文档内容
5.3 细胞呼吸的原理和应用
核心知识梳理
1．细胞呼吸
(1)概念
①物质变化：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。
②能量变化：有机物中稳定的化学能转化为ATP 中活跃的化学能。
(2)两种类型
①分类依据：有无的参与，有机物是否彻底氧化分解。
②类型：有氧呼吸和无氧呼吸。
2．探究过程
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂3．有氧呼吸
(1)主要场所——线粒体
①写出图中字母代表的结构名称：
A外膜；B内膜形成的嵴；C线粒体基质。
②与有氧呼吸有关的酶分布在BC。(填图中字母)
③线粒体的分布：集中在代谢旺盛的部位。
(2)化学反应式
C H O ＋ 6 H O ＋ 6 O ――→ 6C O ＋ 12 H O ＋ 能量 。
6 12 6 2 2 2 2
(3)物质转化过程
(4)能量转化
4．无氧呼吸
(1)类型及反应式
(2)场所：细胞质基质。
(3)过程
①第一阶段：与有氧呼吸的第一阶段完全相同。
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂②第二阶段：丙酮酸在不同酶的催化作用下，分解成 酒精和 C O ，或者转化成乳酸。
2
5.有氧呼吸和无氧呼吸的比较
项目 有氧呼吸 无氧呼吸
条件 需氧 不需氧
细胞质基质(第一阶段)
场所 细胞质基质
线粒体(第二、三阶段)
不同
葡萄糖分解不彻
点 分解程度 葡萄糖被彻底分解
底
产物 CO 、H O 乳酸或酒精和CO
2 2 2
能量释放 大量能量 少量能量
反应条件 需酶和适宜温度
氧化分解有机物，释放能量，生成ATP供生命活动所
相同 本质
需
点
过程 第一阶段从葡萄糖到丙酮酸完全相同
意义 为生物体的各项生命活动提供能量
6.细胞呼吸原理的应用
（1）．温度
(1)影响：细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响酶的活性而影响细胞呼吸速率。如
下图所示，细胞呼吸的最适宜温度一般在25～35 ℃之间。
(2)应用
（2）．氧气
(1)分析：如下图，O 是有氧呼吸所必需的，且O 对无氧呼吸过程有抑制作用。
2 2
①O 浓度＝0时，只进行无氧呼吸。
2
②0＜O 浓度＜10%时，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。
2
③O 浓度≥10%时，只进行有氧呼吸。
2
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂④O 浓度＝5%时，有机物消耗最少。
2
(2)应用
（3）．水分
(2)应用
（4）．二氧化碳
(1)影响：CO 是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行。
2
(2)应用：适当增加CO 浓度，有利于水果和蔬菜的保鲜。
2
课后培优练级
练
培优第一阶——基础过关练
1．下列有关“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验的叙述，错误的是( )
A．CO 可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄
2
B．实验中需控制的无关变量有温度、pH、培养液浓度等
C．可通过观察澄清石灰水是否变混浊来判断酵母菌的呼吸方式
D．实验中将葡萄糖溶液煮沸的目的是灭菌和去除溶液中的O
2
【答案】C
【解析】CO 可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄；在该实验中，温度、pH、培养液浓
2
度等都属于无关变量，无关变量需相同且适宜；酵母菌是兼性厌氧菌，有氧呼吸和无氧呼吸
