第5章 第3节 第1课时 细胞呼吸的方式和有氧呼吸-【金版教程】2025-2026学年高中生物必修1 分子与细胞创新导学案Word（人教版 不定项版）

生物学　必修1 RJ(不定项版) 第3节　细胞呼吸的原理和应用 第1课时　细胞呼吸的方式和有氧呼吸 1.通过探究酵母菌的细胞呼吸方式，说出细胞呼吸的类型。2.描述线粒体适于进行有氧呼吸的结构，说明有氧呼吸过程中物质与能量的变化。 知识点一　实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式 1．实验原理 (1)酵母菌是单细胞真菌，在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌，因此便于用来研究细胞呼吸的不同方式。 (2)酵母菌细胞呼吸以葡萄糖作为底物时，通过测定有氧和无氧条件下细胞呼吸的产物，来确定细胞呼吸的方式。 2．实验材料：新鲜的食用酵母菌、质量分数为5%的葡萄糖溶液、质量分数为10%的NaOH溶液、澄清石灰水、溴麝香草酚蓝溶液、重铬酸钾溶液。 3．实验步骤 (1)控制无关变量 酵母菌培养液的配制：取20 g新鲜的食用酵母菌，分成两等份，分别放入锥形瓶A(500 mL)和锥形瓶B(500 mL)中。向锥形瓶A、B中分别加入240 mL质量分数为5%的葡萄糖溶液。 (2)控制自变量 有氧条件：用橡皮球(或气泵)充气。 无氧条件：密闭。 (3)检测因变量 CO2产生的多少 澄清石灰水变浑浊的程度、溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄的时间长短 是否有酒精产生　 橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下是否变成灰绿色 4.实验结果 观察项目 有氧呼吸装置(甲) 无氧呼吸装置(乙) 澄清石灰水出现浑浊所需时间及浑浊程度比较 短且浑浊程度较大 长且浑浊程度较小 溴麝香草酚蓝溶液变色情况比较 变黄且时间短 变黄且时间长 酸性重铬酸钾检验情况比较 不变色 由橙色变成灰绿色 5.实验结论 (1)酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。 (2) 6．注意事项 (1)配制葡萄糖溶液时，对葡萄糖溶液进行煮沸目的是加热杀死杂菌以及排出葡萄糖溶液中的溶解氧。葡萄糖溶液煮沸后冷却的目的是防止酵母菌体内的酶高温下失活。 (2)乙组中，B瓶封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶的原因，让酵母菌将瓶中氧气耗尽，保证通入澄清石灰水的是无氧呼吸产生的CO2。 (3)由于葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，因此，应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。 知识点二　有氧呼吸 1．呼吸作用的实质：细胞内的有机物氧化分解，并释放能量。 2．线粒体的结构 3．有氧呼吸 (1)有氧呼吸的总方程式 C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量。 (2)有氧呼吸的三个阶段 ①第一个阶段是，1分子的葡萄糖分解成2分子的丙酮酸，产生少量的[H]，并且释放出少量的能量。这一阶段不需要氧的参与，是在细胞质基质中进行的。 C6H12O62丙酮酸＋4[H]＋能量(热能和少量ATP) ②第二个阶段是，丙酮酸和水彻底分解成二氧化碳和[H]，并释放出少量的能量。这一阶段不需要氧直接参与，是在线粒体基质中进行的。 2丙酮酸＋6H2O6CO2＋20[H]＋能量(热能和少量ATP) ③第三个阶段是，上述两个阶段产生的[H]，经过一系列的化学反应，与氧结合形成水，同时释放出大量的能量。这一阶段需要氧的参与，是在线粒体内膜上进行的。 