2019高中生物第5章第3节第2课时细胞呼吸原理及应用教案新人教必修1

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细胞呼吸的原理及应用

一、有氧呼吸

1．看法：细胞在氧的参加下，经过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物完好氧化分

解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。

2．主要场所——线粒体：

3．过程第一阶段第二阶段第三阶段场所细胞质基质线粒体基质线粒体内膜反应物葡萄糖丙酮酸、水O2、[H]生成物丙酮酸、[H]、ATPCO、[H]、ATPHO、ATP22能量少量能量少量能量大量能量4．有氧呼吸反应式：酶C6H12O6＋6O2＋6H2O――→6CO2＋12H2O＋能量。5．特点

必要条件：有氧参加，多种酶催化。

过程特点：能量是逐渐释放的，有机物完好氧化分解。

6．能量转变：1moL葡萄糖完好氧化分解后释放出2870kJ的能量，其中1_161kJ

的能量积蓄在ATP中，其他的能量以热能形式消失掉。

二、无氧呼吸

1．种类：关于微生物而言，依照产物的不相同，可分为酒精发酵和乳酸发酵。

2．两各种类的比较：

酒精发酵乳酸发酵

场所细胞质基质过第一阶段酶＋丙酮酸＋少量能量葡萄糖――→[H]程第二阶段酶酶丙酮酸――→酒精＋CO丙酮酸――→乳酸2CHO――→2CHOH＋2CO＋酶反应式6126酶25C6H12O6――→2C3H6O3＋少量能量少量能量能量转变1mol葡萄糖分解成乳酸后只释放能量，其中有积蓄在ATP中三、细胞呼吸原理的应用[连线]

一、有氧呼吸

1．教材问题商议解析

仔细观察教材P93图5－8，解析线粒体与其功能相适应的结构特点有哪些？

提示：线粒体内膜向内腔折叠形成嵴，大大增加了内膜表面积，在内膜上和基质中含有好多种与有氧呼吸相关的酶。

观察教材P93图5－9，并阅读教材文字表达，谈论并交流以下问题：

①试从元素角度解析有氧呼吸过程中各物质的本源、去向，写出反应式并用箭头进行标

注。

提示：

②解析糖类(葡萄糖)为什么必定分解成丙酮酸后才能进行有氧呼吸的第二、三阶段？

提示：由于线粒体膜上不含有运输葡萄糖的载体蛋白，葡萄糖不能够进入线粒体(或线粒体内没有催化葡萄糖分解的酶)。

③细胞呼吸过程中能量发生了怎样的变化？

提示：细胞呼吸过程中积蓄在有机物中的牢固化学能，转变成积蓄在ATP的高能磷酸键

中活跃化学能和热能。

2．判断以下说法可否正确

细胞有氧呼吸的场所是线粒体。(×)

有氧呼吸过程中产生能量最多的是第三阶段。(√)

细胞呼吸分解有机物释放的所有能量都用于合成ATP。(×)二、无氧呼吸

读教材P94～P95无氧呼吸内容，谈论并交流以下问题：

1．所有生物无氧呼吸的产物相同吗？说明原因。

提示：不相同。由于不相同生物细胞所拥有的酶不相同，以致反应路子不相同，产物也不相同。

2．无氧呼吸为什么产生的能量是少量的？

提示：由于无氧呼吸生成的乳酸或酒精中积蓄大多数能量。

一、有氧呼吸和无氧呼吸的联系与差异

1．细胞呼吸的过程图解

[特别提示]

图中忽略细胞与线粒体的大小比率。

有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段完好相同。从丙酮酸开始由于可否有氧的存在及酶种类的差异，才分别沿着不相同的路子形成不相同的产物。

2．有氧呼吸与无氧呼吸的比较

项目有氧呼吸无氧呼吸不条件需氧不需氧细胞质基质(第一阶段)、同场所细胞质基质线粒体(第二、三阶段)点分解程度葡萄糖分解完好葡萄糖分解不完好

产物CO2、H2O乳酸或酒精和CO2能量释放大量能量少量能量反应条件需酶和合适温度相实质氧化分解有机物，释放能量，生成ATP供生命活动同所需点过程第一阶段从葡萄糖到丙酮酸完好相同意义为生物体的各项生命活动供应能量

