙组胚细胞膜上的载体蛋白能将染料运出细胞
D.种子中胚细胞代谢活动的强弱会影响染色效果
分组 甲组 乙组
处理 种子与染料混合保温 种子煮沸后与染料混合保温
结果 种子中的胚呈红色 种子中的胚未呈红色
C
[解析] 甲组种子的胚中发生了氧化还原反应,产生了NADH,使染料被还原呈现
红色,A、B项正确。
乙组种子经过煮沸已经死亡,无法借助细胞膜上的载体蛋白将染料运出细胞,C
项错误。
胚细胞呼吸强度会影响NADH的产生,从而影响染色效果, D项正确。
分组 甲组 乙组
处理 种子与染料混合保温 种子煮沸后与染料混合保温
结果 种子中的胚呈红色 种子中的胚未呈红色
新题精选
1.马拉松是典型的耐力性运动项目,改善运动肌利用氧能力是马拉松项目首要
解决的问题之一。甲、乙两名运动员在不同运动强度下测得血液中乳酸含量
与摄氧量之间的变化关系如图,以下说法正确的是 ( )
A.运动强度增加,甲乳酸含量增加更显著的原因是摄氧量不足
B.运动员甲比乙更适合从事马拉松运动
C.等质量的脂肪所含能量高于糖类,
运动员宜选用脂肪补充能量
D.有氧呼吸供能是马拉松运动员供能的主要方式
D
[解析] 图中曲线表明,随着运动强度增加,所需能量增加,有氧呼吸增强,但有氧呼
吸增强也不能满足运动增强所需要的能量,因此无氧呼吸也随之增强,产生的乳酸
增多,A错误;
图中曲线可以看出,相同运动强度、摄氧量时,乙的乳酸
比甲相对要少,因此乙比甲更适合从事马拉松运动,B错误;
脂肪与糖相比,氢多氧少,因此等质量的脂肪和糖在氧化分解时需要消耗的氧气多,
因此为减少马拉松运动员在运动过程中产生乳酸,宜选用单糖(糖类)作为补充能
量的物质,C错误;
有氧呼吸供能是马拉松运动员供能的主要方式,D正确。
2. 糖的无氧氧化又称糖酵解,是从葡萄糖分解生成丙酮酸的过程。在氧气充足
条件下,肿瘤细胞的能量供应主要依赖效率较低的糖酵解途径,并产生大量乳
酸。甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)是糖酵解途径中的一个关键酶。下列关于
糖酵解过程的说法,不正确的是 ( )
A.该过程既可在有氧条件下发生,也可在无氧条件下发生
B.有氧条件下该过程能产生ATP,无氧条件下不能
C.该过程仅产生少量ATP,丙酮酸中还贮存大量的能量
D.可通过抑制 GAPDH的活性来抑制肿瘤细胞的增殖
B
[解析] 由题意可知,糖酵解过程中伴有少量ATP的生成,该过程既可在有氧条件
下发生,也可在无氧条件下发生,A正确;
有氧条件下该过程能产生ATP,无氧条件下也可以产生ATP,B错误;
该过程仅产生少量ATP,丙酮酸中还贮存着大量的能量,C正确;
可通过抑制 GAPDH的活性,使糖酵解过程不能进行,无法产生ATP,来抑制肿瘤
细胞的增殖,D正确。
1.核心概念
(1)P91 细胞呼吸:指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解,生成二氧化碳或其
他产物,释放出能量并生成ATP的过程。
(2)P93 设置两个或两个以上的实验组,通过对结果的比较分析,来探究某种因素
与实验对象的关系,这样的实验叫作对比实验。
(3)P94 有氧呼吸:指细胞在氧的参与下,通过多种酶的催化作用,把葡萄糖等有
机物彻底氧化分解,产生二氧化碳和水,释放能量,生成大量ATP的过程。
(4)P95 酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫发酵。
