二單元細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第口講

細(xì)胞呼吸的方式和過程含答案第11講細(xì)

胞呼吸的方式和過程

課標(biāo)內(nèi)容說明生物通過細(xì)胞呼吸將儲存在有機物中的能量轉(zhuǎn)化為生命活動可

以利用的能量。

考點一細(xì)胞呼吸的方式和過程

基礎(chǔ)?精細(xì)梳理夯實必備知識

1.有氧呼吸

⑴概念

是指細(xì)胞在氧的參與下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機物徹底氧化分

解，產(chǎn)生二氧化碳和水,釋放能量，生成大量ATP的過程。

(2)過程

，場所：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)

/物質(zhì)變化：CbHl2O?M2C;1H.,O3+4[H]

、產(chǎn)能情況：少量能量

在有氧希件下，丙酮歐才能進入線粒體

‘場所：線粒體基質(zhì)/

一物質(zhì)變化:2C1H1O.t+6H2O-^6CO2+2()[H]

、產(chǎn)能情況選贏言■參與第二價段

細(xì)參與第三價段《一一第三階段生員

胞，場所：線粒體內(nèi)膜'

質(zhì)

基>12H2O

,物質(zhì)變化：24[H]+6Og

質(zhì)

、產(chǎn)能情況：大量能量

提醒有氧呼吸的場所并非只是線粒體：真核細(xì)胞有氧呼吸的場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)

和線粒體；原核細(xì)胞無線粒體，但有的原核細(xì)胞含有全套與有氧呼吸有關(guān)的酶,

這些酶分布在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和細(xì)胞膜上，因此這些細(xì)胞能進行有氧呼吸。

[微思考]有氧呼吸中的葡萄糖、水、氧氣分別在哪些階段被利用？產(chǎn)物中的二

氧化碳和水分別在哪些階段形成？

提示有氧呼吸反應(yīng)物中的葡萄糖、水、氧氣分別在第一、二、三階段被利用;

產(chǎn)物中的二氧化碳和水分別在第二、三階段形成。

⑶寫出有氧呼吸的總反應(yīng)式，并標(biāo)出各種元素的來源和去路。

C?H12O?+652+6丫20~^6(202+12?！?能量

（4）能量轉(zhuǎn)換

葡萄糖中穩(wěn)定的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為ATP中活躍的化學(xué)能和熱能。

2.無氧呼吸

⑴概念

在沒有氧氣參與的情況下，葡萄糖等有機物經(jīng)過不完全分解，釋放少量能量的過

程。

⑵過程圖解

第一階段

產(chǎn)能.與有氧呼吸第一階段相同

動物、乳酸菌和少數(shù)植物器6（馬強卷塊婁.金菜

塊根.玉禾胚等）

與第一階段均在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進行

無

氧第二階段可通通1等浮、薛

呼不產(chǎn)能、

「產(chǎn)物為酒精和

吸CO2—

但消耗同

總反「c6Hq超2c風(fēng)。式乳酸）+少量能量

應(yīng)式cuC酶2C,HQH（酒精）+2CC）2+少量

-C°HI2O。一能基■

名師解讀

①無氧呼吸只在第一階段釋放少量能量，生成少量ATP。葡萄糖分子中的大部分

能量存留在酒精或乳酸中。

②人體內(nèi)產(chǎn)生的C02只能是有氧呼吸的產(chǎn)物，因為人體細(xì)胞無氧呼吸的產(chǎn)物是

乳酸，無C02。

③不同生物無氧呼吸的產(chǎn)物不同，其直接原因在于催化反應(yīng)的酶不同，根本原因

在于控制酶合成的基因不同。

I考點速覽

(1)供氧不足時，酵母菌在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中將丙酮酸轉(zhuǎn)化為乙醇。(2022.江蘇卷，

8B)(V)

⑵酵母菌有(需)氧呼吸在線粒體中進行，無(厭)氧呼吸在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進行。

(2023?浙江6月選考，11B)(X)

提示有氧呼吸在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體中進行。

(3)油料作物種子播種時宜淺播，原因是萌發(fā)時呼吸作用需要大量氧氣。(2021.湖

南卷，12C)(V)

(4)根瘤中合成ATP的能量主要源于糖類(葡萄糖)的分解。［2020.江蘇卷，

27⑷］(J)

⑸葡萄糖的有氧呼吸過程中，水的生成發(fā)生在線粒體外膜。(2021.湖北卷，1A)(X)

提示線粒體內(nèi)膜。

(6)馬鈴薯塊莖細(xì)胞無氧呼吸產(chǎn)生丙酮酸的過程不能生成ATPO(2019?全國卷n,

2C)(X)

