第3章 第3节 细胞呼吸——能量的转化和利用（Word教参）-【精讲精练】2025-2026学年高中生物必修第一册（苏教版）

第三节　细胞呼吸——能量的转化和利用 课标 要求 1.说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量。 2.探究酵母菌的呼吸方式。 知识点一　细胞呼吸的方式 1．细胞呼吸 (1)概念：主要是指糖类、脂质和蛋白质等有机物在活细胞内氧化分解为CO2或其他物质，同时释放出能量并生成ATP的过程。 (2)类型：有氧呼吸和无氧呼吸。 (3)意义：将储存在有机物中的能量转化为生命活动能直接利用的能量。 2．有氧呼吸 (1)概念：在氧的参与下，细胞内的有机物彻底氧化分解产生二氧化碳和水，同时释放能量，生成大量ATP的过程。 (2)主要场所——线粒体 线粒体具有内、外两层膜，[3]内膜向线粒体的内腔折叠形成[2]嵴，嵴使内膜的表面积大大增加，嵴的周围充满了液态的[4]基质。线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。 (3)过程 阶段 场所 物质变化 放能多少 第一阶段(糖酵解) 细胞质基质 葡萄糖丙酮酸＋少量[H] 少量 第二阶段 (柠檬酸循环) 线粒体基质 丙酮酸＋H2OCO2＋大量[H] 少量 第三阶段 线粒体内膜 第一、二阶段产生的[H]＋O2H2O 大量 [提醒] 进入线粒体基质的丙酮酸在多种酶的催化下，先转化成乙酰辅酶A，再形成柠檬酸，柠檬酸进一步分解。柠檬酸循环是糖类、脂肪和蛋白质这三大营养物质分解代谢的最终共同途径，也是能量代谢的枢纽。 　(4)总反应式及氧元素去向 3．无氧呼吸 (1)概念：在无氧或缺氧条件下，细胞通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解为乙醇(C2H5OH)和CO2，或分解为乳酸(C3H6O3)等物质，同时释放较少能量的过程。 (2)场所：细胞质基质。 (3)过程 ①第一阶段：葡萄糖丙酮酸＋少量[H] ②第二阶段：丙酮酸 (4)类型 ①乳酸发酵：C6H12O62C3H6O3(乳酸)＋能量。 ②酒精发酵：C6H12O62C2H5OH(乙醇)＋2CO2＋能量。 4．细胞呼吸产生的能量的利用 细胞呼吸释放的能量一部分以热的形式散失，一部分主要储存在ATP中，供给生物体的各种生命活动。 1．有氧呼吸全部在线粒体中进行。(×) 提示：有氧呼吸分为三个阶段，场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。 2．氧气作为反应物在有氧呼吸的第二、三阶段参与。(×) 提示：氧气作为反应物只参与了有氧呼吸的第三阶段。 3．有氧呼吸的第三阶段既消耗水又产生水。(×) 提示：有氧呼吸第二阶段消耗水，第三阶段产生水。 4．无氧呼吸的全过程都在细胞质基质中进行。(√) 5．无氧呼吸是不彻底的氧化分解，一些能量没释放出来，所以无氧呼吸释放的能量较少。(√) 1．线粒体与有氧呼吸相适应的结构特点 (1)从膜结构上分析：内膜向内腔折叠形成嵴，使内膜表面积大大增加，增大有氧呼吸酶的附着面积，为能量的释放提供了足够的空间。 (2)从有氧呼吸所需的酶上分析：内膜和基质中含有大量与有氧呼吸有关的酶，从而保证有氧呼吸的顺利进行。 2．有氧呼吸的过程 下图表示有氧呼吸的过程，请据图回答： (1)图中a、b、c分别代表有氧呼吸的哪些阶段？ a：第一阶段；b：第二阶段；c：第三阶段。 (2)a、b、c三个阶段中有[H]产生的是a、b，产生能量最多的是c。 3．有氧呼吸中元素的追踪 有氧呼吸装置如图，用同位素18O对C6H12O6进行标记，同位素18O最终出现在CO2中。 4．无氧呼吸的类型 ①苹果　②马铃薯块茎　③动物　④酵母菌　⑤玉米胚　⑥甜菜块根 将上述序号填到下表对应处。 产生酒精和CO2：①④； 产生乳酸：②③⑤⑥。 5．无氧呼吸过程中能量的释放 探讨无氧呼吸两个阶段中是否都有能量的释放和ATP的合成。 