24[H]＋O212H2O＋大量能量(热能和ATP) 注：[H]是指NADH(还原型辅酶Ⅰ)。 (3)概念 指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。 (课本P92科学方法)(1)探究酶的高效性是对比实验。 (　　) (2)探究酶的最适温度和最适pH是对比实验。 (　　) 答案：(1)×　(2)√ 1.有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。(课本P93) 练习1　(1)葡萄糖是有氧呼吸唯一能利用的物质。 (×) (2)有氧呼吸的实质是葡萄糖在线粒体中彻底氧化分解，并且释放大量能量的过程。 (×) (3)真核细胞都能进行有氧呼吸。 (×) (4)没有线粒体的细胞一定不能进行有氧呼吸。 (×) (5)有氧呼吸的三个阶段均可产生ATP，但第三阶段产生的最多。 (√) (6)有氧呼吸的第三阶段既消耗水又产生水。 (×) 2.设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验叫作对比实验，也叫相互对照实验。(课本P92) 练习2　(1)探究酵母菌不同氧气条件下，细胞呼吸的方式，有氧和无氧两种条件都是实验组。 (√) (2)对比实验一定是对照实验，对照实验不一定是对比实验。 (√) 重难　有氧呼吸过程中物质与能量的变化 1．物质变化 第一阶段：葡萄糖2丙酮酸＋4[H] 场所：细胞质基质 第二阶段：2丙酮酸＋6H2O6CO2＋20[H] 场所：线粒体基质 第三阶段：24[H]＋6O212H2O 场所：线粒体内膜 2．能量变化 (1) (2)能量转化效率：葡萄糖有氧分解时，能量转化效率为(977.28/2870)×100%≈34.05%，还有约65.95%的能量以热能的形式散失。 3．注意事项 (1)葡萄糖是有氧呼吸最常利用的物质，但不是唯一的物质。 (2)能量不可写成ATP，有氧呼吸释放的能量大部分以热能形式散失，少量储存到ATP中。 [例1]　某细胞内，部分物质的代谢过程如图所示，下列相关叙述中正确的有 (　　) ①图解中的①、②两物质依次是H2O和O2 ②1分子葡萄糖彻底氧化分解可产生12分子水 ③图解中丙阶段产生的水中的氢最终都来自葡萄糖 ④图解中甲、乙两阶段产生[H]的场所都是线粒体 ⑤产物H2O中氧的来源是葡萄糖和O2 ⑥用18O标记葡萄糖，则产物中会检测到C18O2 ⑦葡萄糖进入线粒体，在酶的作用下，生成CO2和H2O A．①②⑥ B．①③④⑥ C．④⑤⑥ D．②③⑥⑦ 解析：图解中丙阶段产生的水中的氢最终来自葡萄糖和水，③错误；图解中甲阶段产生[H]的场所是细胞质基质，乙阶段产生[H]的场所是线粒体基质，④错误；产物H2O中氧的来源是O2，⑤错误；用18O标记葡萄糖，经过有氧呼吸的第一阶段，丙酮酸中有18O，有氧呼吸第二阶段，丙酮酸和水生成CO2，则CO2中会检测到18O，⑥正确；葡萄糖不能直接进入线粒体，⑦错误。 答案：A [例2]　(不定项)(全国甲卷，4，改编)线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所。研究发现，经常运动的人肌细胞中线粒体数量通常比缺乏锻炼的人多。下列与线粒体有关的叙述，正确的是 (　　) A．有氧呼吸时细胞质基质和线粒体中都能产生ATP B．线粒体内膜上的酶可以参与[H]和氧反应形成水的过程 C．线粒体中的丙酮酸分解成CO2和[H]的过程需要O2的直接参与 D．线粒体内膜上作为反应物的是还原型辅酶Ⅰ 解析：有氧呼吸的第一阶段场所是细胞质基质，第二、三阶段场所是线粒体，三个阶段均可产生ATP，故有氧呼吸时细胞质基质和线粒体都可产生ATP，A正确；线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，该阶段氧气和[H]反应生成水，该过程需要酶的催化，B正确；丙酮酸分解为CO2和[H]是有氧呼吸第二阶段，场所是线粒体基质，该过程不需要氧气的直接参与，C错误；在线粒体内膜上进行的是有氧呼吸的第三阶段，此阶段中[H]与氧结合形成水，同时释放大量能量，[H]指的是还原型辅酶Ⅰ(NADH)，氧化型辅酶Ⅰ(NAD＋)为产物，D正确。 