细胞呼吸新陈代谢的基本类型

课时6细胞呼吸、新陈代谢的基本类型一、有氧呼吸1．概念：指细胞在

的参与下，通过酶的催化作用，把糖类等有机物彻底氧化分解，产生出二氧化碳和水，同时释放出

能量的过程。2．场所：

，主要场所是

。氧气大量细胞质基质、线粒体线粒体3．过程：第一阶段：C6H12O6酶,2C3H4O3＋4[H]＋少量能量，在

中进行。第二阶段：2C3H4O3＋6H2O酶,6CO2＋20[H]＋少量能量，在

中进行。第三阶段：24[H]＋6O2酶,12H2O＋大量能量，在

中进行。4．实质：

。细胞质基质线粒体氧化分解有机物，释放能量线粒体1．人的成熟的红细胞、细菌等原核生物细胞没有线粒体能进行有氧呼吸吗？二、无氧呼吸1．概念：指细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物质分解为

，同时

的过程。2．场所：

。细胞质基质不彻底的氧化产物释放出少量能量4．总反应式

5．能量：(以产生乳酸为例)2．无氧条件下，释放能量很少的原因是什么？三、细胞呼吸的意义1．为生物体的生命活动提供

。2．为体内其他化合物的合成提供

，如丙酮酸是三大营养物质相互转化的枢纽物质。原料能量四、新陈代谢的基本类型1．同化作用方式(1)光能自养型概念：生物体利用光能、通过光合作用制造有机物。举例：绿色植物等。(2)化能自养型概念：生物体利用

合成有机物。举例：

等。体外环境中某些无机物氧化时所释放能量硝化细菌(3)异养型概念：生物体利用现成的

同化成自身组成物质，并贮存能量。举例：人和动物及营腐生、寄生生活的菌类等。有机物2．异化作用方式(1)需氧型概念：从外界摄取

来氧化自身的有机物、释放能量。举例：绝大多数生物。(2)厌氧型概念：

条件下，依靠酶的作用分解有机物、释放能量。举例：动物体内的寄生虫、乳酸菌等。无氧氧3．将同化作用划分为自养型和异养型的依据是什么？思考探讨提示：1．人的成熟红细胞进行无氧呼吸，有的细菌进行有氧呼吸，也有的进行无氧呼吸。2．有机物氧化分解不彻底。3．把无机物合成有机物利用的能源不同。一、有氧呼吸与无氧呼吸1.有氧呼吸三个阶段的比较比较项目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条件需要酶需要酶需要氧、酶反应物葡萄糖丙酮酸和水[H]和O2生成物丙酮酸、[H]和ATPCO2、[H]和ATP水、ATP产生的能量释放少量能量释放少量能量释放大量能量2.有氧呼吸和无氧呼吸的过程3．有氧呼吸与无氧呼吸的比较类型有氧呼吸无氧呼吸不同点反应条件需要O2、酶和适宜的温度不需要O2，需要酶和适宜的温度呼吸场所第一阶段在细胞质基质中，第二、三阶段在线粒体内全过程都在细胞质基质中分解产物CO2和H2OCO2、酒精或乳酸释放能量释放大量能量，产生38个ATP释放少量能量，产生2个ATP特点有机物彻底分解，能量完全释放有机物没有彻底分解，能量没完全释放相互联系其实质都是分解有机物，释放能量，生成ATP供生命活动需要；第一阶段(从葡萄糖到丙酮酸)完全相同

(1)无氧呼吸只在第一阶段合成ATP，而有氧呼吸的三个阶段都有ATP合成。有氧呼吸过程中H2O既是反应物，又是生成物，且生成的H2O中的氧全部来源于O2。有H2O生成一定是有氧呼吸，有CO2生成一定不是乳酸发酵。(2)无氧呼吸的第二阶段是第一阶段产生的[H]将丙酮酸还原为C2H5OH和CO2或乳酸的过程。(3)原核生物无线粒体，仍可进行有氧呼吸，如蓝藻、硝化细菌等。(4)无氧呼吸只释放少量能量，其余的能量储存在不彻底的氧化产物——酒精或乳酸中。(5)水稻等植物长期水淹后烂根的原因：无氧呼吸的产物酒精对细胞有毒害作用。1．(2009年潍坊高三期末)比较动物有氧呼吸和无氧呼吸，最恰当的是 (

