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[高中生物一轮复习教学讲义 必修1]
第 8 讲 细胞呼吸
考点一 细胞呼吸的过程和原理
1．有氧呼吸：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。
(1)过程
(2)反应方程式：
第一阶段 C H O2C HO(丙酮酸)＋4[H]＋少量能量
6 12 6 3 4 3
第二阶段 2C HO＋6HO20[H]＋6CO＋少量能量
3 4 3 2 2
第三阶段 24[H]＋6O12HO＋大量能量
2 2
(3)有氧呼吸中氧元素的来源和去路
注：有氧呼吸中HO既是反应物，又是生成物，且生成的HO中的氧全部来自O。
2 2 2
2．无氧呼吸：细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用，把糖类等有机物分解为不彻底的氧化产物，同时
产生少量能量的过程。
(1)过程：无氧呼吸的全过程可以分为两个阶段，且都是在细胞质基质中进行的。
第一阶段 C H O2C HO(丙酮酸)＋4[H]＋少量能量
6 12 6 3 4 3
酒精发酵 2C HO2C HOH酒精＋2CO 大多数植物、酵母菌等
3 4 3 2 5 2
第二阶段
高等动物、马铃薯块茎、甜
乳酸发酵 2C HO2C HO乳酸
3 4 3 3 6 3 菜块根、玉米胚、乳酸菌等(2)总反应式
①无氧呼吸产生酒精的反应式：C H O2C HOH+2CO +少量能量。
6 12 6 2 5 2
②无氧呼吸产生乳酸的反应式：C H O2C HO+少量能量。
6 12 6 3 6 3
3．有氧呼吸和无氧呼吸的比较
有氧呼吸 无氧呼吸
场所 细胞质基质和线粒体 细胞质基质
条件 氧气，多种酶 无氧气，多种酶
区 葡萄糖彻底氧化分解，生成 葡萄糖分解不彻底，生成乳酸或酒精
物质变化
别 CO 和HO 和CO
2 2 2
能量变化 释放大量能量，产生大量ATP 释放少量能量，产生少量ATP
特点 受O 和温度等因素的影响 有氧气存在时，无氧呼吸受抑制
2
二者第一阶段反应完全相同，并且都在细胞质基质中进行；本质都是
联系
氧化分解有机物、释放能量，产生ATP
注意说明：①线粒体是进行有氧呼吸的主要场所，但部分原核生物无线粒体，仍能进行有氧呼吸。
②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。
③不同生物无氧呼吸的产物不同，是由于催化反应的酶的种类不同。
④细胞呼吸释放的能量，大部分以热能的形式散失，小部分以化学能的形式储存在ATP中。
⑤有HO生成的一定是有氧呼吸，有CO 生成的可能是有氧呼吸，也可能是无氧呼吸，但一定不是乳
2 2
酸发酵。
⑥无氧呼吸过程共产生2个ATP，而这2个ATP只产自第一阶段，第二阶段不产生ATP。
⑦人体细胞产生CO 的场所是线粒体基质，酵母菌细胞产生 CO 的场所是线粒体基质(有氧呼吸)和细
2 2
胞质基质(无氧呼吸)。
拓展延伸
1．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：葡萄糖∶O ∶CO ＝1∶6∶6。
2 2
(2)无氧呼吸：葡萄糖∶CO ∶酒精＝1∶2∶2或葡萄糖∶乳酸＝1∶2。
2
(3)消耗等量的葡萄糖时，无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO 摩尔数之比为1∶3。
2
(4)消耗等量的葡萄糖时，有氧呼吸消耗的O 摩尔数与有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO 摩
2 2
尔数之和的比为3∶4。
2．根据气体的变化和场所情况判断细胞呼吸类型的方法
(1)根据吸收O 与产生CO 的比例判断细胞的呼吸方式(呼吸底物为葡萄糖)