答案：ABD 课时作业 题号 1 2 3 4 5 6 难度 ★ ★ ★ ★ ★ ★ 题点 探究酵母菌细胞呼吸方式实验分析 探究酵母菌细胞呼吸方式实验分析 有氧呼吸过程及场所分析 线粒体结构和有氧呼吸过程分析 有氧呼吸过程及场所分析 有氧呼吸过程分析 题号 7 8 9 10 11 12 难度 ★★ ★★ ★★★ ★★ ★ ★★★ 题点 线粒体内膜上电子传递 有氧呼吸过程分析 抑制ATP合成对细胞呼吸过程的影响 有氧呼吸过程分析 酵母菌细胞呼吸方式实验分析 有氧呼吸与运动 [单项选择题] 知识点一　实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式 1．(浙江1月，16，改编)为探究酵母菌的细胞呼吸方式，可利用酵母菌、葡萄糖溶液等材料进行实验。下列关于该实验的叙述，正确的是 (　　) A．酵母菌用量和葡萄糖溶液浓度是本实验的自变量 B．酵母菌可利用的氧气量是本实验的无关变量 C．可选用酒精和CO2生成量作为因变量的检测指标 D．实验中有氧条件下为实验组，无氧条件下为对照组 答案：C 解析：在探究酵母菌的细胞呼吸方式实验中，酵母菌用量和葡萄糖溶液浓度是无关变量，A错误；酵母菌可利用的氧气量是该实验的自变量，B错误；该实验为对比实验，有氧与无氧条件下均为实验组，D错误。 2．如图为“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的实验装置，下列有关叙述错误的是 (　　) A．A瓶加入质量分数为10%的NaOH溶液是为了吸收空气中的CO2 B．为避免杂菌干扰，应对B、D瓶中已加入酵母菌的培养液进行高温灭菌 C．C、E瓶中的石灰水均变浑浊，且C瓶中的浑浊程度更大 D．D瓶中的葡萄糖若没有耗尽，则也能与酸性重铬酸钾发生反应 答案：B 解析：实验中不能对B、D瓶中已加入酵母菌的培养液进行高温灭菌，会杀死酵母菌，B错误；在相同时间内，酵母菌进行有氧呼吸产生的二氧化碳多，所以C、E瓶中澄清的石灰水都变浑浊，C瓶浑浊程度更大，C正确；由于葡萄糖也能与酸性重铬酸钾发生颜色变化，应将酵母菌的培养时间适当延长以消耗尽溶液中的葡萄糖，D正确。 知识点二　有氧呼吸 3．下列生理过程不能发生在线粒体中的是 (　　) A．葡萄糖→丙酮酸 B．ATP→ADP＋Pi C．ADP＋Pi→ATP D．丙酮酸＋H2O→CO2＋[H] 答案：A 解析：葡萄糖分解成丙酮酸是在细胞质基质中进行的，A符合题意；ATP分解成ADP和Pi并释放能量的过程，可发生在线粒体中，如线粒体中可以进行蛋白质的合成，该过程消耗能量，B不符合题意；线粒体中进行有氧呼吸的第二和第三阶段，均有ATP的合成，C不符合题意；有氧呼吸第二阶段，丙酮酸和水分解产生CO2和[H]，发生在线粒体基质中，D不符合题意。 4．如图为显微镜下某真核细胞中线粒体及周围的局部结构。下列相关叙述正确的是 (　　) A．结构①中发生葡萄糖的分解但不生成ATP B．结构②上丙酮酸被彻底分解为CO2和H2O C．结构③中[H]与O2结合生成水并释放大量能量 D．结构①②③中均有参与细胞呼吸的相关酶 答案：D 解析：结构①是细胞质基质，发生葡萄糖的分解，能释放少量能量，生成少量ATP，A错误；结构②是线粒体内膜，在线粒体内膜上[H]与O2结合生成水并释放大量能量，B错误；结构③是线粒体基质，在线粒体基质中丙酮酸和水被彻底分解为CO2和[H]，并释放少量能量，C错误；结构①②③共同完成有氧呼吸，均有参与细胞呼吸的相关酶，D正确。 5．将酵母菌破碎后进行离心处理，然后在有氧的条件下进行以下模拟实验，最终能通过细胞呼吸产生CO2和H2O的试管是 (　　) A．甲、乙 B．