提示無氧呼吸在第一個階段會產(chǎn)生少量的ATP。

(7)癌細(xì)胞進行無氧呼吸時丙酮酸轉(zhuǎn)化為乳酸的過程會生成少量ATPo(2020.山東

卷，2B)(X)

提示無氧呼吸第二個階段不產(chǎn)生ATP。

Q重點透析

1.有氧呼吸中的電子傳遞鏈

線粒體外膜

蛋白H貓二膜間隙

復(fù)合體

線粒體內(nèi)膜

力基質(zhì)

2H++2。；

ADP+PiATP

糖酵解(有氧呼吸第一階段)和丙酮酸氧化過程(有氧呼吸第二階段)(也稱三竣酸

循環(huán)階段)中生成的［H］是在線粒體內(nèi)膜上繼續(xù)氧化的。［H］在酶的催化下釋放電

子和H+,電子被鑲嵌在線粒體內(nèi)膜上的一系列特殊蛋白質(zhì)捕獲和傳遞，最終與

02、H+結(jié)合，生成了H20,而線粒體內(nèi)膜上的這些特殊蛋白質(zhì)則利用電子給予

的能量將線粒體基質(zhì)中的H+泵入內(nèi)膜和外膜的間隙，構(gòu)建了跨膜的H+濃度梯

度。最終，H+沿著線粒體內(nèi)膜上ATP合成酶內(nèi)部的通道流回線粒體基質(zhì)，推動

ATP的合成。

2.細(xì)胞呼吸中［H］和ATP的來源與去向

（1）有氧呼吸過程中［H］、ATP的來源和去路

來源|有氧呼吸第一階段：-

有氧呼吸第二階段：丙酮筋+水一［H］

因色!有氧呼吸第三階段：［H］+C>2-H。）

聲叫有氧呼吸第一、二、三階段均產(chǎn)生人麗

因巴｛用于各項生命活動）

（2）無氧呼吸中的［H］和ATP都是第一階段在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中產(chǎn)生的。其中［H］在第

二階段被用于還原丙酮酸，全部消耗，沒有積累。

I典例?精心深研提升學(xué)科素養(yǎng)

考向1圍繞細(xì)胞呼吸的過程，考查生命觀念

1.（2023?廣東卷，7）在游泳過程中，參與呼吸作用并在線粒體內(nèi)膜上作為反應(yīng)物

的是（）

A.還原型輔酶IB.丙酮酸

C.氧化型輔酶ID.二氧化碳

答案A

解析游泳過程中主要由有氧呼吸提供能量，有氧呼吸的第一階段和第二階段都

產(chǎn)生了［H］,這兩個階段產(chǎn)生的［H］在第三階段經(jīng)過一系列的化學(xué)反應(yīng)，在線粒體

內(nèi)膜上與氧結(jié)合生成水，這里的［H］是一種簡化的表示方式，實際上指的是還原

型輔酶I,A正確。

2.（2022.全國甲卷，4）線粒體是細(xì)胞進行有氧呼吸的主要場所。研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)常

運動的人肌細(xì)胞中線粒體數(shù)量通常比缺乏鍛煉的人多。下列與線粒體有關(guān)的敘

述，錯誤的是（）

A.有氧呼吸時細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體中都能產(chǎn)生ATP

B.線粒體內(nèi)膜上的酶可以參與［H］和氧反應(yīng)形成水的過程

C.線粒體中的丙酮酸分解成CO2和［H］的過程需要02的直接參與

D.線粒體中的DNA能夠通過轉(zhuǎn)錄和翻譯控制某些蛋白質(zhì)的合成

答案C

解析有氧呼吸第一階段的場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，第二、三階段的場所是線粒體，

三個階段均可產(chǎn)生ATP,故有氧呼吸時細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體中都能產(chǎn)生ATP,A

正確；線粒體內(nèi)膜是有氧呼吸第三階段的場所，該階段氧氣和［H］反應(yīng)生成水，

該過程需要酶的催化，B正確；丙酮酸分解為CCh和［H］是有氧呼吸第二階段，

場所是線粒體基質(zhì)，該過程需要水的參與，不需要02的直接參與，C錯誤；線

粒體是半自主性細(xì)胞器，其中含有少量DNA,可以通過轉(zhuǎn)錄和翻譯控制某些蛋

白質(zhì)的合成，D正確。

3.（2024.廣東中山質(zhì)檢）線粒體中的［H］與氧氣結(jié)合的過程需要細(xì)胞色素c的參與。

細(xì)胞接受凋亡信號后，線粒體中的細(xì)胞色素c可轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，并與Apaf