2 2
①不消耗O，释放CO―→只进行无氧呼吸。
2 2
②无CO 释放―→只进行产生乳酸的无氧呼吸。
2
③酒精产生量等于CO 量―→只进行产生酒精的无氧呼吸。
2
④CO 释放量等于O 的吸收量―→只进行有氧呼吸。
2 2
⑤CO 释放量大于O 的吸收量―→既进行有氧呼吸，又进行酒精发酵；多余的CO 来自酒精发酵。
2 2 2
⑥CO 释放量小于O 吸收量：底物中有脂肪。
2 2
⑦酒精产生量小于CO 量―→既进行有氧呼吸，又进行酒精发酵；多余的CO 来自有氧呼吸。
2 2
(2)根据场所判断
①真核细胞：若整个呼吸过程均在细胞质基质中进行，则为无氧呼吸；若部分过程在线粒体中进行，
则为有氧呼吸。②原核细胞：原核细胞没有线粒体，故原核细胞的细胞呼吸在细胞质和细胞膜上进行，其呼吸方式应
根据产物判断，若只有二氧化碳和水产生则为有氧呼吸，若还有乳酸或酒精产生，则还存在无氧呼吸。
考点二 (实验) 探究酵母菌的呼吸方式
1．实验探究：探究酵母菌细胞呼吸的方式
(1)实验原理：①酵母菌是单细胞真菌，在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。通过定性测
定酵母菌在有氧和无氧的条件下细胞呼吸的产物。来确定酵母菌细胞呼吸的方式。
a．有氧条件：葡萄糖CO+H O+能量
2 2
b．无氧条件：葡萄糖酒精+CO +能量
2
②CO 和酒精的检测
2
检测产物 所用试剂 现象
澄清的石灰水 变混浊
二氧化碳 溴麝香草酚蓝水 由蓝变绿再
溶液 变黄
酸性重铬酸钾溶 橙色变成灰
酒精
液 绿色
(2)实验步骤
(3)放置一段时间后观察实验现象。
①观察两组装置中澄清石灰水的变化。
②检测是否有酒精产生：
取b、d瓶中滤液各2 mL分别注入1、2两支干净的试管中。向两试管中分别滴加酸性重铬酸钾溶液
0.5mL，并振荡。观察试管中溶液的颜色变化。
(4)实验现象
①甲、乙两装置中石灰水都变混浊，且甲中混浊程度较高.
②2号试管中溶液由橙色变成灰绿色，1号试管不变色。
(5)实验结论：酵母菌在有氧、无氧条件下都能进行细胞呼吸。有氧时，酵母菌通过细胞呼吸产生大量
CO 和水；无氧时，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精和少量CO。
2 2注意说明：
①b瓶前的锥形瓶中加入的试剂是NaOH溶液，目的是使进入b瓶的空气先经过NaOH的处理，除去
其中的CO，排除其对实验结果的干扰。
2
②e瓶应封口放置一段时间，待酵母菌将e瓶中的氧气消耗完，再与盛有澄清石灰水的锥形瓶连通，
以确保通入澄清石灰水中的是无氧呼吸产生的CO。
2
③该实验的自变量是氧气的有无，因变量是酵母菌的呼吸产物。该实验为相互对照实验，有氧和无氧
条件下的实验都为实验组。
④由于酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸均可以产生CO ，故不能依据是否有CO 产生判断酵母菌细胞呼吸
2 2
的类型，但可以以CO 产生的多少作为检测指标。
2
2．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)：
(1)实验装置：
装置甲中NaOH溶液的作用是吸收呼吸所产生的CO，红色液滴移动的距离代表种子呼吸吸收的O 量。
2 2
装置乙中红色液滴移动的距离代表种子呼吸吸收的O 量与产生的CO 量的差值。
2 2
(2)实验分析：
现象
结论
甲装置 乙装置
液滴左移 液滴不动 只进行有氧呼吸
液滴不动 液滴右移 只进行无氧呼吸
液滴左移 液滴右移 既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸
注意事项
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对照组的设置：为防止气压、温度等物理因素(或非生物因