)A．糖类是有氧呼吸的主要能源物质，但不是无氧呼吸的主要能源物质B．有氧呼吸和无氧呼吸过程中都能产生还原性氢C．有氧呼吸逐步释放能量，无氧呼吸瞬间释放能量D．有氧呼吸和无氧呼吸的终产物中都有水【答案】

B2．(2009年武汉质检)如图表示绿色植物细胞内部分物质的转化过程，下列有关叙述正确的是 (

)A．图中①、②两物质依次是H2O和O2B．图中(一)、(二)两阶段产生[H]的场所都是线粒体C．图中(三)阶段产生的水中的氢最终都来自葡萄糖D．该过程只能在有光的条件下进行，无光时不能进行【解析】图中(一)、(二)、(三)分别是指有氧呼吸的三个阶段，第一阶段在细胞质基质中进行，第二阶段、第三阶段在线粒体中进行，第三阶段产生的水中的氢一部分来自葡萄糖，一部分来自水；细胞呼吸在有光和无光的条件下都能进行。【答案】

A二、影响呼吸作用的因素及实践应用1．内部因素(1)不同种类的植物细胞呼吸速率不同，如旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。(2)同一植物在不同的生长发育时期细胞呼吸速率不同，如幼苗期、开花期细胞呼吸速率较高，成熟期细胞呼吸速率较低。(3)同一植物的不同器官细胞呼吸速率不同，如生殖器官大于营养器官。2．环境因素(1)温度呼吸作用在最适温度(25～35℃)时最强，超过最适温度，呼吸酶的活性降低甚至变性失活，呼吸作用受抑制；低于最适温度，酶活性下降，呼吸作用受抑制。生产上常利用这一原理在低温下储存蔬菜、水果。在大棚蔬菜的栽培过程中，夜间适当降温，降低呼吸作用，减少有机物的消耗，可达到提高产量的目的。(2)O2的浓度在O2浓度为零时只进行无氧呼吸；浓度为10%以下，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；浓度为10%以上，只进行有氧呼吸(如右图)。生产中常利用降低氧的浓度抑制呼吸作用，减少有机物消耗这一原理来延长蔬菜、水果保鲜时间。但是，在完全无氧的情况下，无氧呼吸强，分解的有机物也较多，同时产生酒精，一样不利于蔬菜、水果的保质、保鲜，所以一般采用低氧(5%)保存，此时有氧呼吸较弱，而无氧呼吸又受到抑制。(3)CO2浓度从化学平衡的角度分析，CO2浓度增加，呼吸速率下降(如右图)。在密闭的地窖中，氧气浓度低，CO2浓度较高，抑制细胞的呼吸作用，使整个器官的代谢水平降低，有利于保存蔬菜、水果。(4)含水量在一定范围内，呼吸作用强度随含水量的增加而加强，随含水量的减少而减弱(如右图)。①无土栽培通入空气和农业上的松土都是为了加强根部的有氧呼吸，保证供给充足能量，促进矿质元素吸收。②粮油种子的贮藏，必须降低含水量，使种子处于风干状态，使呼吸作用降至最低，以减少有机物的消耗。如果种子含水量过高，呼吸作用使贮藏的种子堆中温度上升，反过来又进一步促进种子的呼吸，使种子品质变坏。3．(2009年汕头模拟)四川南充果农将广柑贮藏于密闭的土窖中，贮藏时间可以达到4～5个月之久；哈尔滨等地利用大窖套小窖的办法，使黄瓜贮藏期可达到3个月，这种方法在生物学上称为“自体保藏法”。下列关于“自体保藏法”说法不正确的是 (

)A．自体保藏法是一种简便的果蔬贮藏法，但其易受外界环境的影响B．自体保藏法的原理是依靠果蔬呼吸释放的二氧化碳抑制自身的细胞呼吸C．在密闭环境中，二氧化碳浓度越高，抑制细胞呼吸的效果越好D．在自体保藏法中如能密封控温(1～5℃)，贮藏时间会更长【答案】