2.重点易错语句
(1)P91 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。
(2)P92 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再变黄。
(3)P92 在酸性条件下,橙色的重铬酸钾溶液与乙醇发生化学反应,变成灰绿色。
(4)P94 与体外燃烧相比,有氧呼吸是在温和的条件下进行的;有机物中的能量是经
过一系列的化学反应逐步释放的;这些能量有相当一部分储存在ATP中。
(5)P94 无氧呼吸只在第一阶段释放出少量的能量,生成少量ATP。葡萄糖分子中的
大部分能量则存留在酒精或乳酸中。
3.边角知识
(1)P93 肌细胞的肌质体是由大量变形的线粒体组成的,肌质体显然有利于肌细
胞的能量供应。
(2)P93 一般来说,线粒体均匀分布在细胞质中。但是,活细胞中的线粒体往往可
以定向地运动到代谢旺盛的部位。
(3)P94 1 mol葡萄糖在分解成乳酸以后,只释放出196.65 kJ的能量,其中只有
61.08 kJ的能量储存在ATP中,近69%的能量都以热能的形式散失了。
(4)P96 破伤风由破伤风芽孢杆菌引起,这种病菌只能进行无氧呼吸。
1.如图表示生物体内进行的能量释放、转移和利用过程。
下列叙述正确的是 ( )
A.a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.在寒冷时,人体内过程a会加快
D
[解析] a过程既可表示有氧呼吸也可表示无氧呼吸;在人体剧烈运动过程中,肌
肉细胞可进行无氧呼吸产生乳酸,A、B错误;
c过程表示ATP水解释放能量,用于各项生命活动,而线粒体是产生ATP的主要
场所,C错误;
寒冷时,人体内新陈代谢加快,产热
增加,因此过程a要加快,D正确。
2.[2021·江苏省仪征] 如图表示细胞呼吸的主要过程,下列说法正确的是 ( )
A.过程①②只能在有氧条件下进行
B.破伤风杆菌和大肠杆菌都能进行
过程①②
C.人体中进行过程②的场所是线粒体内膜
D.过程①②③④都能在植物细胞中发生
D
[解析] 过程①在有氧和无氧条件下都能进行,只有反应②(有氧呼吸的第二、三两
个阶段)必须在有氧条件下进行,A错误;
过程①②表示有氧呼吸,破伤风杆菌是原核生物,
是厌氧菌,不能进行有氧呼吸,B错误;
过程②是有氧呼吸的第二、三阶段,发生场所是线粒体基质和线粒体内膜,C错误;
过程①③为无氧呼吸生成酒精和CO2的过程,在很多高等植物的细胞中可发生,过
程①④为无氧呼吸生成乳酸的过程,在马铃薯块茎和甜菜的块根可以进行,D正确。
3.将刚采摘的新鲜蓝莓分成两等份,一份用高浓度的CO2处理48 h后,贮藏在温度
为1 ℃的冷库内,另一份则始终在1 ℃的冷库内贮藏。从冷藏后算起每10天取样
一次,测定其单位时间内CO2释放量和O2吸收量,计算二者的比值得到如图所示
曲线。下列分析错误的是 ( )
A.比值大于1,表明蓝莓既进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸
B.第20天CO2处理组蓝莓产生的乙醇量低于对照组
C.第40天对照组有氧呼吸比无氧呼吸消耗的葡萄糖多
D.为抑制蓝莓贮藏时的无氧呼吸,贮藏前可用高浓度的CO2处理一定时间
C
[解析] 有氧呼吸时,CO2释放量和O2吸收量的比值等于1,如果比值大于1时,则
