第10讲 细胞呼吸

例1
• 解析 无氧呼吸释放的能量还有一部分 以热能的形式散失了。答案：D
• 例2 (2009· 天津)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 适宜浓度酵母菌液 • 下列叙述正确的是( ) 50mL 50mL 取样 破碎细胞(细胞器完整) • 处理 A.甲组不产生CO2而乙组产生 未处理 甲 乙 丙 丁 • 分组 B.甲组的酒精产量与丙组相同 25mL 25mL 25mL 25mL • C.丁组能量转换率与丙组相同 75mL 75mL 75mL 75mL 培养液 • D.丁组的氧气消耗量大于乙组
供氧情况 无氧 通氧 无氧 通氧
• 解析 破碎细胞（细胞器完整）仍然具有 完整的酶系，故仍能进行有氧、无氧呼吸， 在无氧的情况下无论是破碎细胞还是完整 菌体均能进行无氧呼吸产生CO2；丁组进 行有氧呼吸，丙组进行无氧呼吸，所以丁 组能量转换率远大于丙组；完整的酵母菌 在适宜条件下培养时可以进行繁殖，种群 数量不断增大，所以丙组酒精产量一定大 于甲组，丁组氧气消耗量一定大于乙组。 故D正确。 答案：D
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4.根据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，现总结如下： • (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。
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(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 下容器内气体体积可增大，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， 容器内气体体积不发生变化，但若将 CO2吸收，则可引起气体体积减小。
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无氧呼吸 概 念： 细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用， 把葡萄糖等有机物分解为 不彻底的氧化 产物， 同时释放出少量能量的过程 • 反应式： • C6H12O6 酶 2C2H5OH+2CO2+能 量
• 高等动物、马铃薯块茎等： • C6H12O6 酶 2C3H6O3+能量 ． • 过程：第一阶段和 有氧呼吸 第一阶段完全相 同 C2H5OH+CO2或C3H6O3 • 第二阶段产物 • 细胞呼吸的意义 是 ． • 1.为生物体的生命活动提供 能量 . • 场所：细胞质基质 • 2.为体内其他化合物的合成提供 原料 ， 196.65 • 1mol葡萄糖分解成乳酸， 61.08 如丙酮酸是三大营养物质相互转化的枢纽物质 • 共放出能量 kJ，其中 kJ的能量储 存在ATP中，其余以热能形式散失
比较项目 有氧呼吸 无氧呼吸 条件 O2、有氧呼吸酶 无氧呼吸酶 细胞质基质、线 细胞质基质 区 场所 粒体 过程 3个阶段 2个阶段 别 • 产物 CO2、H2O CO2、酒精或乳酸 2870kJ/mol 196.65kJ/mol 放能 •
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联系：①第一阶段完全相同：都是一分 子葡萄糖分解成两分子丙酮酸，同时产生少 量的［H］和少量的ATP.②本质相同：都是 分解有机物释放能量，供生命活动的需要
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(2)B装置葡萄糖溶液煮沸的主要目的 是 ，这是控制实验的 变量。 • (3)要测定B装置因呼吸作用引起的温 度变化量，பைடு நூலகம்需要增加一个装置C。请写 出装置C的实验步骤：
装置
方法步骤一 方法步骤二 方法步骤三
C
③ . ④ . 加入石蜡油，铺满液面
• 解析 B装置葡萄糖溶液煮沸的主要目 的是去除氧气，这样来控制实验的自变 量。要测定B装置因呼吸作用引起的温 度变化量，还需要增加一个装置C，因 此应设计成空白对照，即：③加入 240mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液，④不 加入活性干酵母。
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(4)实验预期：在适宜条件下实验， 30分钟后记录实验结果，若装置A、B、 C温度大小关系是 (用“<、=、 • >”表示)，则假设成立。 A>B>C
• 解析 因为有氧条件下比无氧条件下呼吸 作用放出热量多，因此，装置A、B、C温 度大小关系是A>B>C．
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②有氧呼吸中H2O既是反应物， 又是生成物(所以，书写有氧呼吸的反应 式时，反应物和生成物中都应有水，但 在涉及有关计算过程中，反应物和生成 物中的水可以抵消6个)，且H2O中的氧 全部来自O2。 • ③有氧呼吸三个阶段的共同产物 是ATP，无氧呼吸只在第一阶段产生 ATP。
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3.有氧呼吸和无氧呼吸的区别和联系
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(3)农业生产上的中耕松土，是为 了促进植物根的呼吸作用，以利于矿质 元素的吸收；低洼地的及时排水，是为 了防止植物的根过度进行无氧呼吸导致 植物死亡；摘除变黄且无光合能力的叶 片，是为了减少这些叶片呼吸作用无谓 的消耗。
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(4)工业生产上有多方面的应用。 如酿酒时就要控制条件，利用好 酵母菌的有氧呼吸和无氧呼吸，比如刚 开始时要得到较多的酵母菌，就要供给 充足的氧气，让酵母菌进行有氧呼吸大 量繁殖，当酵母的数量达到一定值后， 就要停止通气造成缺氧，让酵母进行无 氧呼吸产生酒精。
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2.联系
• (1)物质方面： C： • CO2暗反应(CH2O)呼吸ⅠC3H4O3呼吸 ⅡCO 2 • • O：H2O光反应O2呼吸ⅢH2O H：
• H2O光反应［H］暗反应(CH2O)呼吸Ⅰ、Ⅱ • ［H］呼吸Ⅲ H2O