都有CO 生成，因此通过观察澄清石灰水是否变混浊不能判断酵母菌的呼吸方式；实验中将葡
2
萄糖溶液煮沸的目的是灭菌和去除溶液中的O 。
2
2．以酵母菌和葡萄糖为材料进行“乙醇发酵实验”，装置图如下。下列关于该实验过程
与结果的叙述，错误的是( )
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂A．将温水化开的酵母菌悬液加入盛有葡萄糖溶液的甲试管后需振荡混匀
B．在甲试管内的混合液表面需滴加一薄层液体石蜡以制造富氧环境
C．乙试管中澄清的石灰水变混浊可推知酵母菌细胞呼吸产生了CO
2
D．拔掉装有酵母菌与葡萄糖混合液的甲试管塞子后可闻到酒精的气味
【答案】B
【解析】干酵母需要用温水化开，以保持酵母菌活性；酵母菌悬液加入葡萄糖溶液后要
充分振荡，使葡萄糖与酵母菌充分接触，利于发生反应。在甲试管内的混合液表面滴加一薄
层液体石蜡以制造无氧环境，利于酒精发酵。若乙试管中的澄清石灰水变混浊，说明酵母菌
细胞呼吸产生了CO 。甲试管中的酵母菌进行厌氧呼吸产生酒精，酒精具有挥发性，所以拔掉
2
甲试管塞子后可闻到酒精的气味。
3．下列关于人体肌肉细胞内有氧呼吸和无氧呼吸的比较，正确的是( )
A．CO 只是有氧呼吸的产物
2
B．无氧呼吸过程中不会生成ATP
C．还原氢只在有氧呼吸过程中产生
D．葡萄糖只能作为有氧呼吸的底物
【答案】A
【解析】人体有氧呼吸的产物为CO 和H O，无氧呼吸的产物为乳酸；人体肌肉细胞进行
2 2
有氧呼吸或无氧呼吸都能生成ATP，只是无氧呼吸产生的ATP较少；有氧呼吸和无氧呼吸的第
一阶段相同，即葡萄糖在细胞质基质中分解形成丙酮酸和还原氢。
4．下图是细胞呼吸过程简图，其中字母表示物质，数字表示过程。下列叙述错误的是(
)
A．过程①在细胞质基质中进行，并有少量ATP生成
B．过程②在线粒体中进行，并有较多ATP生成
C．酵母菌细胞可以进行过程①②③④
D．物质b是CO
2
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂【答案】C
【解析】过程①是细胞呼吸的第一阶段，在细胞质基质中进行，并有少量 ATP生成，A正
确；过程②是有氧呼吸的第二、三阶段，在线粒体中进行，并有较多ATP生成，B正确；酵母
菌细胞中可以进行过程①②③，不可以进行过程④，C错误；无氧呼吸产生酒精与 CO ，因此
2
物质b是CO ，D正确。
2
5．细胞呼吸是细胞重要的生命活动，下列说法错误的是( )
A．夏季连续阴天，大棚中白天适当增强光照，夜晚适当降低温度，可提高作物产量
B．中耕松土、稻田定期排水有利于细胞呼吸
C．细胞呼吸的每个阶段都会合成ATP，生物体内合成ATP的能量都来自细胞呼吸
D．低氧、零上低温有利于贮存水果、蔬菜，其原理都是降低了细胞呼吸
【答案】C
【解析】夏季连续阴天，大棚中白天适当增强光照可以提高光合作用强度，夜间适当降
低温度可以减少有机物的消耗，有利于提高作物产量，A正确；中耕松土、稻田定期排水都
是为了增加土壤中氧气含量，有利于植物根细胞进行有氧呼吸，B正确；有氧呼吸各个阶段
都能合成ATP，无氧呼吸只有第一阶段合成ATP，光合作用光反应阶段也能合成ATP，C错误；
水果、蔬菜保鲜需要的条件零上低温、低氧都能降低细胞呼吸强度，减少有机物的消耗，D
正确。
6．在适宜温度下测得的小麦种子气体交换相对值与 O 浓度之间的关系如图所示。下列分
2
析错误的是( )
A．当O 浓度≥10%时，产生CO 的场所是线粒体基质
2 2
B．当O 浓度增加时，无氧呼吸受抑制，导致QR段曲线下降
2
C．若图中AB与BC等长，则C点时有氧呼吸消耗的有机物量多于无氧呼吸
D．若将实验材料换为等量的花生种子，在只进行有氧呼吸时，O 的吸收量将增加
2
【答案】C