[特别提示]

由葡萄糖的有氧呼吸反应式可知，耗资的O2与生成的CO2体积相等。

有氧呼吸和酒精发酵中都有CO2生成，但H2O是有氧呼吸的特有产物。

人和动物无氧呼吸产生乳酸，但有些高等植物的某些器官如玉米胚、马铃薯块茎、

甜菜块根等无氧呼吸也产生乳酸。

二、影响细胞呼吸的外界因素

1．温度：经过影响呼吸酶的活性来影响呼吸速率。与温度影响酶催化效率的曲线特点

一致。以下列图：

生产上常利用这一原理在低温下积蓄蔬菜、水果，在大棚蔬菜的栽种过程中夜间合适降温，来降低细胞呼吸，减稀有机物的耗资。

2．O2浓度

关于无氧呼吸：随氧气浓度增加而受控制，氧气浓度越高，控制作用越强，氧气浓

度达到必然值时，被完好控制，如图1所示：

关于有氧呼吸：氧气是有氧呼吸的原料之一，在必然范围内，随着氧气浓度的增加，

有氧呼吸速率增强，但当氧气浓度增加到必然值时，有氧呼吸速率不再增加。如图2所示：

绝大多数植物的非绿色器官或酵母菌的呼吸速率受氧气浓度的影响。以下列图：

[特别提示]

除了温度、氧气外，二氧化碳对有氧呼吸有控制作用。生物含水量的多少影响呼吸作用，

在必然范围内，呼吸作用强度随含水量的增加而增大。

[例1](江苏高考)如图为细胞呼吸作用的过程，其中①～③代表相关生理过程发生的

场所，甲、乙代表相关物质。以下相关表达正确的选项是(多项选择)( )

A．①和③都拥有双层生物膜

B．①和②所含酶的种类不相同

C．②和③都能产生大量ATP

D．甲、乙分别代表丙酮酸、[H][解析]

解析题图可推测①为细胞质基质，

②为线粒体基质，

③为线粒体内膜；甲为丙

酮酸，乙为

[H]。①与②中的反应种类不相同，故所含酶也不相同；③中进行有氧呼吸第三阶段

能产生大量

ATP，②中进行有氧呼吸第二阶段，产生少量

ATP。

[答案]

BD

[例

2]

现有一瓶酵母菌和葡萄糖的混杂液，通入不相同浓度的氧气，产生的酒精和二氧

化碳以下列图。则在氧气浓度为

a时(

)

A．酵母菌只进行无氧呼吸不进行有氧呼吸

B．用于无氧呼吸的葡萄糖的比率是2/5

C．酵母菌有氧呼吸耗资9mol氧气

D．O2浓度对酵母菌的呼吸作用方式无影响

[解析]假设有氧呼吸耗资的葡萄糖为x，耗资的氧气为y，则由图中数据和细胞呼吸

的反应式可计算出：

C6H12O6＋6H2O＋6O2→6CO2＋12HO

166xy15－6得x＝3/2，y＝9

C6H12O6→2CO＋2CH5OH1

2

2

3

6

6

因此，酵母菌既进行无氧呼吸也进行有氧呼吸；用于无氧呼吸的葡萄糖比率为2/3；有

氧呼吸耗资的氧气为9mol；从图中看出，随着O2浓度的增加，产生的酒精量逐渐减少直至

不产生酒精，可见O2可促进有氧呼吸，同时控制无氧呼吸。

[答案]C

细胞呼吸方式的判断方法

依照O2吸取量和CO2释放量判断：①不用耗O2，释放CO2―→只进行无氧呼吸；②O2吸取量＝CO2释放量―→只进行有氧呼吸；③O2吸取量＜

CO2释放量―→两种呼吸方式同时进行，且节余

CO2来自无氧呼吸。

依照酒精和CO2生成量判断：①酒精量＝CO2量―→只进行无氧呼吸；②酒精＜

CO2量―→两种呼吸方式同时进行，且节余

CO2来自有氧呼吸。

[网络成立]