素)所引起的误差，应设置对照实验，将所测定的生物灭活(将种子
煮熟)，其他条件均不变。
③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。
④分析种子在黑暗条件下萌发，引起干重增加的主要元素是
（C、N、O）中的哪一种？
对于绝大多数种子来说，萌发过程中，由于细胞呼吸消耗有机物会使干重减少，但对于含脂肪较多的
油料种子来说，由于脂肪在氧化过程消耗较多的氧气，干重反而会上升。培养条件为黑暗（不能进行光合
作用，不能吸收CO ，即干重增加的主要元素不会是C）、蒸馏水（没有N等矿质元素，不考虑生物固氮
2
的话，干重增加的主要元素不会是N）。种子萌发过程有明显的吸水，应是水中的O。理由是吸收的水参
与种子中物质代谢以及成为结合水等，导致种子干重增加。特别是胚乳（或子叶）中脂肪转化为幼苗中糖
等亲水物质，会使细胞中结合水增加。
考点三 影响细胞呼吸的因素及应用1．温度：温度通过影响酶的活性影响细胞呼吸速率。
(1)曲线分析：
①a点为该酶的最适温度，细胞呼吸速率最快。
②温度低于a时，随温度降低，酶活性下降，细胞呼吸受抑
制。
③温度高于a时，随温度升高，酶活性下降，甚至变性失
活，细胞呼吸受抑制。
(2)实际应用。
①保鲜：水果、蔬菜等放入冰箱的冷藏室中，可延长保鲜时间。②促进生长：温室中栽培蔬菜时，夜
间适当降低温度，可降低细胞呼吸，减少有机物的消耗，提高蔬菜的产量。
2．氧气：促进有氧呼吸，抑制无氧呼吸。
(1)曲线分析：
①A点时，氧浓度为零，细胞只进行无氧呼吸。C
点之前：有氧呼吸与无氧呼吸共存，CO 释放总量＝有
2
氧呼吸释放量＋无氧呼吸释放量；
②氧浓度为0～10%时，随氧浓度的升高，无氧呼
吸
速率减慢，有氧呼吸加快。B点时，有氧呼吸释放的CO 量等于无氧呼吸释放的CO 量；C、D点：横坐标
2 2
相同，无氧呼吸停止。
③氧浓度在0～20%时，随氧浓度升高，有氧呼吸速率逐渐加快。
④随氧浓度的升高，细胞呼吸速率先减慢后加快，最后趋于稳定。
⑤氧浓度为5%左右时，细胞呼吸强度最弱。
(2)实际应用。
①保鲜：低氧(氧含量5%左右)有利于蔬菜保鲜。
②促进生长：农作物中耕松土可以增加土壤中氧气的含量，促进根部有氧呼吸促进生长。
③防止无氧呼吸：陆生植物长时间水淹，土壤中氧含量降低，植物因无氧呼吸产生的酒精积累而烂根。
④控制呼吸方式：制葡萄酒时，初期进行有氧呼吸，使酵母菌大量繁殖，发酵时严格控制无氧环境，
促进酵母菌的无氧呼吸。
注意说明：“无氧”环境不一定更有利于果蔬、种子储存，而且果蔬与种子的储存条件也不同①O 浓度为零时，细胞呼吸强度并不为零，因为此时细胞进行无氧呼吸，大量消耗有机物，不利于果蔬、
2
种子储存。
②蔬菜、水果与种子储藏条件的区别
蔬菜和水果应放置在低温、低氧、湿度适中的条件下，而种子应储藏在低温、干燥、低氧条件下。其目的
都是降低呼吸强度，减少有机物的消耗，但由于水果和蔬菜本身的特点，需要一定的湿度才能保持新鲜度，
故造成二者储藏条件上的差异。
3．二氧化碳：CO 是细胞呼吸的终产物，积累过多会抑制细胞呼吸。
2
(1)曲线分析：
(2)实际应用。
①保鲜：地窖中CO 浓度高，有利于蔬菜水果的储存。
2
②抑菌：薯片等食品充气保存，可抑制微生物的繁殖。
4．水含量：①各种生化反应需溶解在水中才能进行，自由水含量升高，新陈代谢加快。②水是
有氧呼吸的反应物之一，含水量会影响细胞呼吸的进行。
实际应用：抑制细胞呼吸：晒干的种子自由水含量降低，细胞呼吸减慢，
更有利于储存；促进细胞呼吸：浸泡的种子有利于种子的萌发。1．细胞呼吸的呼吸熵为同一时间细胞呼吸产生的CO 量与细胞呼吸消耗的O 量的比值，现有一瓶酵母菌
2 2
和葡萄糖的混合液，培养条件适宜，据此作出的相关分析，错误的是( )
A．若测得的酵母菌呼吸熵为1，则混合液中的酵母菌只进行有氧呼吸