C三、新陈代谢类型的比较1．比较项目内容分类实质·特点类型·实例同化作用自养型无机物光↓化学能自身有机物①光能自养型②化能自养型异养型外界有机物↓自身有机物①动物②营寄生生活的植物、细菌、真菌③营腐生生活的细菌、真菌异化作用需氧型①利用氧气②酶促反应③有机物分解彻底绝大多数动物和植物厌氧型①酶促反应②有机物分解不彻底③有氧时受抑制大多数动物体内寄生虫(如蛔虫)、破伤风杆菌、乳酸菌等兼性厌氧型①有氧条件下，进行有氧呼吸②无氧条件下，进行无氧呼吸酵母菌、大肠杆菌2.常见生物的代谢类型(1)蓝藻：光能自养需氧型(2)酵母菌：异养兼性厌氧型(3)细菌(1)生物生长的根本原因是同化作用大于异化作用；(2)光能自养型和化能自养型的区别是：将无机物合成有机物时利用的能源不同；(3)好氧型细菌虽然无线粒体，但仍能进行有氧呼吸，其过程与真核生物的基本相同，只不过其呼吸酶是位于细胞膜上的。(4)原始生命的代谢类型为异养厌氧型。(5)自养型与异养型的判断标准是能否通过下列反应获取营养：CO2＋H2O＋能量 (CH2O)＋O2能把无机物同化为自身营养物质(有机物)的是自养型，只能利用现成有机物的为异养型。4．(2009年汕头模拟)以下关于新陈代谢的叙述，正确的是 (

)①菌类和病毒都是异养生物②所有植物都是自养生物③所有动物都是需氧型生物④所有寄生生物都是厌氧型生物⑤自养需氧型生物的细胞结构不一定具有叶绿体和线粒体A．①③④ B．②⑤C．②③⑤ D．只有⑤【解析】考查不同生物的新陈代谢类型。①病毒自身无法进行新陈代谢，只能在宿主细胞内才能利用细胞的相关结构和成分完成增殖的过程，所以无自养异养之说。菌类中的细菌，有的自养(如硝化细菌等)，有的异养(如大肠杆菌)。有些寄生植物，如菟丝子不是自养，寄生在生物体表的动物一般为需氧型。硝化细菌是自养需氧型，但其属于原核生物，细胞内没有叶绿体和线粒体。【答案】

D四、光合作用与细胞呼吸的比较1．区别光合作用呼吸作用(有氧呼吸)代谢类型合成代谢分解代谢进行的细胞叶肉细胞、幼茎皮层细胞植物体的所有活细胞反应场所叶绿体线粒体(主要场所)反应条件光、色素、酶酶物质转变把无机物(CO2和H2O)转变成有机物(C6H12O6)分解有机物(如C6H12O6)，产生CO2和H2O能量转变把光能转变成化学能贮存在有机物中将有机物中的化学能释放出来，一部分转移到ATP中实质把二氧化碳和水转变成有机物，同时把光能转变为化学能，储存在有机物中分解有机物，释放能量，产生ATP2.联系(1)物质方面CO2光合作用,C6H12O6细胞呼吸,CO2(2)能量方面

不同状况下植物气体代谢特点及代谢相对强度的表示方法(1)黑暗状况时，植物只进行细胞呼吸，不进行光合作用，可以用来测定呼吸强度。①气体代谢特点此状态下，植物从外界吸收O2，并将细胞呼吸产生的CO2释放到体外，如图甲所示：②细胞呼吸相对强度可用如下三种方式表示：a．CO2释放量(或实验容器内CO2增加量)；b．O2吸收量(或实验容器内O2减少量)；c．植物重量(有机物)的减少量。(2)较强光照时，植物同时进行细胞呼吸和光合作用，且光合作用强度大于细胞呼吸强度。①气体代谢特点植物光合作用产生的氧气(用m表示)除用于植物的有氧呼吸消耗(用m1表示)之外，其余的氧气释放到周围的环境中(用m2表示)。植物光合作用所利用的CO2(用n表示)除来自植物自身细胞呼吸(用n1表示)外，不足的部分从外界呼吸(用n2表示)，如图乙所示。分析乙图可知，有如下数量关系：m＝m1＋m2，n＝n1＋n2。②光合作用相对强度可用如下三种方式表示a．O2释放量(或实验容器内O2增加量)；b．CO2吸收量(或实验容器内CO2减少量)；c．植物重量(有机物)的增加量。③表观光合速率和真正光合速率真正光合速率＝表观光合速率＋呼吸速率表观光合速率常用O2释放量、CO2吸收量、有机物积累量等来表示。真正光合速率常用O2产生量、CO2固定量、有机物的产生量来表示。 5．(2009年江西重点第一次联考)对某植物测得如下数据：若该植物处于白天均温30℃，晚上均温15℃，有效日照12小时环境下，请预测该植物一天中积累的葡萄糖为