第一阶段：有少量能量释放和ATP的合成； 第二阶段：无能量释放和ATP的合成。 6．无氧呼吸与有氧呼吸的比较 (1)无氧呼吸和有氧呼吸的不同点。 ①反应场所：无氧呼吸的整个过程都在细胞质基质中完成，有氧呼吸的第二和第三阶段都在线粒体中完成。 ②合成ATP：无氧呼吸只在第一阶段合成少量ATP，有氧呼吸三个阶段均有ATP的合成。 (2)若某生物细胞呼吸产物中有CO2放出，你能判断该生物进行细胞呼吸的类型吗？ 提示　不能。因为有氧呼吸的产物中有CO2释放，无氧呼吸产生酒精的类型中也有CO2的释放，所以无法根据有无CO2的释放来判断细胞呼吸的类型。 1．过程图解 2．过程分析 (1)细胞呼吸中[H]和ATP的来源和去路 来源 去路 [H] 有氧呼吸：C6H12O6和H2O 无氧呼吸：C6H12O6 有氧呼吸：与O2结合生成水 无氧呼吸：还原丙酮酸 ATP 有氧呼吸：三个阶段都产生 无氧呼吸：只在第一阶段产生 用于各项生命活动 (2)能量代谢 ①有氧呼吸三个阶段都释放能量产生ATP，而无氧呼吸只在第一阶段释放能量产生ATP。 ②细胞呼吸释放的能量大部分以热能散失，少部分转移到ATP中。 3．有氧呼吸与无氧呼吸的比较 项目 有氧呼吸 无氧呼吸 不同点 条件 需氧 不需氧 场所 细胞质基质(第一阶段) 线粒体(第二、三阶段) 细胞质基质 分解程度 葡萄糖被彻底分解 葡萄糖分解不彻底 产物 CO2、H2O 乳酸或酒精和CO2 能量释放 大量能量 少量能量 相同点 反应条件 需酶和适宜温度 本质 氧化分解有机物，释放能量，生成ATP供生命活动所需 过程 第一阶段从葡萄糖到丙酮酸完全相同 意义 为生物体的各项生命活动提供能量 [提醒] 关注细胞呼吸过程中的四个易误点 (1)产生CO2的不只是有氧呼吸，酒精发酵过程中也有CO2的产生。 (2)有氧呼吸过程中产生的水和反应物中的水其来源和去向不同，所以不是同一分子的水。 (3)氧气只在第三阶段参与反应，因此产物H2O中的氧全部来自氧气。 (4)线粒体只是进行有氧呼吸的主要场所，而不是唯一场所。原核生物无线粒体也能进行有氧呼吸。 1．如图表示有氧呼吸过程，下列有关说法正确的是(　　) A．①②④中数值最大的是① B．③代表的物质名称是氧气 C．线粒体能完成图示全过程 D．有些原核生物能完成图示全过程 解析　有氧呼吸过程中第三阶段释放的能量最多，即图中的④，A错误；③是有氧呼吸第二阶段的反应物——水，B错误；有氧呼吸第一阶段的场所是细胞质基质，C错误；有些原核生物没有线粒体，但是可以进行有氧呼吸，如蓝细菌，D正确。 答案　D 2．在有氧呼吸过程中，H2O参与的阶段是(　　) A．葡萄糖分解为丙酮酸 B．丙酮酸分解成CO2 C．[H]与O2结合形成水 D．丙酮酸转变成乳酸 解析　在有氧呼吸过程中，水参与第二阶段的反应，与丙酮酸发生化学反应生成二氧化碳和[H]；水是在有氧呼吸的第三阶段，由氧气和[H]结合形成的。 答案　B 3．如图表示某种植物的非绿色器官在不同氧气浓度下的有氧呼吸和无氧呼吸过程中CO2的释放量，据图判断下列分析正确的是(　　) A．图中乙曲线在b时无氧呼吸最强 B．图中甲曲线表示在不同O2浓度下无氧呼吸过程中CO2的释放量 C．O2浓度为d时该器官的细胞既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸 D．若甲代表的细胞呼吸方式在O2浓度为b时消耗了A mol的葡萄糖，则乙代表的细胞呼吸方式在O2浓度为b时消耗的葡萄糖为A/2 mol 解析　图中乙曲线表示有氧呼吸中CO2的释放量随O2浓度的变化；图中甲曲线表示无氧呼吸中CO2的释放量随O2浓度的变化。当O2浓度为b时，无氧呼吸和有氧呼吸释放的CO2量是相同的，有氧呼吸消耗的葡萄糖为无氧呼吸的1/3；当O2浓度为d时，无氧呼吸已经停止，只进行有氧呼吸。 答案　B 有氧气存在不一定只进行有氧呼吸 (1)当氧气浓度较低时，既进行有氧呼吸，也进行无氧呼吸，但无氧呼吸占优势。 (2)当氧气浓度较高时，无氧呼吸逐渐减弱，有氧呼吸逐渐增强，当氧气浓度增加到一定值时，只进行有氧呼吸。　 