【本讲教育信息】
一、教学内容
细胞呼吸
1. 细胞呼吸的概念和分类。
2. 需氧呼吸过程及各阶段变化。
3. 厌氧呼吸过程。
4. 需氧呼吸与厌氧呼吸的区别与联系。
5. 影响植物呼吸速率的因素及细胞呼吸与生产实际的联系。
二、教学重、难点：
吸能反应和放能反应 ATP是细胞中的能量通货
三、全面突破
知识点1：细胞呼吸的概念和分类
1. 比较高等动物的呼吸和呼吸作用两个概念
呼吸时吸入空气，利用氧气，呼出二氧化碳；呼吸作用，是在细胞中利用氧气分解有机物产生能量，同时产生二氧化碳的过程，又叫细胞呼吸。
2. 细胞呼吸的概念和分类
细胞内进行的将糖类等有机物分解成无机物或者小分子有机物，并且释放出能量的过程。分需氧呼吸和厌氧呼吸。
思考：生物将等质量的葡萄糖氧化释放并转化后可利用的能量的效率是多少呢？
3. 能量转化效率
1摩尔葡萄糖有2870kJ的能量，葡萄糖氧化分解后，可形成30摩尔的ATP，每形成1mol的ATP，就需要消耗30.54kJ能量。也就是说细胞中葡萄糖的能量利用效率大约为30%。而传统的蒸汽机能量转化效率只有8%，现代化的汽车引擎，也只能把汽油中能量的25%转化为动能。
思考：生物体为什么有这么高的能量转化效率呢？其余的能到哪里去了呢？
在常温下，生物体内的有机物氧化，其能量是分步释放的；其余能量以热能形式散失。
知识点2：需氧呼吸过程及各阶段变化
1. 需氧呼吸的各阶段变化：
2. 需氧呼吸三个阶段的比较：
需氧呼吸三个阶段的比较
3. 需氧呼吸总反应式：
思考：
（1）我们吃的面包和馒头为什么比较松软？这与酵母菌有什么关系？酵母菌发挥这种作用需要什么条件呢？
（2）酒的主要成分是酒精。它是酵母菌在什么条件下产生的呢？
知识点3：厌氧呼吸过程
1. 不同生物厌氧呼吸的过程。
2. 厌氧呼吸的总反应式
（1）乳酸发酵
（2）酒精发酵
知识点4：需氧呼吸和厌氧呼吸的异同点
知识点5：影响植物呼吸速率的因素及细胞呼吸与生产实际的联系
1. 影响植物呼吸速率的因素
（1）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
②同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同，如幼苗、开花期呼吸速率升高，衰老期呼吸速率下降；
③同一植物的不同器官呼吸速率不同，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－
②氧气浓度：氧气是植物正常呼吸的重要因素。氧气浓度为0时，只进行厌氧呼吸，随着氧气浓度增加，厌氧呼吸逐渐降低，需氧呼吸逐渐增加。
③二氧化碳浓度：二氧化碳是细胞呼吸的产物，对细胞呼吸有抑制作用。
2. 细胞呼吸的生产应用
（1）在生产实践中贮藏蔬菜和水果时应降低温度以减少呼吸消耗，延长保鲜时间。温度降低的幅度以不破坏植物组织为标准，否则细胞受损，对病原微生物的抵抗能力大大减弱，也容易发生腐烂变质；
（2）在大棚生产中，为减少有机物消耗，夜间或遇阴雨天气适当降低棚内温度，以便减弱植物的呼吸作用，防止减产。
（3）作物栽培时，采取中耕松土，防止土壤板结，粘土掺沙，低洼地开沟排水等均可促进根的呼吸作用，有利于植物对矿质离子的吸收。