(

)30℃15℃黑暗一定光照15h黑暗下5h吸收CO2880mg释放CO2220mg5h释放CO2110mgA.765mg B．480mgC．300mg D．380mg【答案】

C

(2009年上海卷)在a、b、c、d条件下，测得某植物种子萌发时CO2和O2体积变化的相对值如下表。若底物是葡萄糖，则下列叙述中正确的是 (

)A．a条件下，呼吸产物除CO2外还有酒精和乳酸B．b条件下，有氧呼吸消耗的葡萄糖比无氧呼吸多C．c条件下，无氧呼吸最弱D．d条件下，产生的CO2全部来自线粒体【解析】种子有氧呼吸吸收O2与放出CO2相等，无氧呼吸时不吸收O2但是放出CO2，有氧呼吸与无氧呼吸同时存在时吸收O2小于放出CO2，可知a条件下只进行无氧呼吸，植物无氧呼吸产物是酒精，很少产生乳酸；b条件和c条件下既有有氧呼吸又有无氧呼吸；d条件下只进行有氧呼吸。【答案】

D据CO2释放量和O2消耗量判断细胞呼吸状况在以C6H12O6为呼吸底物的情况下，CO2释放量和O2消耗量是判断细胞呼吸类型的重要依据，总结如下：(1)无CO2释放时，细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸，此种情况下，容器内气体体积不发生变化，如马铃薯块茎的无氧呼吸。(2)不消耗O2，但产生CO2，细胞只进行产生酒精的无氧呼吸。此种情况下容器内气体体积增大，如酵母菌的无氧呼吸。(3)当CO2释放量等于O2消耗量时，细胞只进行有氧呼吸，此种情况下，容器内气体体积不变化，但若将CO2吸收，可引起气体体积减小。(4)当CO2释放量大于O2消耗量时，细胞同时进行产生酒精的无氧呼吸和有氧呼吸两种方式，如酵母菌在不同O2浓度下的细胞呼吸。此种情况下，判断哪种呼吸方式占优势，可如下分析： 有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等。

无氧呼吸消耗葡萄糖速率大于有氧呼吸。 有氧呼吸消耗葡萄糖速率大于无氧呼吸(5)若细胞呼吸CO2释放量小于O2消耗量，说明细胞呼吸氧化分解的底物不是糖类，可能是脂肪。 (2009年天津卷)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，并对实验结果进行分析。实验材料取样处理分组培养液供氧情况适宜浓度酵母菌液50mL破碎细胞(细胞不完整)甲25mL75mL无氧乙25mL75mL通氧50mL未处理丙25mL75mL无氧丁25mL75mL通氧下列叙述正确的是 (

)A．甲组不产生CO2而乙组产生B．甲组的酒精产量与丙组相同C．丁组能量转换率与丙组相同D．丁组的氧气消耗量大于乙组【解析】酵母菌在有氧的条件下能将葡萄糖分解成CO2和水，无氧的条件下将葡萄糖分解成CO2和酒精。依题意，甲组、丙组进行无氧呼吸，乙组、丁组进行有氧呼吸。甲组、乙组两组都产生CO2，由于甲组细胞不完整，甲组的酒精产量较丙组少，丁组能量转换率较丙组高，丁组的氧气消耗量大于乙组。故D正确。【答案】

D探究影响酵母菌呼吸作用因素的实验温度——影响酶的活性，影响CO2的释放速度；葡萄糖浓度和产物酒精的生成；O2的有无；其他微生物的影响。酵母菌实践上的应用：酿酒——无氧条件产生酒精；和面蒸馒头——有氧条件产生CO2。1．为了探究酵母菌的某种生理活动，实验室准备了如下图所示两组实验装置，锥形瓶中分别装有新鲜的酵母菌营养液、质量分数为10%的氢氧化钠溶液、澄清的石灰水，另有无菌注射器和质量分数为5%的葡萄糖溶液备用。请你使用上述实验装置进行实验：(1)该实验探究的问题是_____________________。(2)根据要探究的问题，确定装置甲可探究________，A、B、C三个锥形瓶中依次盛有________、________和________；装置乙可探究______________________，D、E锥形瓶中依次盛有________和________；要保证实验结果准确，D、E两瓶连接之前应对D瓶进行的处理是__________________________________________。(3)怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活？________________________________________________________________________。(4)该实验得出的结论是：______________________________________________________________________________________。【答案】