填充：①C6H12O6―→2丙酮酸＋4[H]＋少量能量

②2丙酮酸＋6H2O―→6CO2＋20[H]＋少量能量

③24[H]＋

⑤线粒体

6O2―→12H2O＋大量能量

⑥酶的活性⑦有氧

④细胞质基质

⑧无氧⑨控制

[要点语句]

2．有氧呼吸的三个阶段：

酶(1)细胞质基质：C6H12O6――→丙酮酸＋[H]＋能量

酶(2)线粒体基质：丙酮酸＋H2O――→CO2＋[H]＋能量

酶线粒体内膜：[H]＋O2――→H2O＋能量

3．无氧呼吸的两种反应种类：

酶(1)C6H12O6――→2C3H6O3＋少量能量

酶(2)C6H12O6――→2C2H5OH＋2CO＋少量能量

4．真核生物有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，而无氧呼吸的场所只有细胞质基

质。

1．在有氧呼吸过程中，水分子参加反应的过程和生成水分子的过程分别发生在( )

A．第一阶段和第二阶段

B．第一阶段和第三阶段

C．第二阶段和第三阶段

D．第三阶段和第二阶段解析：选

C

在有氧呼吸的第二阶段，

2分子的丙酮酸和

6分子的水在酶的作用下，生

成6分子的CO2和20分子[H]并释放少量的能量；第三阶段是前两阶段产生

分子的O2反应，生成水并释放大量的能量。

2．有氧呼吸的三个阶段都产生的是( )

24分子[H]

与

6

A

B

C．[H]

和

ADP

D

．ATP

解析：选

D

在有氧呼吸的三个阶段中，都释放出能量，合成

ATP。

3．以下细胞中，其呼吸过程会产生乙醇的是( )

A．缺氧条件下的马铃薯块茎细胞

B．激烈运动时的人骨骼肌细胞

C．酸奶生产中的乳酸菌

D．受涝的植物根细胞

解析：选D动物细胞、乳酸菌、马铃薯块茎、玉米胚等进行无氧呼吸可产生乳酸。植

物的常态根细胞在受涝(缺氧)条件下呼吸作用产生乙醇。

4．用含18O的葡萄糖追踪有氧呼吸过程中的氧原子，18O的转移路子是( )

A．葡萄糖→丙酮酸→水

B．葡萄糖→丙酮酸→氧

C．葡萄糖→氧→水

D．葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳

解析：选D有氧呼吸过程中，物质变化过程为：181818C6H12O6→C3H4O3(丙酮酸)→CO2。5．某种控制剂使细胞的呼吸作用明显下降，则同期以下物质吸取和产生减少的分别是

( )

A．Ca2＋、丙氨酸B．甘油、二氧化碳

C．氧气、水D．脂肪酸、乙醇

解析：选C细胞进行有氧呼吸耗资葡萄糖和氧气，产生CO2和水；利用某种控制剂抑

制细胞呼吸的进行，氧气的耗资量和水的产生量都会同期减少。

6．某些植物在早春开花时，花序细胞的耗氧速率高出其他细胞100倍以上，但单位质

量葡萄糖生成ATP的量却只有其他细胞的40%，此时的花序细胞( )

A．主要经过无氧呼吸生成ATP

B．产生的热量远多于其他细胞

C．线粒体基质不参加有氧呼吸

D．没有进行有氧呼吸第三阶段

解析：选B耗氧速率高说明有氧呼吸强；单位质量的葡萄糖有氧分解产生的总能量，有产热和形成ATP两个去路，ATP少说明产热多，B正确。

7．如图是酵母菌细胞有氧呼吸过程的图解。请依照图回答以下问题。

(1)图中②③所代表的物质分别是________、________。

依次写出图中④、⑤、⑥所代表的能量多少：__________(选填“少量”或“大量”)。

若是氧气供应不足，其产物是________，反应的场所是________，该反应能够写成：

________________。解析：(1)

依照图示物质转变关系及有氧呼吸过程中的物质变化过程判断，

①是葡萄糖，

②丙酮酸，③是氧气，④⑤⑥都是能量。(2)有氧呼吸第一阶段、第二阶段都释放出少量能

量，第三阶段则释放出大量能量。(3)若氧气供应不足，酵母菌进行无氧呼吸，产生酒精和

CO2，其反应场所是细胞质基质。答案：(1)