细胞既进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸,A正确;
第20天,处理组CO2释放量和O2吸收量的比值等于1,只进行有氧呼吸,对照组大
于1,存在无氧呼吸过程,对照组蓝莓产生的乙醇量高于CO2处理组,B正确;
4.各取10%的无菌葡萄糖溶液100 mL加入两瓶中,分别加入少许等量的酵母菌液,混
匀、密封,按如图装置进行实验。如果测定甲、乙装置中CaCO3沉淀均为10 g,撤去
装置,将两瓶溶液用滤菌膜过滤掉酵母菌,滤液分别倒入图丙所示U形管中,开始时
液面相平,下列对一段时间后A、B液面变化及原因的叙述正确的是( )
A.A、B液面不变,因为生成的CaCO3质量相等,分解
葡萄糖的量也相等
B.A上升,B下降,因为甲消耗的葡萄糖少,溶液浓度大
C.A下降,B上升,因为甲进行有氧呼吸,分解的葡萄糖多,溶液浓度小
D.A下降,B上升,因为乙进行无氧呼吸,分解的葡萄糖少,溶液浓度大
B
[解析] 由题图可知,甲装置中酵母菌进行有氧呼吸,乙装置中酵母菌进行无氧
呼吸。有氧呼吸时,每消耗1分子葡萄糖,产生6分子二氧化碳,而无氧呼吸时,每
消耗1分子葡萄糖,产生2分子二氧化碳,甲、乙两装置产生等量CaCO3沉淀时,
甲装置中的酵母菌消耗的葡萄糖少于乙装置,则甲装置中剩余的葡萄糖多,溶
液浓度大,则丙装置中水分子主要由
B向A扩散,导致A液面升高,B液面
下降,故选B。
5.小麦种子吸水萌发时的呼吸作用过程可分为如图所示的4个阶段。下列说法
正确的是 ( )
A.第1、2阶段,种子呼吸作用消耗的O2量高于CO2
的产生量
B.第3阶段种子吸收水分的主要方式是渗透作用
C.第3阶段,胚根长出,种子的干重将增加
D.从第1阶段到第3阶段,种子胚细胞中的
有机物种类将减少
B
[解析] 第1、2阶段,种子以无氧呼吸为主,呼吸作用
消耗的O2量低于CO2的产生量,A错误;
第3阶段胚根突破种皮,进入迅速吸水阶段,这主要是
由于胚根的生长引起的渗透性吸水,B正确;
第3阶段,胚根长出,种子迅速吸水,种子的鲜重增加,由于种子不能进行光合作
用,呼吸作用在此阶段大大增强,种子的干重将减少,C错误;
从第1阶段到第3阶段,在萌发过程,呼吸作用将种子中贮藏的物质分解成了种
类繁多的有机小分子物质,满足生长发育所需,有机物的种类增加了,D错误。
6.[2021·山东青岛] 丙酮酸和水彻底分解成CO2和[H],并释放出少量能量,这属于
有氧呼吸的第二阶段,该阶段也称柠檬酸循环。在线粒体基质中,存在着与柠檬
酸循环有关的酶,也有少量与柠檬酸循环有关的酶在线粒体内膜上。下列关于
有氧呼吸的叙述,错误的是 ( )
A.有氧呼吸第三阶段消耗的[H]不全来自柠檬酸循环
B.有氧呼吸第二阶段涉及的呼吸酶均位于线粒体基质
C.在有氧环境中,乳酸菌内不会发生柠檬酸循环
D.在无氧环境中,酵母菌将丙酮酸转化成酒精和CO2
B
[解析] 由有氧呼吸的过程分析可知,有氧呼吸第三阶段消耗的[H]来自于有氧
呼吸第一阶段和第二阶段(柠檬酸循环),A正确;
根据题干信息可知,有氧呼吸第二阶段又叫柠檬酸循环,与之有关的酶主要存
在于线粒体基质中,也有少量与柠檬酸循环有关的酶在线粒体内膜上,B错误;
乳酸菌是厌氧菌,不能进行有氧呼吸,所以在有氧环境中,乳酸菌内不会发生柠
檬酸循环,C正确;
无氧条件下,酵母菌进行无氧呼吸,第一阶段产生丙酮酸和[H],第二阶段可将丙
酮酸和[H]转化为酒精和CO2,D正确。
微信/支付宝扫码支付