（4）利用降低氧气浓度的方法能够抑制细胞呼吸减少有机物消耗这一原理来延长蔬菜和水果的保鲜时间。从变化曲线来看，释放二氧化碳总量最少所对应的横坐标为水果、蔬菜储藏的较好的氧气浓度。但此氧气浓度条件下，并非为厌氧呼吸或需氧呼吸的最低点。
（5）医学上用氧气来驱蛔虫是利用了提高氧气浓度抑制蛔虫厌氧呼吸的原理。
（6）慢跑（有氧运动）、包扎伤口、酿酒、制作酸奶、泡菜等。
【典型例题】
例1、用含18O的葡萄糖跟踪需氧呼吸过程中的氧原子，18O转移的途径是（ ）
A. 葡萄糖→丙酮酸→水 B. 葡萄糖→丙酮酸→氧气
C. 葡萄糖→氧气→水
D. 葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳
分析：在需氧呼吸的第一阶段将葡萄糖分解为丙酮酸，并产生少量[H]，释放少量能量；第二阶段将丙酮酸彻底氧化成CO2，并产生大量的[H]，释放少量能量。由上面叙述不难看出18O转移的途径是D
答案：D
例2、酵母菌发酵产生二氧化碳的摩尔数为N，在安静状态下，人消耗同样数量的葡萄糖可以产生的二氧化碳的量是（ ）
A. N/3 mol B. 3Nmol C. 6Nmol D. 12Nmol
分析：考查厌氧呼吸和需氧呼吸的反应式计算。酵母菌进行厌氧呼吸产生酒精和二氧化碳，产生Nmol的二氧化碳，消耗的葡萄糖为N/2mol。在安静状态下，人进行需氧呼吸消耗的葡萄糖是N/2mol，产生的二氧化碳的量是3Nmol。
答案：B
例3、在自然条件下，有关植物细胞呼吸的叙述中，正确的是 （ ）
A. 需氧呼吸过程中，中间产物丙酮酸必须进入线粒体
B. 高等植物只能进行需氧呼吸，不能进行厌氧呼吸
C. 需氧呼吸产生二氧化碳，厌氧呼吸不产生二氧化碳
D. 需氧呼吸的强度晚上比白天强
分析：丙酮酸只有进入线粒体才能继续进行需氧呼吸，高等植物缺氧时，在短时间内可进行厌氧呼吸，产生酒精和二氧化碳。因为温度通过影响酶的活性而影响呼吸作用反应过程的速度。自然情况下，白天温度高于晚上，因此白天的需氧呼吸强度高于晚上。
答案：A
例4、生物体内葡萄糖分解代谢过程如图。
据图回答：
（1）反应①②③④中，可在人体细胞中进行的是__________。
（2）粮食贮藏过程中，有时会发生粮堆湿度增大现象，这是因为__________。
分析：（1）考查学生是否知道生物体内葡萄糖分解不同阶段发生的条件。（2）考查学生能否运用细胞呼吸知识，即细胞呼吸可以产生水，来分析和解释粮堆湿度增大的原因。
答案：（1）①、②、④；（2）细胞呼吸产生水。
例5、关于需氧呼吸的叙述，错误的是 （ ）
A. 主要在线粒体内进行 B.
与厌氧呼吸的全过程不完全相同
C. 释放出的能量较多 D.
产物为二氧化碳、酒精或乳酸
分析：需氧呼吸包括三个阶段，其中第一阶段在细胞质中进行，第二、三阶段发生于线粒体，所以线粒体是主要场所，需氧呼吸只是第一阶段（葡萄糖分解成丙酮酸），与厌氧呼吸的主要过程相同。分解1摩尔葡萄糖，需氧呼吸释放的能量为2870kJ，比厌氧呼吸产生的能量（196.65 kJ或225.94 kJ）多，需氧呼吸的产物应该是二氧化碳和水，而不产生酒精和乳酸。
答案：D
例6、人体在剧烈运动时肌肉细胞处于暂时相对缺氧状态，此时其细胞所需的能量主要是由下列哪种物质分解提供的？ （ ）
A. 二氧化碳 B.
葡萄糖 C.