知识点二　探究酵母菌的呼吸方式 1．实验原理 (1)酵母菌的代谢类型：兼性厌氧菌，在有氧和无氧的条件下都能生存。 (2)细胞呼吸方式的判断：在有氧和无氧条件下细胞呼吸的产物不同，以此来确定酵母菌细胞呼吸的方式。 (3)CO2的检测 ①CO2能使澄清石灰水变混浊。 ②CO2能使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变黄绿色。根据石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄绿色的时间长短，可以检测CO2的产生情况。 (4)酒精的检测：橙色的重铬酸钾溶液，在酸性(硫酸)条件下与乙醇(酒精)发生化学反应，变成绿色。 2．实验装置 3．实验现象及结论 (1)实验现象 ①甲、乙装置中的石灰水都变混浊，但甲中混浊程度高且速度快。 ②乙装置的溶液颜色无变化，甲装置的溶液颜色由橙色变成绿色。 (2)实验结论 ①有氧条件下，酵母菌细胞呼吸产生大量CO2。 ②无氧条件下，酵母菌细胞呼吸产生酒精和少量CO2。 1．只检测有无CO2产生即可确定酵母菌的呼吸方式。(×) 提示：酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都能产生二氧化碳。 2．根据石灰水变混浊的程度可以确定CO2产生的量的多少。(√) 3．乙醇在中性或酸性条件下与重铬酸钾溶液反应产生绿色。(×) 提示：乙醇只有在酸性条件下才能与重铬酸钾溶液反应产生绿色。 1．变量的控制及实验操作 (1)讨论实验装置中的自变量、因变量、无关变量 ①自变量：是否通氧气。 ②因变量：产生CO2多少，以及是否产生酒精等。 ③无关变量：甲、乙试管内C6H12O6溶液的浓度、培养温度、培养时间、其他微生物影响等。 (2)在无氧条件的装置中，油脂层的作用是什么？ 提示　隔绝空气，以形成无氧条件。 2．酵母菌代谢产物的检测 (1)探究有氧和无氧条件下的实验现象 实验操作 有氧条件 无氧条件 通入澄清石灰水 混浊程度高 混浊程度低 通入溴麝香草酚蓝溶液 变黄绿时间短 变黄绿时间长 加入酸性重铬酸钾溶液 不变色 绿色 (2)根据酵母菌产物的检测，可以用什么方法来检测司机是否饮酒？ 提示　利用酒精在酸性条件下可以和橙色重铬酸钾溶液发生化学反应，生成绿色产物，从而检测司机是否饮酒。 (3)实验能说明有氧呼吸中有水的产生吗？说明原因。 提示　不能。反应发生在酵母菌培养液中，有氧呼吸产生的水进入培养液中，分辨不出来。 1．(2025·南通期中)下列有关“探究酵母菌的呼吸方式”实验的叙述，错误的是(　　) A．二氧化碳可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝色变黄绿色 B．实验中需控制的无关变量有温度、pH、培养液浓度等 C．可通过观察澄清石灰水是否变浑浊来判断酵母菌的呼吸方式 D．实验中将葡萄糖溶液煮沸的目的是灭菌和去除溶液中的O2 解析　酵母菌无氧呼吸和有氧呼吸都能产生二氧化碳，因此不能通过观察澄清石灰水是否变浑浊来判断酵母菌的呼吸方式，C错误；实验中将葡萄糖溶液煮沸的目的是灭菌和去除溶液中的O2，D正确。 答案　C 2．(多选)(2025·南通期末)下图为探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置，下列有关叙述正确的是(　　) A．甲装置试管中有酒精产生 B．甲装置中澄清石灰水不会变混浊 C．乙装置中NaOH溶液的作用是除去空气中的CO2 D．根据实验结果可以判断乙装置中酵母菌进行有氧呼吸 解析　甲装置探究的是酵母菌的无氧呼吸，会产生酒精和CO2，故甲装置试管中有酒精产生，澄清石灰水会变混浊，A正确，B错误；乙装置中NaOH溶液的作用是除去空气中的CO2，C正确；由于有氧呼吸产生的CO2更多，石灰水变得更混浊，故根据实验结果可以判断乙装置中酵母菌进行有氧呼吸，D正确。 答案　ACD 1．