B．若测得酵母菌呼吸熵大于1，则混合液中酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸
C．根据放出的气体是否能使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄，无法确定酵母菌的呼吸方式
D．若一定时间内测得CO 产生量为15 mol，酒精产生量为6 mol，可推测消耗的葡萄糖中有2/3用于
2
有氧呼吸
2．研究人员发现北欧鲫鱼在缺氧条件下体内存在如下代谢过程。据图分析相关叙述正确的是( )
A．过程①、②、③均能产生大量的ATP
B．过程①、②、③均发生在细胞质基质中
C．酒精以主动运输的方式被排出肌细胞
D．乳酸转化为丙酮酸的过程不产生[H]
3．某人的骨骼肌细胞分解葡萄糖的过程中，消耗的葡萄糖与O 的物质的量之比为1：3。下列关于此过程
2
的叙述，错误的是( )
A．有氧呼吸与无氧呼吸过程均产生了[H]
B．产生的CO 与消耗的O 的物质的量之比为4：3
2 2
C．人体细胞呼吸产生CO 的场所只有线粒体基质
2
D．无氧呼吸过程中的能量除热能和ATP中的化学能外，还有一部分储存在乳酸中
4．植物组织在一定时间内，释放二氧化碳与吸收氧气的物质的量(或体积)之比叫作呼吸熵，如图表示玉米
种子萌发时呼吸熵的变化，以下说法错误的是( )
A．第10~20 d中呼吸熵逐渐降低，呼吸底物可能还有脂肪
B．在氧气充足的情况下，根据呼吸熵的大小可推断出呼吸底物
C．同等质量的花生种子比玉米种子的呼吸熵高
D．环境中的氧气浓度也会影响呼吸熵的变化
5．将四组生理状态相同的神经肌肉标本(离体的青蛙坐骨神经及其支配的腓肠肌)，分别浸润在含相同且适
宜浓度的氯化钠溶液的密闭培养瓶中，一段时间后，以相同的电流分别刺激四组标本的神经，检测肌肉收
缩的力量，各组标本所处条件及实验结果如表所示，下列相关分析正确的是( )
培养瓶中的气体 温度(℃) 肌肉收缩的力量
1组 空气 25 +++++
2组 空气 5 ++
3组 氮气 25 ++
4组 氮气 5 +注：+越多表示肌肉收缩力量越大。
A．理论上分析四组实验的神经肌肉标本都会有二氧化碳产生
B．肌肉收缩力量差异的原因是不同条件下细胞呼吸提供ATP的量不同
C．第4组与第3组肌肉收缩力量差异的原因是温度对线粒体内呼吸作用相关酶的影响较大
D．第3组比第1组肌肉收缩力量小与肌肉细胞Na+内流减少有关
6．某研究小组为了探究酵母菌的细胞呼吸方式，设计了如图的实验装置(不考虑其他因素的影响)。
以下说法错误的是( )
A．甲装置中的有色液滴不可能右移
B．如果甲装置中的酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼
吸，则有色液滴左移
C．乙装置有色液滴最终会与实验开始的位置相同
D．乙装置有色液滴不动，则其中的酵母菌只进行有氧呼吸
7．某兴趣小组在室温下进行了酵母菌无氧呼吸的探究实验(如图)。下列分析错误的是( )
A．滴管中冒出气泡是反应产生CO 的结果
2
B．从试管中的水取样不能检测到有酒精产生
C．若试管中的水换成冷水，气泡释放速率下降
D．被分解的葡萄糖中的能量一部分转移至ATP，其余的存留在酒精中
8．当呼吸底物不是糖时，有氧呼吸消耗的O 和产生的CO 的体积并不相等。利
2 2
用如图所示装置两套，设为甲、乙，测定单位质量小麦种子呼吸时CO 释放量与
2
O 消耗量的比值，下列构思可以达到实验目的的是( )
2
A．甲装置烧杯中盛放清水，在光照下测定O 释放量，乙装置在黑暗下测定CO 释放量
2 2
B．甲装置烧杯中盛放清水，测定CO 释放量，乙装置换成CO 吸收剂测定O 消耗量
2 2 2
C．甲装置烧杯中盛放清水，测定气体体积变化量，乙装置换成CO 吸收剂，测定O 消耗量
2 2