丙酮酸

O2

(2)少量、少量、大量

(3)C2H5OH(或酒精

)和

CO2

细胞质基

酶质C6H12O6――→2C2H5OH＋2CO＋少量能量

(时间：45分钟；满分：100分)

一、选择题(每题5分，共50分)

1．高等植物有氧呼吸和无氧呼吸都能产生CO2，它们分别形成于( )

①细胞质基质②叶绿体③核糖体④线粒体

A．②④B．①④

C．③②D．④①

解析：选D有氧呼吸放出的CO2是在线粒体内进行的第二阶段产生的，无氧呼吸只在

细胞质基质中进行。

2．关于细胞呼吸的表达，正确的选项是( )

A．种子风干脱水后呼吸强度增强

B．土壤淹水可以致根系发生无氧呼吸

C．破伤风杆菌在有氧条件下能大量生殖

D．小麦种子萌发过程中有氧呼吸逐渐减弱

解析：选B种子风干脱水后呼吸强度减弱；土壤淹水，以致根系因缺氧而发生无氧呼

吸；破伤风杆菌属于厌氧型细菌，无氧条件下才能大量生殖；种子萌发过程中有氧呼吸逐渐

增强。

3．在生物体内有机物氧化分解的全过程中，完好在线粒体内进行的是( )

酶A．C6H12O6＋6O2――→CO2＋6H2O＋能量

B．丙酮酸和水形成CO2和[H]

酶C．C6H12O6――→2C2H5OH＋2CO＋能量

D．丙酮酸转变成乳酸

解析：选B除有氧呼吸的后两个阶段是在线粒体中进行以外，无氧呼吸全过程、有氧

呼吸第一阶段均在细胞质基质中进行。4．在用酵母菌进专家庭酿酒的过程中，从密闭的发酵罐中检测到

3种化学物质，其浓

度变化如图，图中

P、Q、R三曲线依次代表

(

)

A．CO2、C2H5OH、O2

B．

CO2、O2、C2H5OH

C．C2H5OH、O2、CO2

D．

C2H5OH、CO2、O2

解析：选A在密闭的容器内，酵母菌开始进行有氧呼吸，耗资容器内的氧气，产生CO2

和水，随着氧气的耗资酵母菌进行无氧呼吸，产生酒精和CO2，在整个过程中，O2减少直至

耗资干净，酒精和CO2都是逐渐增加，直至容器内的葡萄糖被耗资干净，酒精和CO2的产生

量不再增加。5．一密闭容器中加入葡萄糖溶液和酵母菌，

1小时后测得该容器中

O2减少

24mL，CO2

增加

48mL，则在

1小时内酒精发酵所耗资的葡萄糖量是有氧呼吸的

(

)

A．1/3

倍

B

．1/2

倍

C．2倍

D

．3倍

解析：选

D

酵母菌进行有氧呼吸耗资

O2，容器中

O2减少

24mL就等于有氧呼吸耗资的

O2为

24mL，依据有氧呼吸的反应式可推出有氧呼吸耗资

O2的量等于其产生的

CO2量，这样

有氧呼吸产生的无氧呼吸产生的

CO2为24mL，容器中CO2增加量为酵母菌进行呼吸作用产生的CO2总量，则

CO2为(48－24)＝24(mL)，那么无氧呼吸所耗资的葡萄糖/有氧呼吸所耗资

的葡萄糖＝(24/2)/(24/6)＝3。

6．将酵母菌研磨成匀浆，离心后得上清液(细胞质基质)和积淀物(含线粒体)，把等量

的上清液、积淀物和未曾离心的匀浆分别放入甲、乙、丙三个试管中，各加入等量葡萄糖溶

液，尔后置于间隔空气的条件下。以下表达正确的选项是( )