乙、丙 C．甲、丙 D．丙、丁 答案：B 解析：甲试管中，葡萄糖不能进入线粒体被分解，试管中不能发生有氧呼吸过程产生CO2和H2O；乙试管中，丙酮酸可在线粒体中被分解，试管中发生有氧呼吸第二、三阶段，产生CO2和H2O；丙试管中，未离心处理的酵母菌中包含细胞质基质和线粒体，可进行有氧呼吸全过程，产生CO2和H2O；丁试管中有细胞质基质没有线粒体，只能进行有氧呼吸第一阶段，不能产生CO2和H2O。 6．如图表示细胞有氧呼吸的过程，其中①～③代表有关生理过程发生的场所，甲、乙代表有关物质。下列相关叙述正确的是 (　　) A．①②③分别是细胞质基质、线粒体内膜和线粒体基质 B．①和②所含酶的种类相同 C．②和③都能产生大量ATP D．甲、乙分别代表丙酮酸、[H] 答案：D 解析：图中①表示细胞质基质，②表示线粒体基质，③表示线粒体内膜，A错误；①中进行的是细胞呼吸的第一阶段，②中进行的是有氧呼吸的第二阶段，所以所含酶的种类不同，B错误；②中进行的是有氧呼吸的第二阶段，只能产生少量ATP，③中进行的是有氧呼吸的第三阶段，能产生大量ATP，C错误；甲代表丙酮酸、乙代表[H]，D正确。 7．电子传递链是一系列电子载体按照对电子的亲和力逐渐升高的顺序组成的电子传递系统，其所有组成成分都嵌合于生物膜中。如图是细胞呼吸过程中电子传递链的部分示意图。下列说法错误的是 (　　) A．图示生物膜可能是线粒体内膜 B．图示过程发生于有氧呼吸第三阶段 C．图中膜蛋白参与了物质运输和能量转换 D．图示中产物水中的氢均来自丙酮酸的分解和参与反应的水 答案：D 解析：图示发生[H]与O2反应生成水的过程，属于有氧呼吸第三阶段，真核生物发生在线粒体内膜上，A、B正确；图中膜蛋白参与了物质运输(H＋的运输)和能量转换(NADH分解产生NAD＋和H＋，该过程发生能量转换)，C正确；图示中产物水中的氢来自葡萄糖的分解、丙酮酸和水的反应，D错误。 [不定项选择题] 8．提取鼠肝细胞的线粒体作为实验材料，向盛有线粒体的试管中注入丙酮酸时，测得氧的消耗量较大；当注入葡萄糖时，测得氧的消耗量较小，同时注入细胞质基质和葡萄糖时，氧的消耗量又较大。下列叙述中与实验结果相符的是 (　　) A．有氧呼吸中，线粒体内进行的是第二、三阶段 B．在线粒体内能分解丙酮酸，不能分解葡萄糖 C．葡萄糖在细胞质基质内被分解成丙酮酸 D．水是在细胞质基质中生成的 答案：ABC 解析：有氧呼吸的第一阶段在细胞质基质中进行，第二、三阶段在线粒体中进行，第三阶段[H]与氧气结合才有水的生成，该过程在线粒体中进行，D错误。 9．在细胞有氧呼吸过程中，2，4­二硝基苯酚(DNP)能抑制ATP合成过程，但对水的生成没有影响。下列叙述正确的是 (　　) A．DNP会影响有氧呼吸的第一阶段 B．DNP主要在线粒体基质中发挥作用 C．DNP作用于肌细胞时，线粒体内膜上散失的热能将增加 D．DNP能抑制人体血液中葡萄糖进入红细胞，进而抑制细胞有氧呼吸过程 答案：AC 解析：有氧呼吸第一阶段能产生ATP，因此DNP会影响有氧呼吸的第一阶段，A正确；有氧呼吸第三阶段中ATP的合成量大，故DNP主要在线粒体内膜中发挥作用，B错误；DNP作用于组织细胞时，使线粒体内膜的酶无法催化形成ATP，结果以热能形式散失，故DNP作用于肌细胞时，线粒体内膜上散失的热能将增加，C正确；葡萄糖进入人体成熟红细胞是协助扩散，不消耗能量，故推测DNP对葡萄糖进入红细胞过程无影响，且人体成熟红细胞只进行无氧呼吸，D错误。 10．如图是细胞有氧呼吸过程示意图，①②③代表有氧呼吸的不同阶段，a、b、c代表各阶段释放的能量。下列叙述错误的是 (　　) A．葡萄糖在线粒体基质中经①②③阶段彻底氧化分解 B．给培养的动物细胞提供18O2，经过一段时间后，细胞中的二氧化碳和水可能含有18O C．碳原子的转移途径是葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳 D．