酒精 D.
乳酸
分析：葡萄糖是细胞的主要能源物质。高等动物和人体剧烈运动时，骨骼肌会出现厌氧呼吸，此时葡萄糖分解产生乳酸，释放能量。因此，无论细胞是处于有氧状态或是无氧状态，细胞所需的能量都是来自葡萄糖氧化分解释放的能量。乳酸、酒精和二氧化碳都只是葡萄糖的代谢产物，不能分解以给细胞提供能量。
答案：B
例7、取适量干重相等的四份种子进行不同处理：（甲）风干，（乙）消毒后浸水萌发，（丙）浸水后萌发，（丁）浸水萌发后煮熟冷却、消毒。然后分别放入四个保温瓶中。一段时间后，种子堆内温度最高的是 （ ）
A. 甲 B.
乙 C.
丙 D.
丁
分析：煮熟种子的细胞已经死亡，没有呼吸作用。风干种子细胞内水的含量极少，呼吸作用微弱。种子经消毒处理不会影响种子的生命活动和发芽率，但会使种子表面的微生物失去活性。所以未经消毒而只浸水的种子堆内的热量包括种子及其表面微生物呼吸作用所释放的热量，比经过消毒及其他各项种子堆释放的热量都要多。
答案：C
例8、蔬菜和水果长时间储藏、保鲜所需要的条件应为 （ ）
A. 低温、干燥、低氧
B.
低温、湿度适中、低氧
C. 高温、干燥、高氧
D.
高温、湿度适中、高氧
分析：要延长水果的储藏时间，除要防止其受菌类污染外，还需降低其呼吸作用。应该说低温、干燥和低氧条件都有利于降低呼吸作用，同时，低温和干燥还有利于抑制菌类的生存和繁殖。但题目不仅仅是要求延长储藏时间，而且对保鲜也提出了要求。含水量是体现水果是否新鲜的重要指标，失去水分的水果将不再新鲜，所以不可作干燥处理。
答案：B
例9、人受到某种强烈刺激，引起情绪激动、肌肉紧张时 （ ）
A. 耗氧量增加，产热量增加 B. 耗氧量增加，产热量减少
C. 耗氧量减少，产热量增加 D. 耗氧量减少，产热量减少
分析：当人产生肌肉紧张即轻微的收缩时，肌细胞的分解代谢加强，尤其是有氧呼吸作用加强，肌细胞要利用更多的O2，供分解营养物质之用，由此造成了耗氧量增加。同时，伴随着营养物质的氧化分解加强，所产生的能量也增加，这些能量中的一部分以热能的形式散失，总的效应使机体的耗氧量和产热量增加。
答案：A
【超前思维】
下一讲我们将学习《光合作用》，请大家从以下几方面进行预习：
1. 自养、异养两类生物。
2. 光合作用的概念、反应式、阶段、场所、产物。
3. 色素的种类、颜色和吸收光谱。
4. 光反应的过程及光系统的作用。
5. 碳反应的过程。
6. 分析外界因素对光合速率的影响。
7. 比较细胞呼吸和光合作用的异同。
重点导学
1. 叶绿体中色素分两类
叶绿素（含元素Mg）：主要是 和
，主要吸收 光和 光。
类胡萝卜素：主要是
素和叶黄素，主要吸收 光。
把植物叶绿素的滤液放在三棱镜的一侧，从另一侧观察会发现连续光谱中明显变暗的区域是 光和 光区域。
2. 光合作用可分为 反应和 反应。总反应式：6CO2+12H2O
C6H12O6+6O2+6H2O
A 反应阶段：条件：一定需要光；场所： ，
产物：NADPH、ATP、O2
过程：a. 水在光能下，分解成NADPH和O2；
b. ADP+Pi+光能ATP
B 反应阶段：条件：有没有光都可以进行；场所：
产物：糖类等有机物和五碳化合物