【解析】当O 浓度≥10%时，O 的吸收量等于CO 的释放量，说明种子只进行有氧呼吸，
2 2 2
产生CO 的场所是线粒体基质，A正确；当O 浓度从0开始逐渐增加时，无氧呼吸受抑制的同
2 2
时有氧呼吸较弱，故QR段释放CO 减少，曲线下降，B正确；若图中AB与BC等长，说明C点
2
时有氧呼吸产生的CO 等于无氧呼吸产生的CO ，而消耗的有机物量则是有氧呼吸小于无氧呼
2 2
吸，C错误；若将实验材料换为等量的花生种子，由于花生种子中脂肪较多，脂肪在氧化分
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂解时需要消耗更多的O ，故在只进行有氧呼吸时，O 的吸收量将增加，D正确。
2 2
培优第二阶——拓展培优练
1．为研究酵母菌的呼吸方式，某生物小组制作了下图中c～f所示装置，判断下列各项
不合理的是( )
A．连接e→d→c→d，从e侧通气，第二个d中石灰水变混浊，可验证酵母菌进行了有氧
呼吸
B．将f放置一段时间后，连接f→d，d中石灰水变混浊，可验证酵母菌进行了无氧呼吸
C．连接e→d→c→d，从e侧通气，第一个d的作用是吸收空气中的CO ，d中石灰水变混
2
浊，可验证酵母菌进行了无氧呼吸
D．结果表明，酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸都生成了CO
2
【答案】C
【解析】连接e→d→c→d，并从e侧通气，第二个d中石灰水变混浊，可验证酵母菌进
行了有氧呼吸，A合理。连接f→d，d中石灰水变混浊，由于没有通气装置，所以可验证酵母
菌进行了无氧呼吸，B合理。连接e→d→c→d，第一个d的作用是检验通入的气体中的二氧
化碳是否除净，不能验证酵母菌进行了无氧呼吸，C不合理。酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼
吸都能使石灰水变混浊，这说明酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸都生成了CO ，D合理。
2
2．下图甲是绿色植物在晴朗的白天有氧呼吸各阶段反应示意图，其中 1～7表示能量或
物质，图乙是线粒体结构简图。下列叙述错误的是( )
A．图甲中2→3过程，所有活细胞内都能进行
B．图甲中3→6过程，发生在图乙的②处
C．图乙的③处能发生图甲中生成4的反应
D．叶肉细胞内产生的6将全部释放到大气中
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂【答案】D
【解析】图甲中2→3表示有氧呼吸的第一阶段，和无氧呼吸的第一阶段完全相同，所有
活细胞都能进行有氧或无氧呼吸；图甲中3→6表示有氧呼吸的第二阶段，场所是线粒体基质，
即图乙的②处；图乙中③为线粒体内膜，是有氧呼吸第三阶段的场所，有氧呼吸第三阶段是
[H]与O 结合生成水的过程，图甲中4指的是水；白天叶肉细胞中线粒体产生的 6(CO )可用于
2 2
光合作用。
3．将酵母菌破碎后得到酵母菌匀浆，取一部分离心，得到上清液(含有细胞质基质，不
含线粒体)和沉淀物(含有线粒体)；取甲、乙、丙三支试管，在甲试管中加入酵母菌匀浆，乙
试管中加入等量上清液，丙试管中加入沉淀物，三支试管中都加入等量等浓度的葡萄糖溶液，
并提供充足的氧气。甲试管中得到二氧化碳和水，乙试管中得到丙酮酸，丙试管中没有任何
产物。通过该实验不能得到的推论是( )
A．有氧呼吸开始阶段是在细胞质基质中进行的
B．有氧呼吸开始阶段产生了丙酮酸
C．细胞呼吸包括有氧呼吸和无氧呼吸
D．有氧呼吸过程中，线粒体不能利用葡萄糖，可以利用丙酮酸
【答案】C
【解析】丙试管说明有氧呼吸开始阶段不在线粒体中进行，结合甲和乙试管，说明有氧
呼吸开始阶段是在细胞质基质中进行的，且有氧呼吸开始阶段产生了丙酮酸，A、B正确；题
干信息显示提供充足的氧气，故不能得出有关无氧呼吸的内容，C错误；根据丙试管可知，