用某种抑制线粒体内膜上ATP合成的药物处理培养的小鼠细胞，其线粒体不再产生ATP 答案：AD 解析：①过程发生在细胞质基质中，葡萄糖不能在线粒体中分解，A错误；给培养的动物细胞提供18O2，18O2参与有氧呼吸的第三阶段生成HO，HO再参与有氧呼吸的第二阶段，生成C18O2，因此经过一段时间后，细胞中的二氧化碳和水可能含有18O，B正确；碳原子在有氧呼吸第一阶段从葡萄糖转移到丙酮酸，在有氧呼吸第二阶段从丙酮酸转移到二氧化碳，C正确；有氧呼吸第二阶段的场所为线粒体基质，有氧呼吸第三阶段的场所为线粒体内膜，故用某种抑制线粒体内膜上ATP合成的药物处理培养的小鼠细胞，其线粒体内膜不能再产生ATP，但线粒体基质仍可产生ATP，D错误。 [非选择题] 11．某小组探究酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸释放热量的多少。实验装置如下图，锥形瓶外有保温装置。 回答下列问题： (1)甲、乙装置中酵母菌进行有氧呼吸的是________，进行无氧呼吸的是________。 (2)实验通过测量温度的高低比较热量的多少，应将温度计插入________锥形瓶中；并且应将温度计插入________(填“液面以上”或“液面以下”)。 (3)从发生场所看，有氧呼吸除了第一阶段发生在________以外，第二、三阶段都发生在________；从有氧呼吸阶段来看，释放能量最多的是第________阶段，而释放的能量中大部分去向是________________。 (4)根据以上分析，相同时间后甲的温度________乙的温度，说明有氧呼吸释放热量更多。 答案：(1)甲　乙　(2)B、C　液面以下 (3)细胞质基质　线粒体　三　以热能形式散失 (4)高于 解析：(2)培养液中的酵母菌通过细胞呼吸产生热量会使培养液的温度升高，因此应将温度计插入含酵母菌培养液的液面以下。 12．耐力性运动是指机体进行一定时间(每次30 min以上)的低中等强度的运动，如步行、游泳、慢跑、骑行等，有氧呼吸是耐力性运动中能量供应的主要方式。为探究在耐力性运动训练中肌纤维出现的适应性变化，研究人员进行了相关实验。请回答下列问题： (1)写出耐力性运动中能量供应的主要方式的总反应式：(以葡萄糖为底物)____________________________________________________。 (2)肌细胞在进行有氧呼吸时，能产生ATP的场所是________________，图1的①②③中产生能量最大的是________。 (3)若肌细胞进行呼吸作用产生CO2为30 mol，则消耗________mol的葡萄糖。 (4)探究耐力性运动训练或停止训练时，肌纤维中线粒体数量出现的适应性变化，实验结果如图2，由图2可知，坚持训练会使肌纤维中线粒体数量的相对值______________________；若停止训练5周后线粒体数量相对值将降至原来的水平，研究发现长期耐力性运动训练出现的适应性变化是预防冠心病、糖尿病和肥胖的关键因素。请你结合本研究结果给出进行体育锻炼时的建议：__________________________________________________。 答案：(1)C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量 (2)细胞质基质、线粒体　③ (3)5 (4)增加后保持稳定　每次进行至少30 min的有氧运动并且每周坚持 解析：(2)分析图1可知，A是丙酮酸，B是CO2，C是O2。①②③分别表示有氧呼吸三个阶段释放的能量，③最多。有氧呼吸三个阶段分别在细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜进行。 (3)有氧呼吸时每消耗1 mol葡萄糖，能产生6 mol的CO2，若肌细胞进行呼吸作用产生的CO2为30 mol，则有氧呼吸消耗葡萄糖为5 mol。 10 学科网（北京）股份有限公司 $