(1)酵母菌的细胞呼吸方式(2)酵母菌的有氧呼吸质量分数为10%的NaOH溶液酵母菌营养液澄清石灰水酵母菌的无氧呼吸酵母菌营养液澄清的石灰水D瓶放置一段时间，再与E瓶连接(3)用无菌注射器适时、适量地向盛有酵母菌营养液的锥形瓶中注入葡萄糖溶液(4)酵母菌细胞既能进行有氧呼吸，又能进行无氧呼吸2．如下图是可测定呼吸速率的密闭系统装置。(1)为了使测得的有色液滴移动数值更准确，必须进行校正，校正装置的容器和小瓶中应该分别放入________________________________、__________________。(2)生活中发现，受到机械损伤后的樱桃易烂。有人推测易烂与机械损伤引起樱桃呼吸速率升高有关。①实验变量：__________________________。②实验假设：______________________。③实验步骤：第一步：按装置图中所示进行操作，30min后，记录有色液滴移动距离为a。第二步：_________________________。第三步：记录相同时间内有色液滴移动距离为b，比较a、b数值的大小。④预期结果及结论：________________________________________________________________________。【解析】欲校正实验误差所设置的校正装置与实验组相比单一变量应为樱桃的活力有无，其余条件均适宜且相同。欲验证易烂是否与机械损伤有关，应设置单一变量为是否机械损伤的两组樱桃进行呼吸测定。【答案】

(1)与实验组等量的消毒的无活力(如加热后冷却)的樱桃与实验组等量的20%NaOH溶液(2)①是否机械损伤②机械损伤能引起樱桃呼吸速率升高(或机械损伤不能引起樱桃呼吸速率升高)③向容器内加入与实验组等量的消毒的受到机械损伤后的樱桃，其他处理及装置与实验组完全相同④如果a<b，则说明机械损伤能引起樱桃呼吸速率升高；如果a＝b，则说明机械损伤对樱桃呼吸速率没有影响；如果a>b，则说明机械损伤能引起樱桃呼吸速率降低1．(2009年全国卷Ⅱ)下列关于细胞呼吸的叙述，错误的是 (

)A．细胞呼吸必须在酶的催化下进行B．人体硬骨组织细胞也进行呼吸C．酵母菌可以进行有氧呼吸和无氧呼吸D．叶肉细胞在光照下进行光合作用，不进行呼吸作用【解析】细胞呼吸是活细胞都进行的一项生命活动，必须在酶的催化作用下进行；酵母菌在有氧的条件下，把葡萄糖分解成二氧化碳和水，无氧的条件下把葡萄糖分解成酒精和二氧化碳。因此D错误。【答案】

D2．(2009年浙江卷)破伤风梭状芽孢杆菌侵入了人体深部的组织细胞并大量繁殖，下列关于该菌的细胞呼吸类型和消灭该菌首先要通过的免疫途径的叙述，正确的是

(

)A．无氧呼吸和体液免疫B．无氧呼吸和细胞免疫C．有氧呼吸和体液免疫D．有氧呼吸和细胞免疫【解析】破伤风梭状芽孢杆菌侵入了人体深部的组织细胞并大量繁殖，可见该菌的细胞呼吸类型是无氧呼吸，消灭该菌首先要通过细胞免疫的途径。故选B。【答案】

B3．(2009年广东理基)在密闭容器内，酵母菌利用葡萄糖产生酒精，此过程不生成 (

)A．ATP B．乳酸C．三碳化合物 D．CO2【解析】酵母菌利用葡萄糖产生酒精是无氧呼吸，第一阶段产生丙酮酸(三碳化合物)和2个ATP，第二阶段是丙酮酸在酶的作用下产生酒精和CO2，所以不生成乳酸。【答案】

B4．(2009年广东卷)利用地窖贮藏种子、果蔬在我国历史悠久。地窖中的CO2浓度较高，有利于 (

)A．降低呼吸强度B．降低水分吸收C．促进果实成熟D．促进光合作用【解析】储藏种子和果蔬，主要是防止有机物呼吸消耗，CO2是呼吸作用的产物，产物浓度高，使反应速度下降，降低呼吸强度。【答案】

A5．(2010年湖南吉水高中摸底)呼吸商(RQ＝放出的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。如图是呼吸过程中氧分压与呼吸商的关系，以下叙述正确的是 (

)A．呼吸商越大，细胞有氧呼吸越强，无氧呼吸越弱B．b点有氧呼吸强