ATP的主要来源——细胞呼吸
[考纲明细] 1.细胞呼吸(Ⅱ) 2.实验：探究酵母菌的呼吸方式
板块一 知识·自主梳理
一、细胞呼吸的概念及类型
1．概念：细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放出能量并生成ATP的过程。
2．类型：有氧呼吸和无氧呼吸。 二、有氧呼吸
1．概念：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。
2．过程与场所
3．能量的释放与去向
(1)有氧呼吸三个阶段都释放能量，产生ATP。
(2)细胞呼吸释放的能量大部分以热能形式散失，少部分转移到ATP中。 4．有氧呼吸总反应式及各元素的来源和去路分析
。
三、无氧呼吸
1．概念：细胞在无氧条件下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物不彻底地氧化分解，产生C2H5OH(乙醇)和CO2或C3H6O3(乳酸)，释放出少量能量，生成少量ATP的过程。
2．场所：细胞质基质。 3．过程
4．反应式 (1)产物为酒精：
酶
C6H12O6――→2C2H5OH＋2CO2＋少量能量。
酶
(2)产物为乳酸：C6H12O6――→2C3H6O3＋少量能量。 5．能量
(1)只在第一阶段释放少量能量，其中少量储存在ATP中，大部分以热能形式散失。 (2)葡萄糖分子的大部分能量存留在酒精或乳酸中。 四、细胞呼吸的影响因素及应用 1．温度
(1)原理：温度通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸速率。
(2)应用：生产上常利用这一原理在低温下储藏粮食、蔬菜、水果；在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降低温度，降低细胞呼吸，减少有机物的消耗。
2．O2浓度 (1)原理
绿色植物或酵母菌在完全缺氧条件下进行无氧呼吸，在低氧条件下通常无氧呼吸与有氧呼吸并存，O2的存在对无氧呼吸起抑制作用。在一定范围内，有氧呼吸强度随O2浓度的增加而增强。关于无氧呼吸和有氧呼吸与O2浓度之间的关系，可用下图表示(呼吸底物为葡萄糖)。
①A点：当O2浓度为0时，细胞只进行无氧呼吸，A点对应的纵坐标大小表示无氧呼吸的强度；此时细胞呼吸的场所只有细胞质基质，没有线粒体。
②AC段：产生的CO2量比吸收的O2量多时，有氧呼吸与无氧呼吸共存；此时细胞呼吸的场所是细胞质基质和线粒体。
③C点以后，耗O2量＝产生CO2量，无氧呼吸消失，细胞只进行有氧呼吸。此时细胞呼吸的场所仍然是细胞质基质和线粒体。但当O2浓度达到一定值后，有氧呼吸强度不再随O2浓度的增大而增强，这主要是受呼吸酶数量或温度等因素的影响。
④R点：当产生的CO2总量最少时，有机物消耗量相对最少，在对应的该O2浓度下保存瓜果、蔬菜效果较好。
⑤B点时有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2的量相等，有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖的量之比为1∶3。
(2)应用
①有氧呼吸原理的应用
a．包扎伤口应选用透气的敷料，抑制破伤风杆菌的无氧呼吸。
b．提倡慢跑等有氧运动使细胞进行有氧呼吸，避免肌细胞产生大量乳酸。 c．及时松土有利于植物有氧呼吸，为根细胞吸收矿质元素提供能量。 d．稻田定期排水有利于根系有氧呼吸，防止无氧呼吸积累酒精。