D．甲装置烧杯中盛放CO 缓冲剂(可吸收和放出CO)，测定O 消耗量，乙装置放死亡种子作对照
2 2 2
9．如图1表示人体的有氧呼吸过程，其中①～③表示相关过程，甲、乙表示相应物质。运动员短跑后会出
现肌肉酸痛现象，主要原因是肌细胞中产生了乳酸，相关过程与图2中某曲线有关，下列叙述不正确的是
（ ）A．图1中物质乙为CO，图中“热能”是维持体温所必需的
2
B．图1中过程②的正常进行，还需水作反应物
C．若患缺铁性贫血，可导致图示③过程受影响
D．图2中代表乳酸浓度的变化曲线是b
10．有一瓶含有酵母菌的葡萄糖培养液，当通入不同浓度的O 时，其产生的酒精和CO 的物质的量如下图
2 2
所示。据图中信息推断，错误的是（ ）
A．当氧浓度为a时，酵母菌没有有氧呼吸，只有无氧呼吸
B．当氧浓度为b和d时，酵母菌细胞呼吸的过程有所不同
C．当氧浓度为c时，有2/5的葡萄糖用于酵母菌的酒精发酵
D．a、b、c、d不同氧浓度下，细胞都能产生[H]和ATP
11．为研究淹水时KNO 对甜樱桃根呼吸的影响，设四组盆栽甜樱桃，其中一组淹入清水，其余三组分别
3
淹入不同浓度的KNO 溶液，保持液面高出盆土表面，每天定时测定甜樱桃根有氧呼吸速率，结果如图。
3
以下分析不正确的是( )
A．细胞有氧呼吸生成CO 的场所只有线粒体基质
2
B．图中A、B、C三点中，A点在单位时间内与氧结合的[H]最多
C．图中结果显示，淹水时KNO 对甜樱桃根有氧呼吸速率降低有减缓作用
3
D．实验过程中也能改用CO 作为检测有氧呼吸速率的指标
2
12．科研人员探究了不同温度(25 ℃和0.5 ℃)条件下密闭容器内蓝莓果实的CO 生成速率的变化，结果见
2
图1和图2：(1)由图可知，与25 ℃相比，0.5 ℃条件下果实的CO 生成速率较低，主要原因是________；随着果实
2
储存时间的增加，密闭容器内的________浓度越来越高，抑制了果实的细胞呼吸。该实验还可以通过检测
________浓度变化来计算呼吸速率。
(2)某同学拟验证上述实验结果，设计如下方案：
①称取两等份同一品种的蓝莓果实，分别装入甲、乙两个容积相同的瓶内，然后密封。
②将甲、乙瓶分别置于25 ℃和0.5 ℃条件下储存，每隔一段时间测定各瓶中的CO 浓度。
2
③记录实验数据并计算CO 生成速率。
2
为使实验结果更可靠，请给出两条建议，以完善上述实验方案(不考虑温度因素)。
a_________________________________________________________________________；
b．_______________________________________________________________________。
13．为探究高浓度CO 对冷藏水果细胞呼吸的影响，研究人员将等量新鲜蓝莓分别置于两个密闭的冷藏箱
2
中，一个冷藏箱中只有普通空气(未处理组)，另一个加入等量的含高浓度CO 的空气(CO 处理组)，两组都
2 2
在4℃条件下贮藏。以后每10天(d)取样一次，测定其单位时间内CO 释放量(mol)和O 吸收量(mol)，计算
2 2
二者的比值得到如图所示曲线(假设细胞呼吸的底物都是葡萄糖)。回答下列问题：
(1)实验过程中，0～10 d内蓝莓细胞呼吸产生ATP最多的场所是______；10 d后未处理组蓝莓细胞呼
吸的产物除了CO 外，还有______；20 d后CO 处理组蓝莓细胞产生CO 的场所是________。
2 2 2
(2)实验结果显示，10 d 后未处理组蓝莓的 CO/O 的值逐渐上升，出现这种结果的原因是
2 2
________________________________________________________________________
________________。根据实验结果推测，高浓度CO 处理对蓝莓细胞的无氧呼吸有明显的________作
2
用。