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．细胞呼吸包括有氧呼吸和无氧呼吸 C．细胞呼吸实际上是在细胞内进行有机物分解，释放能量的过程 D．细胞呼吸实际上就是细胞与环境间的气体交换 解析　细胞呼吸必须在酶的催化作用下进行，包括有氧呼吸和无氧呼吸两种类型；细胞呼吸是细胞内有机物的氧化分解，释放能量的过程，而不是细胞与环境间的气体交换。 答案　D 2．在人体细胞呼吸过程中，下列变化一定不发生在细胞质基质中的是(　　) A．丙酮酸的生成 B．丙酮酸的转化 C．乳酸的生成 D．CO2的生成 解析　丙酮酸为有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段的产物，发生在细胞质基质中，A错误；无氧呼吸第二阶段丙酮酸的转化发生在细胞质基质中，B错误；乳酸为无氧呼吸第二阶段的产物，发生在细胞质基质中，C错误；在人体内二氧化碳只能由有氧呼吸产生，发生在线粒体中，D正确。 答案　D 3．细胞内可能发生如图所示的生理过程，下列说法正确的是(　　) A．③过程的三个阶段产生的[H]最终与氧气反应生成水 B．马铃薯块茎既能进行③过程，也能进行①过程 C．产生相同能量时，③过程消耗的葡萄糖的量高于①或②过程 D．③过程的第二阶段在线粒体内膜上完成 解析　③过程为有氧呼吸，其第一、第二阶段产生的[H]最终与氧气反应生成水，A错误；在③有氧条件下，释放大量能量，故产生相同能量时③过程消耗的葡萄糖的量低于①或②过程，C错误；③过程的第二阶段在线粒体基质上完成，D错误。 答案　B 4．(2025·江苏十校联考)如图为酵母菌细胞呼吸过程示意图，a、b是代谢产物，下列说法错误的是(　　) A．据图分析，物质a是二氧化碳，物质b是乙醇 B．无氧条件下，物质a的产生场所是细胞质基质和线粒体基质 C．若只检测物质a是否生成，则无法判断酵母菌进行的细胞呼吸方式 D．若试剂乙是酸性的重铬酸钾溶液，现象Ⅱ是变成绿色 解析　有氧条件和无氧条件均生成了物质a，故物质a是二氧化碳，物质b是酒精，A正确；无氧条件下，物质a(二氧化碳)的产生场所是细胞质基质，B错误；酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都产生二氧化碳，故若只检测物质a是否生成，则无法判断酵母菌进行的细胞呼吸方式，C正确；若试剂乙是酸性的重铬酸钾溶液，与酒精反应，现象Ⅱ是变成绿色，D正确。 答案　B 5．(2025·盐城检测)下图为某种生物细胞有氧呼吸的基本过程示意图。 (1)阶段A进行的场所为________________。阶段A和阶段B都能够产生的物质①是________________。 (2)在此三个阶段中产生大量ATP的是________________，此过程是在________________进行的。 (3)若将一只小鼠放入含有18O2的密闭容器中，小鼠体内首先出现18O的化合物是图中的[　　]________________。 (4)若蚕豆种子在发芽的早期测定得出CO2的释放量比O2的吸收量大3～4倍，说明此时蚕豆的呼吸方式为________________。 解析　(1)根据分析可知，阶段A表示有氧呼吸第一阶段，发生在细胞质基质；物质①是[H]。(2)阶段C表示有氧呼吸第三阶段，发生在线粒体内膜，可以产生大量的ATP。(3)氧气参与小鼠有氧呼吸第三阶段，与[H]结合生成水，因此若将一只小鼠放入含有18O2的密闭容器中，小鼠体内首先出现18O的化合物是图中的②H2O。(4)蚕豆种子有氧呼吸消耗的氧气与产生的二氧化碳量相等，而无氧呼吸不消耗氧气，产生二氧化碳。根据题意分析，蚕豆种子呼吸作用消耗的氧气比释放的二氧化碳少，说明此时同时进行了有氧呼吸和无氧呼吸。 答案　(1)细胞质基质　[H]　(2)阶段C　线粒体内膜　(3)②　H2O　(4)有氧呼吸与无氧呼吸(无氧呼吸比有氧呼吸占优势) 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$