A．甲试管中最后产物为CO2和H2O

B．乙试管中不发生反应

C．丙试管中有大量的ATP产生

D．丙试管中无CO2产生

解析：选B依照题目中对酵母菌的办理，甲试管中装入的是细胞质基质，乙试管中装

入的是线粒体，丙试管中装入的是未曾离心的酵母菌匀浆。三只试管中都装入葡萄糖，在无

氧条件下，甲试管能够完成无氧呼吸的整个过程，产生酒精和CO2，释放出少量的能量；乙

试管不发生反应；丙试管中能够完成整个的无氧呼吸过程。

7．如图表示呼吸作用过程中葡萄糖分解的两个路子。酶1、酶2和酶3依次分别存在

于( )

A．线粒体、线粒体和细胞质基质

B．线粒体、细胞质基质和线粒体

C．细胞质基质、线粒体和细胞质基质

D．细胞质基质、细胞质基质和线粒体

解析：选C图中酶1参加催化葡萄糖分解生成丙酮酸，为无氧呼吸和有氧呼吸的第一

阶段，是在细胞质基质中进行的；酶2参加的是有氧呼吸的第二、三阶段，它是在线粒体中

进行的；酶3参加的是无氧呼吸的第二阶段，它是在细胞质基质中进行的。

8．我国加入WTO，提高产品的竞争力是当务之急，其中，延长保鲜期是让产品在竞争

中取胜的条件之一。为了延长水果、蔬菜的保鲜期，可采用以下措施( )

A．充入O2，温度为5℃B．充入O2，温度为20℃C．充入N，温度为5℃D．充入N，温度为20℃22解析：选C生产中延长水果、蔬菜的保鲜期，实质上是降低其有氧呼吸速率，减稀有

机物的耗资，因此可采用充入N2，控制有氧呼吸，控制0℃以上低温，降低酶的活性，从

而使细胞呼吸速率减慢。

9．有一瓶混有酵母菌的葡萄糖培养液，当通入不相同浓度的氧气时，其产生的C2H5OH和

2()CO的量以下表所示。经过对表中数据解析可得出的结论是氧浓度(%)abcdCO2产生量(mol)91530CHOH产生量(mol)96025A．a浓度时酵母菌有氧呼吸速率等于无氧呼吸速率

B．b浓度时酵母菌有氧呼吸速率大于无氧呼吸速率

C．c浓度时有50%的葡萄糖用于酵母菌的无氧呼吸

D．d浓度时酵母菌只进行有氧呼吸未进行无氧呼吸

解析：选D酵母菌无氧呼吸的反应式为：酶C6H12O6――→2CH5OH＋2CO＋少量能量，有氧呼吸反应式为：酶＋12H2O＋大量能量。氧浓度为a时，CO2和C6H12O6＋6H2O＋6O2――→6CO2CHOH产生量相等，说明酵母菌只进行无氧呼吸；氧浓度为b时，无氧呼吸产生的CHOH的2525量等于CO2的产生量，都是，耗资葡萄糖的量为÷2＝；有氧呼吸释放的CO为－＝6mol，耗资的葡萄糖为1mol，无氧呼吸速率大于有氧呼吸。氧浓度2

为c时，无氧呼吸耗资葡萄糖3mol，有氧呼吸产生CO2的量为15－6＝9mol，耗资葡萄糖3为，用于酵母菌无氧呼吸的葡萄糖占3＋×100%＝66.7%；d浓度时，没有酒精产生，表示酵母菌只进行有氧呼吸过程，没有进行无氧呼吸。

10．将苹果积蓄在密闭容器中，较长时间后会闻到酒香。当通入不相同浓度的氧气时，其O2的耗资量和CO2的产生量如表所示(假设细胞呼吸的底物都是葡萄糖)。则以下表达错误的

是( )