线粒体不能利用葡萄糖，结合甲试管和乙试管可知线粒体可以利用丙酮酸，D正确。
4．为探究酵母菌的呼吸方式，在连通CO 和O 传感器的100 mL锥形瓶中，加入40 mL活
2 2
化酵母菌和60 mL葡萄糖培养液，密封后在最适温度下培养。培养液中的O 和CO 相对含量变
2 2
化见下图。有关分析错误的是( )
A．t→t，酵母菌的有氧呼吸速率不断下降
1 2
B．t时，培养液中葡萄糖的消耗速率比t时快
3 1
C．若降低10 ℃培养，O 相对含量达到稳定所需时间会缩短
2
D．实验后的培养液滤液加入适量酸性重铬酸钾溶液后变成灰绿色
【答案】C
【解析】 t→t，锥形瓶中O 减少的趋势逐渐变缓，即有氧呼吸速率逐渐下降，A正确；
1 2 2
t时酵母菌只进行无氧呼吸，而t时酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，两个时刻培养液
3 1
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂中CO 的相对含量的斜率相同，故酵母菌产生CO 的速率相等，若消耗1 mol葡萄糖，有氧呼
2 2
吸和无氧呼吸分别能产生6 mol和2 mol的CO ，故产生等量的CO ，无氧呼吸(t)比有氧呼吸
2 2 3
＋无氧呼吸(t)消耗更多的葡萄糖，B正确；本题中实验数据是在“最适温度”下得到的，若
1
降低温度，O 相对含量达到稳定所需时间会延长，C错误；酵母菌无氧呼吸会产生酒精，故实
2
验后的培养液中含有酒精，可用酸性重铬酸钾溶液检测，溶液由橙色变成灰绿色，D正确。
5．某实验小组为研究酵母菌的细胞呼吸，按下表设计进行实验，分组后，在相同的适宜
条件下培养8～10小时，请结合实验结果进行分析，回答有关问题：
含葡萄糖 供氧
实验材料 取样 处理 分组
的培养液 情况
破碎细胞 甲 25 mL 75 mL 无氧
50 mL (细胞不完
适宜浓度 乙 25 mL 75 mL 通氧
整)
酵母菌液
丙 25 mL 75 mL 无氧
50 mL 未处理
丁 25 mL 75 mL 通氧
(1)丙、丁组中酵母菌细胞呼吸第一阶段反应完全相同，该反应变化是_______________。
(2)甲、乙、丙、丁四组中能产生 CO 的有________；可以用____________________作为
2
检测CO 多少的指标。
2
(3)丁组的氧气消耗量________(填“大于”“小于”或“等于”)乙组。丁组能量转换率
与丙组________(填“相同”或“不同”)。
(4)有氧呼吸产生的[H]经过一系列的化学反应，与氧结合形成水。2,4二硝基苯酚(DNP)
对该氧化过程没有影响，但使该过程所释放的能量都以热能的形式耗散，表明 DNP使分布在
__________的酶无法催化 ATP 的合成。若将 DNP 加入丁组中，葡萄糖的氧化分解
__________(填“能”或“不能”)继续进行。
【答案】(1)1分子葡萄糖分解成2分子丙酮酸，产生少量的[H]，并且释放少量能量
(2)甲、乙、丙、丁 石灰水混浊程度(或溴麝香草酚蓝溶液变成黄色的时间长短)
(3)大于 不同 (4)线粒体内膜 能
【解析】(1)丙、丁组中的酵母菌分别进行无氧呼吸和有氧呼吸，其第一阶段反应完全相
同，即1分子葡萄糖分解成2分子丙酮酸，产生少量的[H]，并且释放少量能量。(2)甲组酵
母菌可进行完整的无氧呼吸过程，乙组酵母菌可进行微弱的有氧呼吸，丙、丁组中的酵母菌
分别进行无氧呼吸和有氧呼吸，因而甲、乙、丙、丁四组均能产生 CO ；检测CO 释放的多少
2 2
时，可以用石灰水混浊程度(或溴麝香草酚蓝溶液变成黄色的时间长短)作为观察指标。(3)丁
组酵母菌进行有氧呼吸，丙组酵母菌进行无氧呼吸，前者的能量转换率大于后者。乙组细胞