e．粮食及果蔬储存时，采用低氧条件，从而降低细胞呼吸强度，减少有机物的消耗。 ②无氧呼吸原理的应用
b．破伤风芽孢杆菌可通过无氧呼吸进行大量繁殖，较深的伤口需及时清理、注射破伤风抗毒血清等。
3．CO2浓度
(1)原理：CO2是细胞呼吸的产物，随着CO2浓度的增大，对细胞呼吸抑制作用增强。 (2)应用：储藏粮食、果蔬时适当增大CO2浓度，可抑制细胞呼吸，减少有机物消耗。 4．水
(1)原理：在一定范围内，细胞呼吸速率随细胞内水的含量的增加而增大。当含水量超过一定的范围时，细胞呼吸会受到抑制，甚至造成植物死亡。
(2)应用：植物栽培要合理灌溉；将种子晒干，以减弱呼吸作用，有利于储藏；果蔬储存时，应保持一定的湿度。
五、探究酵母菌的呼吸方式 1．实验原理
(1)酵母菌的代谢类型和细胞呼吸方式
(2)细胞呼吸产物的检测
2．实验步骤
(1)配制酵母菌培养液：酵母菌＋质量分数为5%的葡萄糖溶液，分别装入A、B两个锥形瓶中。
(2)如图连接好实验装置
①甲组装置中，质量分数为10%的NaOH溶液的作用是吸收空气中的CO2，排除空气中CO2
对实验结果的干扰。
②乙组装置中，B瓶应封口放置一段时间，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶。目的是让酵母菌将B瓶中的O2消耗完，从而保证通入石灰水中的CO2全部是由无氧呼吸产生的。
(3)放置一段时间后观察实验现象 ①观察两组装置中澄清石灰水的变化。 ②检测是否有酒精产生：
取A、B瓶中滤液各2 mL分别注入A、B两支干净的试管中。向两试管中分别滴加酸性重铬酸钾溶液0.5 mL并振荡。观察试管中溶液的颜色变化。
3．产物检测与实验现象
4．实验结论
◆ 深入思考
为什么选择酵母菌作实验材料？实验所用的C6H12O6溶液为什么需煮沸然后冷却？ 提示 酵母菌是兼性厌氧型生物，能进行有氧呼吸，无氧呼吸。煮沸是为了防止杂菌污染，干扰实验结论。冷却是防止酵母菌死亡。
◆ 自查诊断
1．有氧呼吸时，生成物H2O中的氢来自线粒体中丙酮酸的分解。( ) 答案 ×
2．人体细胞内O2/CO2的比值，线粒体内比细胞质基质高。( ) 答案 ×
3．有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水。( ) 答案 ×
4．检测酵母菌培养过程中是否产生CO2可判断其呼吸方式。( ) 答案 ×
5．贮藏水果时为减少有机物的消耗，应放在完全无氧的环境中。( ) 答案 ×
板块二 考点·题型突破
考点1
细胞呼吸的类型及过程
[2016·上海高考]人骨骼肌内的白肌细胞含少量线粒体，适合无氧呼吸、进行剧烈运动。白肌细胞内葡萄糖氧化分解的产物有( )
①酒精 ②乳酸 ③CO2 ④H2O ⑤ATP A．①③⑤ C．①③④⑤
B．②④⑤ D．②③④⑤
[解析] 由题意可知，白肌细胞的呼吸方式有无氧呼吸和有氧呼吸两种，因此白肌细胞内葡萄糖氧化分解的产物有CO2、H2O、ATP、乳酸。
[答案] D
题型一 细胞呼吸中物质和能量分析
1．[2017·哈尔滨模拟]如图表示萌发的小麦种子中可能发生的相关生理过程，A～E表示物质，①～④表示过程。下列说法错误的是( )
A．物质A产生的场所是细胞质基质或线粒体
B．物质B产生的过程中②和④的酶分别存在于细胞质基质和线粒体基质 C．物质C是[H]，物质E是酒精 D．释放能量最多的是③过程 答案 A