氧浓度(%)abcdeCO产生量(mol/min)2O2的耗资量(mol/min)0A．氧浓度为a时，苹果的细胞呼吸只在细胞质基质中进行

B．氧浓度为c时，苹果产生C2H5OH的量为

C．氧浓度为d时，耗资的葡萄糖中有1/4用于酒精发酵

D．氧浓度为b时，较合适苹果的积蓄

解析：选C氧浓度为a时，细胞只进行无氧呼吸，场所是细胞质基质；氧浓度为c时，

两种呼吸方式并存，无氧呼吸产生的CO2与酒精均为；氧浓度为d时，有氧呼

吸与无氧呼吸CO2产生量分别为和，耗资葡萄糖之比为1∶1，即

有1/2葡萄糖用于酒精发酵；CO2产生量最少的氧浓度点是积蓄苹果的最正确浓度。二、非选择题(共50分)

11．(14分)生物体内葡萄糖分解代谢过程的图解以下，请据图回答：

图中A是________，其产生的部位是________。

反应①②③④中，必定在有氧条件下进行的是__________，可在人体细胞中进行的是__________。

苹果积蓄久了，会有酒味产生，其原因是发生了图中________过程。

若是有氧呼吸和无氧呼吸产生等量的CO2，所耗资的葡萄糖之比为____________。解析：

(1)

依照细胞呼吸过程中的物质变化可判断，

A是丙酮酸，其产生的部位是细胞

质基质。(2)

图中①是有氧呼吸或无氧呼吸第一阶段，

不需要氧气参加，②是有氧呼吸第二、

三阶段，其中第三阶段需要在有氧条件下完成，

③和④表示无氧呼吸过程，

其中能够在人体

细胞进行的是①②④。

(3)苹果积蓄久了，内部果肉细胞会进行无氧呼吸，产生酒精和

CO2，

酶即图中①③过程。(4)有氧呼吸的反应式：C6H12O6＋6H2O＋6O2――→6CO2＋12H2O＋大量能

酶量，无氧呼吸的反应式：C6H12O6――→2C2H5OH＋2CO＋少量能量，若是有氧呼吸和无氧呼吸产

生等量的CO2，所耗资的葡萄糖之比为1∶3。

答案：(1)丙酮酸细胞质基质(2)②①②④(3)①③(4)1∶3

12．(18分)为研究淹水时KNO3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，其他三组分别淹入不相同浓度的定甜樱桃根有氧呼吸速率，结果如图。

KNO3溶液，保持液面高出盆土表面，每天准时测

请回答：

细胞有氧呼吸生成CO2的场所是________，解析图中A、B、C三点，可知__________

点在单位时间内与氧结合的[H]最多。

图中结果显示，淹水时KNO3对甜樱桃根有氧呼吸速率降低有________作用，其中

________mmol·L－1的KNO3溶液作用收效最好。

淹水缺氧使地上部分和根系的生长均碰到阻拦，根系缺氧会以致根细胞无氧呼吸增强，实验过程中可否改用CO2作为检测有氧呼吸速率的指标？请解析说明。

___________________________________________________________________________

。解析：(1)

细胞有氧呼吸第二阶段生成

CO2，进行的场所是线粒体基质；由图示可知，

A、

B、C

三点中

A点有氧呼吸速率最高，在单位时间内生成的

[H]最多。

(2)

据图可知，加

KNO3

溶液组与清水组比较，有氧呼吸速率在相同时间内都高于清水组，说明KNO3溶液对甜樱桃

根有氧呼吸速率降低有减缓作用，其中30mmol·L－1的KNO3溶液组速率最高，作用收效最好。(3)

根系缺氧会以致根细胞无氧呼吸增强，但不能够改用

CO2作为检测有氧呼吸速率的指

标，由于无氧呼吸可能会产生

CO2。

答案：(1)

线粒体基质

A(2)减缓

30(3)

不能够，由于无氧呼吸可能会产生

CO2

13．(18分)如图是一种可测定呼吸速率的密闭系统装置。

关闭活塞，在合适温度下，30分钟后，读取有色液滴向________(选填“左”或“右”)搬动的距离。

为了使测得的有色液滴搬动数值改正确，必定进行校正。校正装置的容器和小瓶中

应分别放入____________、________________________。

生活中发现，碰到机械伤害后的樱桃易腐化。有人推测易腐化与机械伤害引起樱桃

呼吸速率高升相关。请结合测定呼吸速率的实验装置，设计实验研究机械伤害可否引起樱桃呼吸速率高升。

①实验变量：____________