过程：a. CO2的固定：1分子RuBP（C5）和CO2生成2分子C3
b. C3的还原：C3在NADPH和ATP作用下，部分还原成糖类，部分又形成RuBP （C5）
3. 光合作用中的氧气来自于 。光反应为碳反应提供
、 。
4. 空气中 浓度、土壤中水分、 光的成分及温度高低等，都是影响光合作用强度的外界因素。
5. 生物：可将CO2、H2O等无机物合成葡萄糖等有机物，如绿色植物，硝化细菌（化能合成）； 生物：不能将CO2、H2O等无机物合成葡萄糖等有机物，只能利用现成有机物来维持自身生命活动，如许多动物、大部分细菌（如肉毒杆菌）、真菌等。
6. 叶绿体中色素的提取和分离
实验原理：叶绿体中的色素能溶解于
中，可用 提取叶绿体中的色素。
叶绿体中的四种色素在 中的扩散速度不同， 的主要成分是石油醚，叶绿体中的四种色素在石油醚中的溶解度不同：溶解度最高的是 素，它随层析液在滤纸上扩散得最快；叶黄素和叶绿素a的溶解度次之；
的溶解度最低，扩散得最慢。这样，几分钟后，四种色素就在扩散过程中分离开来。
【模拟试题】（答题时间：25分钟）
一、选择题：
1. 完成需氧呼吸全过程的结构是 （ ）
A. 细胞质基质 B. 线粒体 C. 细胞 D. 肺泡
2. 植物种子萌发时，如果长时间缺氧，就会引起烂芽，其主要原因是（ ）
A. CO2中毒 B. 酒精中毒 C. 乳酸中毒 D. 供能不足
3. 人体红细胞无线粒体，它所需能量的来源主要是利用（ ）
A. 葡萄糖，进行需氧呼吸
B. 葡萄糖，进行厌氧呼吸
C. 乳酸，进行需氧呼吸 D. 乳酸，进行厌氧呼吸
4. 需氧呼吸过程中释放的CO2中的氧（ ）
A. 全部来自氧气 B. 全部来自水
C. 全部来自葡萄糖 D. 来自葡萄糖和水
5. 在需氧呼吸过程中，水分子参与反应的过程和生成水分子的过程分别在 （ ）
A. 第一和第二阶段 B. 第二和第三阶段
C. 第一和第三阶段 D. 第三和第二阶段
6. 下列关于植物细胞呼吸的叙述正确的是 （ ）
A. 细胞呼吸的中间产物丙酮酸可以通过线粒体双层膜
B. 是否产生二氧化碳是需氧呼吸和厌氧呼吸的主要区别
C. 高等植物能进行需氧呼吸，不能进行厌氧呼吸
D. 种子库中贮藏的风干种子不进行细胞呼吸
7. 当人在轻度缺氧环境中生活一段时间后，一般不会出现的现象是 （ ）
A. 血液中红细胞数量会增加 B. 细胞中线粒体的数量会增加
C. 线粒体中酶的数量会增加 D. 红细胞中血红蛋白的数量会增加
8. 让实验动物小白鼠吸入混有18O2的空气，该小白鼠体内最先出现含18O的化合物是（ ）
A. CO2 B. H2O C. C2H5OH D. C3H6O3
9. 测得苹果果实在一段时间内，CO2的释放量比O2的吸收量大，由此推得果实 （ ）
A. 需氧呼吸占优势
B. 需氧呼吸与厌氧呼吸消耗的葡萄糖相等
C. 厌氧呼吸占优势
D. 既进行厌氧呼吸又进行需氧呼吸
*10. 有研究者将下列四种等量的细胞分别磨碎，然后放到四个离心试管内高速旋转离心，结果磨碎的液体分为四层，如图，其中③层有较多的需氧呼吸的酶。则在下列的各种材料中③层最厚的细胞是（ ）