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂结构不完整，故丁组的氧气消耗量大于乙组。(4)由题意可知，DNP能阻断有氧呼吸第三阶段
生成的能量转移至ATP中，场所是线粒体内膜。若将DNP加入丁组中，有氧呼吸正常进行，
葡萄糖的氧化分解仍能继续进行。
培优第三阶——高考沙场点兵
1. （2022山东卷）植物细胞内10%~25%的葡萄糖经过一系列反应，产生NADPH、CO 和多种
2
中间产物，该过程称为磷酸戊糖途径。该途径的中间产物可进一步生成氨基酸和核苷酸等。
下列说法错误的是（ ）
A. 磷酸戊糖途径产生的NADPH与有氧呼吸产生的还原型辅酶不同
B. 与有氧呼吸相比，葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量少
C. 正常生理条件下，利用14C标记的葡萄糖可追踪磷酸戊糖途径中各产物的生成
D. 受伤组织修复过程中所需要的原料可由该途径的中间产物转化生成
【答案】C
【解析】有氧呼吸是葡萄糖等有机物彻底氧化分解并释放能量的过程。由题干信息可知，磷
酸戊糖途径可以将葡萄糖转化成其他中间产物，这些中间产物可以作为原料进一步生成其他
化合物。A、根据题意，磷酸戊糖途径产生的NADPH是为其他物质的合成提供还原力的，而有
氧呼吸产生的还原型辅酶是NADH，能与O 反应产生水，A正确；B、有氧呼吸是葡萄糖彻底氧
2
化分解释放能量的过程，而磷酸戊糖途径产生了多种中间产物，中间产物还进一步生成了其
他有机物，所以葡萄糖经磷酸戊糖途径产生的能量比有氧呼吸少，B正确；C、正常生理条件
下，只有10%~25%的葡萄糖参加了磷酸戊糖途径，其余的葡萄糖会参与其他代谢反应，例如
有氧呼吸，所以用14C标记葡萄糖，除了追踪到磷酸戊糖途径的含碳产物，还会追踪到参与其
他代谢反应的产物，C错误；D、受伤组织修复即是植物组织的再生过程，细胞需要增殖，所
以需要核苷酸和氨基酸等原料，而磷酸戊糖途径的中间产物可生成氨基酸和核苷酸等，D正
确。故选C 。
2. （2022全国甲卷）线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所。研究发现，经常运动的人肌
细胞中线粒体数量通常比缺乏锻炼的人多。下列与线粒体有关的叙述，错误的是（ ）
A. 有氧呼吸时细胞质基质和线粒体中都能产生ATP
B. 线粒体内膜上的酶可以参与[H]和氧反应形成水的过程
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂C. 线粒体中的丙酮酸分解成CO 和[H]的过程需要O 的直接参与
2 2
D. 线粒体中的DNA能够通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成
【答案】C
【解析】有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。
有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应
生成二氧化碳和[H]，合成少量ATP；第三阶段是氧气和[H]反应生成水，合成大量ATP。A、
有氧呼吸的第一阶段场所是细胞质基质，第二、三阶段在线粒体，三个阶段均可产生 ATP，
故有氧呼吸时细胞质基质和线粒体都可产生 ATP，A正确；B、线粒体内膜是有氧呼吸第三阶
段的场所，该阶段氧气和[H]反应生成水，该过程需要酶的催化，B正确；C、丙酮酸分解为
CO 和[H]是有氧呼吸第二阶段，场所是线粒体基质，该过程需要水的参与，不需要氧气的参
2
与，C错误；D、线粒体是半自主性细胞器，其中含有少量 DNA，可以通过转录和翻译控制蛋
白质的合成，D正确。故选C。
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