• (2)能量方面： • 光能 光反应 ATP
吸
暗反应
(CH2O)
呼
• 二、要点归纳 •要点1 有氧呼吸和无氧呼吸的过程分析比 较 • 1.有氧呼吸和无氧呼吸过程图解
• 2.有氧呼吸和无氧呼吸过程分析 • ①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C3H6O3(乳酸)的过程。丙酮酸进 一步发生反应，之所以有不同的产物， 是不同的酶作用的结果。
• (2)影响细胞呼吸的外界因素 • ①温度 • 温度主要是通过影响酶的活性来影 响呼吸作用。呼吸作用的最适温度大致 是25～35℃，不同的生物的最适温度有 所不同。超过最适温度，酶的活性降低， 甚至变性失活，呼吸作用受到抑制或不 能正常进行；低于最适温度，酶的活性 下降，呼吸作用减弱(如图)。
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(2011· 山东)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．滴管中冒出的气泡是反应产生CO2的结果 B．试管中加水的主要目的是制造无氧环境 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
第二单元
生物的新陈代谢 第
细 胞
10
讲
呼 吸
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【考纲搜索】 (1)有氧呼吸； (2)无氧呼吸； (3)细胞呼吸的意义。
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【分析预测】 细胞呼吸是历年高考的重点，考题 多、分值高、难度大、综合性强。往往以 生理现象、过程、实验现象、数据、图表 等为背景依托，结合光合作用和三大物质 代谢，以填空、分析说明和识图作答等试 题形式考查。考题联系实验，学以致用， 重视对实践与探究能力的考查。
一、知识概述 • 有氧呼吸的概念： • 细胞在氧的参与下，通过酶的催 化作用，把糖类等有机物 ， 彻底氧化分解 产生 ，同时释放出大量能 二氧化碳和水 量的过程
• 有氧呼吸反应式： • C6H12O6+6O2+6H2O 酶 6CO2+12H2O+能量 • 过程： • 第一阶段：
酶 2分子丙酮酸+少量［H］+少量能 • C6H12O6
②O2浓度 O2浓度为零时只进行无氧呼吸，浓 度为10%以下时，既进行有氧呼吸又进行 无氧呼吸，浓度为10%以上时，只进行有 氧呼吸(如图)。 • ③CO2浓度 • 从化学平衡的角度分析： • CO2浓度增加，呼吸速率下降。
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2.影响细胞呼吸因素的应用 (1)种子的储藏必须降低含水量，使 种子处于风干状态，以降低种子的呼吸作 用，延长贮存时间。如果种子的含水量过 高，呼吸作用加强，使储藏的种子堆的温 度升高，又反过来进一步促进种子的呼吸 作用，使种子品质变坏。 • (2)蔬菜和水果的保鲜过程中，通入 氮气以降低氧气的浓度，同时降低温度， 都是为了降低种子的呼吸作用，有利于蔬 菜水果的保鲜储存。
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例3 (2009· 福建)右图表 示的是测定保温桶内温度变 化的实验装置。某研究小组 以该装置探究酵母菌在不同 条件下呼吸作用的情况。材 料用具：保温桶(500mL)、温 度计、活性干酵母、质量浓 度0.1g/mL的葡萄糖溶液、棉 花、石蜡油。实验假设：酵 母菌在有氧条件下呼吸作用 比在无氧条件下呼吸作用放 出的热量更多。
• (1)取A、B两装置设计实验如下， • 请补充下表中内容： 装置 A B
方法 加入240mL的 加入240mL煮沸后 步骤一 葡萄糖溶液 冷却的葡萄糖溶液 方法 ② 加入10g活性 干酵母 步骤二 . 方法 加入石蜡油， ① . 步骤三 铺满液面
• 解析 本题考查通过探究酵母菌在有 氧条件下和无氧条件下呼吸作用放出热 量的情况。分析表中相关内容，考虑到 实验要遵循对照性原则、科学性原则和 单一变量原则这几个原则． • 因此①处应填：不加入石蜡油， ②处应填：加入10g活性干酵母。
量• 第二阶段：
• 丙酮酸+H2O 酶 CO2+［H］+少量能量 • 第三阶段： • ［H］+O2 酶 H2O+大量能量
• 场所：
• 先在 细胞质基质 ，后在 线粒体 上进行1mol葡萄糖彻底氧化分解可 释放 2870 kJ的能量，其中有 1161 kJ左右的能量储存在ATP中，其余 以 热能 形式散失
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ATP 热能
各项生命活动
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影响细胞呼吸的因素及其应用 1.影响细胞呼吸的因素 (1)影响细胞呼吸的内部因素 ①不同种类的植物呼吸速率不同， 如旱生植物小于水生植物，阴生植物小于 阳生植物。
要点3
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②同一植物在不同生长发育时期呼 吸速率不同，如幼苗、开花期呼吸速率升 高，成熟期呼吸速率下降。 • ③同一植物的不同器官的呼吸速率 不同，如生殖器官大于营养器官。 • ④细胞的含水量不同呼吸速率不同， 含水量多则呼吸作用强，含水量少则呼吸 作用弱。
要点2 光合作用和呼吸作用的关系 • • 1.区别
比较项目 光合作用 合成作用 代谢类型 (或同化作用) 物质变化 无机物 合成 有机物 细胞呼吸 分解作用 (或异化作用) 有机物 分解 无机物 化学能→ATP、热能 能量变化 光能→化学能(储能) (放能) 合成有机物 分解有机物、释放能 实质 量，供细胞利用 (储存能量) 场所 叶绿体 活细胞(主要在线粒体) 条件 只在光下进行 有光、无光都能进行
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(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。此种情况下通过以下分析，可判断哪 种细胞呼吸占优势： • ①若VCO2/VO2＝4/3，有氧呼吸和无 氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等。 • ②若VCO2/VO2＞4/3，无氧呼吸消耗 葡萄糖的速率大于有氧呼吸。 • ③若VCO2/VO2＜4/3，有氧呼吸消耗 葡萄糖的速率大于无氧呼吸。