A. 皮肤细胞 B. 口腔上皮细胞
C. 心肌细胞 D. 肾脏细胞
11. 关于需氧呼吸的特点（与厌氧呼吸相比），下列表述中不正确的是（ ）
A. 需要多种酶参与 B. 分解有机物不彻底
C. 释放二氧化碳 D. 生成大量ATP
12. 用酵母菌酿酒时，如果向酿酒的原料中注入足量的氧气，会出现的现象是（ ）
A. 酵母菌死亡，不产生酒精 B. 酵母菌增多，不产生酒精
C. 酵母菌增多，产生酒精增多 D. 酵母菌减少，产生酒精增多
13. 在呼吸过程有二氧化碳放出，则可判断此过程（ ）
A. 一定是厌氧呼吸
B. 一定是需氧呼吸
C. 一定不是酒精发酵 D. 一定不是乳酸发酵
14. 在细胞呼吸过程中，消耗12摩尔氧气所释放出的能量，转移到ATP中的有多少千焦（ ）
A. 3242 B.
*15. 现有一瓶掺有酵母菌的葡萄糖溶液，吸进氧气的体积与放出二氧化碳的体积比为3：5，这是因为（ ）
A. 有1/4的酵母菌在进行需氧呼吸
B. 有1/3的酵母菌在进行需氧呼吸
C. 有1/2的酵母菌在进行需氧呼吸
D. 有2/3的酵母菌在进行需氧呼吸
16. 将酵母菌研磨成匀浆，离心后得上清液（细胞质基质）和沉淀物（含线粒体），把等量的上清液、沉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，然后置于隔绝空气的条件下。下列叙述正确的是（ ）
A. 甲试管中最终产物为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
17. 关于真核细胞呼吸，下列各项正确的说法是（ ）
A. 厌氧呼吸是不需氧的呼吸，因而其底物分解不属于氧化反应
B. 水果贮藏在完全无氧的环境中，可将损失减小到最低程度
C. 厌氧呼吸的酶存在于细胞质基质和线粒体中
D. 需氧呼吸的酶存在于细胞质基质、线粒体内膜、线粒体基质中
18. 在需氧呼吸过程中，产生[H]和ATP最多的阶段分别是（ ）
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.
第三阶段和第三阶段
19. 将等量且足量的苹果果肉分别放在O2浓度不同的密闭容器中，1小时后，测定O2的吸收量和CO2的释放量，如下表：下列有关叙述中正确的是 （ ）
A. 苹果果肉细胞在O2浓度为0～3％和5％～25％时，分别进行厌氧呼吸和需氧呼吸
B. 贮藏苹果时，应选择O2浓度为5％的适宜环境条件
C. O2浓度越高，苹果果肉细胞需氧呼吸越旺盛，产生ATP越多
D. 苹果果肉细胞进行厌氧呼吸时，产生乳酸和二氧化碳
20. 下列各项应用中，主要是利用细胞呼吸作用原理的是（ ）
①手指受伤时，选择透气的消毒纱布包扎。
②利用葡萄糖、粮食和酵母菌制酒。
③稻田定期排水。
④光下适当增加作物环境中二氧化碳的浓度。
A. ①②③④ B. ①②③ C. ②③④ D. ①③
21. 要验证绿色植物在呼吸过程中放出二氧化碳，必要的实验条件是（ ）
A. 在黑暗条件下实验
B. 用一株叶片多的植物
C. 把植物置于适宜温度和光照条件下
D. 用一株幼小的植物
22. 需氧呼吸时吸入的氧直接用于（ ）
A. 与氢结合生成水
B.