解析 图中①表示有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段，④③分别表示有氧呼吸的第二和第三阶段，②表示无氧呼吸第二阶段，物质A是丙酮酸，产生的场所是细胞质基质，A错误；②表示无氧呼吸的第二阶段，发生在细胞质基质中，催化该过程的酶存在于细胞质基质中，④表示有氧呼吸的第二阶段，发生在线粒体基质中，催化该过程的酶存在于线粒体基质中，B正确；图中物质C是[H]，物质E是酒精，C正确；释放能量最多的是有氧呼吸的第三阶段即③过程，D正确。
2．[2018·临沂模拟]下图表示生物体内进行的能量释放、转移和利用过程。下列有关叙述正确的是( )
A．a过程的完成一定伴随H2O和CO2的生成
B．在人体剧烈运动过程中，肌肉细胞产生的甲中不含有乳酸 C．人体细胞中完成c过程的场所主要是线粒体 D．人体内的a过程会受肾上腺素和甲状腺激素的影响 答案 D
解析 a过程可表示有氧呼吸与无氧呼吸过程，无氧呼吸过程不产生H2O，无氧呼吸中的乳酸途径也不产生CO2，A错误；在人体剧烈运动过程中，肌肉细胞进行无氧呼吸产生乳酸，B错误；c过程表示ATP水解释放能量，用于各项生命活动，而线粒体是细胞的“动力车间”，是主要的产生ATP场所，C错误；在人体内，肾上腺素、甲状腺激素可以使机体细胞代谢加快，故a过程会受到二者的影响，D正确。
技法提升
细胞呼吸中[H]和ATP的来源和去路
题型二 细胞呼吸类型的判断
3．[2017·安徽灵璧月考]测定下列哪一项可简便且准确判断贮存的小麦种子的细胞呼吸方式( )
A．有无酒精生成 B．有无水生成 C．有无有机物消耗
D．O2消耗量与CO2生成量的比值 答案 D
解析 O2消耗量与CO2生成量可以简便、准确地测定，若二者比值等于1，则小麦种子进行的是有氧呼吸；若比值为0，则进行的是无氧呼吸；若比值在0～1之间，则有氧呼吸和无氧呼吸同时存在。
4．“有氧运动”近年来成为一个很流行的词汇，得到很多学者和专家的推崇，它是指人体吸入的氧气与需求相等，达到生理上的平衡状态。如图所示为人体运动强度与血液中乳酸含量和氧气消耗率的关系。结合所学知识，分析下列说法正确的是( )
A．ab段为有氧呼吸，bc段为有氧呼吸和无氧呼吸，cd段为无氧呼吸 B．运动强度大于c后，肌肉细胞CO2的产生量将大于O2消耗量 C．无氧呼吸使有机物中的能量大部分以热能散失，其余储存在ATP中 D．若运动强度长期超过c，会因为乳酸大量积累而使肌肉酸胀乏力 答案 D
解析 ab、bc、cd段细胞均进行有氧呼吸，ac段氧气消耗率持续增加，表明有氧呼吸速率持续增大，c点之后达到最大水平后，cd段有氧呼吸速率不变，细胞从b点开始乳酸水平上升，细胞开始进行无氧呼吸，A错误；运动强度大于c后，既有有氧呼吸又有无氧呼吸，无氧呼吸产生乳酸不产生CO2，即O2消耗量等于CO2生成量，B错误；无氧呼吸将有机物分解成乳酸，大部分能量储存在乳酸中，少部分能量释放，释放的能量大部分以热能形式散失，少部分合成ATP，C错误；若运动强度长期超过c，人体的自我调节能力是有限的，会因为乳酸大量积累而使肌肉出现酸胀乏力的现象，D正确。
技法提升
“三看法”判定细胞呼吸类型
(1)“一看”反应物和产物
(2)“二看”物质的量的关系
①不消耗O2，释放CO2?只进行无氧呼吸产生酒精。 ②无CO2释放?只进行无氧呼吸产生乳酸。
③酒精产生量等于CO2量?只进行无氧呼吸产生酒精。 ④CO2释放量等于O2的吸收量?只进行有氧呼吸。
⑤CO2释放量大于O2的吸收量?既进行有氧呼吸，又进行酒精发酵；比O2吸收量多出的
2019高考生物--细胞呼吸