形成二氧化碳
C. 促进酶的催化作用 D.
分解有机物
23. 贮藏水果和粮食时，充加CO2或抽掉空气，能延长贮藏时间，主要是由于（ ）
A. 促进厌氧呼吸 B.
促进需氧呼吸
C. 抑制厌氧呼吸 D.
抑制需氧呼吸
24. 雨水过多时，农作物发生烂根现象的原因是（ ）
A. 土壤中缺乏氧气，根进行厌氧呼吸产生酒精，对根细胞有毒害作用
B. 土壤中水分充足，微生物繁殖而引起烂根
C. 土壤中有毒物质溶解到水中，使根遭到毒害
D. 土壤因水涝温度低，使根受到低温损害
二、非选择题
25. 如图，为某细胞器结构示意图，请据图回答：
（1）该图是
的亚显微结构示意图，它是
的主要场所，从结构上看，它有此功能的主要原因是 。
（2）图中1是
；2是
；4是
。
26. 根据下图不完整的细胞呼吸示意图，解答下列问题：
（1）图中方格内的物质名称是_______________。
（2）从图中选择有关的字母填在题中横线处：
①需氧呼吸的途径是___________。②其中产能最多的是___________阶段。③产[H]的阶段是___________。
（3）图中A发生的场所是
，E表示的物质是
。
27. 下图是某同学为了研究酵母菌的细胞呼吸所设计的一个实验装置。开始时锥形瓶中装满了质量分数为5%的蔗糖溶液，并在其中加入了适量的酵母菌，将装置密封并静置一段时间后记录下初始液面的数据，实验过程中液体会进入玻璃管，从玻璃管的刻度上可以读出进入玻璃管的液体的量。表中是该同学在不同的温度条件下进行实验时所记录的数据与初始液面数据的差值。（单位：mL）
|
时间min |
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5 |
0 |
0.2 |
0.4 |
0.7 |
0 |
0 |
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10 |
0 |
1.0 |
1.3 |
1.2 |
0.1 |
0 |
|
15 |
0.1 |
1.9 |
2.2 |
2.8 |
0.2 |
0 |
|
20 |
0.2 |
3.1 |
3.3 |
4.4 |
0.3 |
0 |
|
25 |
0.3 |
4.0 |
4.5 |
5.0 |
0.4 |
0 |
（1）该同学做了以下四种假设，你认为最合理的假设是（ ）
A. 温度对酵母菌需氧呼吸有影响 B. 温度对酵母菌厌氧呼吸有影响
C. 氧浓度对酵母菌需氧呼吸有影响 D. 氧浓度对酵母菌厌氧呼吸有影响
（2）假设实验的过程中产生的气体在溶液中的溶解度很低，则表中数据可以反映酵母菌细胞呼吸产生的
的量。
（3）从表中数据分析得知最有利于酵母菌发酵的温度是 ，实验过程中应该用
的方法控制温度，不可直接加热。对于在
（4）实验开始前，实验装置必须密封并静置一段时间，以便消耗装置中的 。
（5）请写出该实验条件下酵母菌细胞呼吸的反应式：
【试题答案】
一、选择题
1. C 2. B 3. B 4. D 5. B 6. A 7. C 8. B 9. D
10. C（提示：③层有较多的需氧呼吸的酶，③层最厚的细胞其实就是这类细胞需氧呼吸最旺盛）
11. B 12. B 13. D 14. B
15. B（提示：吸进氧气的体积与放出二氧化碳的体积比为3：5，那么需氧呼吸放出二氧化碳的相对体积为3，厌氧呼吸放出的二氧化碳的相对体积则为2，而需氧呼吸每产生6摩尔的二氧化碳，则需消耗葡萄糖1摩尔，而厌氧呼吸每产生2摩尔的二氧化碳，则需消耗葡萄糖1摩尔。）
16. B 17. D 18. C 19. B 20. B 21. A 22. A 23. D 24. A
二、非选择题
25. （1）线粒体 需氧呼吸 其内膜和基质中含有多种与需氧呼吸有关的酶
（2）外膜 嵴 基质
26. （1）丙酮酸 （2）①A、C、D ②D ③A、C （3）细胞溶胶，C2H5OH和CO2
27. （1）B （2）CO2 （3）