—1蛋白結(jié)合引起細(xì)胞凋亡。下列說法錯誤的是（）

A.細(xì)胞色素c位于線粒體的內(nèi)膜

B.細(xì)胞色素c功能喪失的細(xì)胞將無法合成ATP

C.有氧呼吸過程產(chǎn)生［H］的場所為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體基質(zhì)

D.若細(xì)胞中Apaf—1蛋白功能喪失，細(xì)胞色素c將不會引起該細(xì)胞凋亡

答案B

解析細(xì)胞色素c參與有氧呼吸第三階段的反應(yīng)，有氧呼吸第一階段和第二階段

也能合成ATP,B錯誤。

考向2結(jié)合有氧呼吸中電子傳遞鏈，考查模型與建模的能力

4.（2024.廣西桂林期末）呼吸電子傳遞鏈?zhǔn)侵冈诰€粒體內(nèi)膜上由一系列呼吸電子

傳遞體組成的將電子傳遞到分子氧的“軌道”，如下圖所示，下列相關(guān)敘述錯誤

的是（）

A.圖示過程是有氧呼吸的第三階段，是有氧呼吸過程中產(chǎn)能最多的階段

B.有氧呼吸第一、二階段產(chǎn)生的NADH所攜帶的電子最終傳遞給了氧氣

C.高能電子在傳遞過程中逐級釋放能量推動H+跨過內(nèi)膜到達(dá)線粒體基質(zhì)

D.呼吸鏈的電子傳遞所產(chǎn)生的膜兩側(cè)H+濃度差為ATP的合成提供了驅(qū)動力

答案c

解析圖示為發(fā)生在線粒體內(nèi)膜的過程，表示有氧呼吸的第三階段，該階段是有

氧呼吸過程中產(chǎn)能最多的階段，A正確；在電子傳遞鏈中，有氧呼吸第一、二階

段產(chǎn)生的NADH所攜帶的電子最終傳遞給了氧氣，生成水，B正確；據(jù)圖可知,

電子傳遞過程中逐級釋放的能量推動H+從線粒體基質(zhì)跨過線粒體內(nèi)膜到達(dá)另一

側(cè)，C錯誤；電子傳遞過程中釋放的能量用于建立膜兩側(cè)H+濃度差，使能量轉(zhuǎn)

換成H+電化學(xué)勢能，D正確。

考點二細(xì)胞呼吸方式的判斷及相關(guān)計算

I基礎(chǔ)?精細(xì)梳理夯實必備知識

1.細(xì)胞呼吸方式的判斷(以真核生物為例)

消耗

定存在有氧呼吸

產(chǎn)生H/)

反應(yīng)物定存在有氧呼吸

有酒精或乳酸

和產(chǎn)物定存在無氧呼吸

無釋放

CO,定為產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸

CO2=O2只進行有氧呼吸，或同時進行有氧

一呼吸和產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸

7饕COR兩類呼吸方式并存,差值為無氧呼

的關(guān)系-------?吸量

lc°2<°2?存在脂肪等的氧化分解

只在細(xì)胞質(zhì)

無氧呼吸

場所基質(zhì)中

有線粒體參與

有氧呼吸或兩類呼吸方式并存

2.細(xì)胞呼吸反應(yīng)式中各物質(zhì)間物質(zhì)的量的比例關(guān)系

(1)有氧呼吸：C6Hl2。6：02：C02=l：6：6o

(2)無氧呼吸：C6Hl2。6：C02：C2H50H=1：2：2或C6Hl2。6：C3H6。3=1：2o

⑶產(chǎn)生等量的C02時消耗的葡萄糖的物質(zhì)的量：無氧呼吸：有氧呼吸=3：lo

(4)消耗等量的葡萄糖時，有氧呼吸消耗氧氣的物質(zhì)的量與有氧呼吸和無氧呼吸

產(chǎn)生C02的物質(zhì)的量之和的比為3：4o

如情境推理

欲確認(rèn)某植物種子的細(xì)胞呼吸方式，應(yīng)設(shè)置兩套實驗裝置，如圖所示:

牛活塞著：色液滴用活塞著色瞥

刻度管JLnn刻^度\管

發(fā)

-容器發(fā)-容器

芽

芽

種

20%NaOH種

蒸儲水5mL

r子

溶液5mL

裝置1裝置2

(1)裝置1中加入NaOH溶液的目的是

根據(jù)著色液滴移動的距離可測出呼吸作用消耗的氧氣的體積。

(2)裝置2中著色液滴移動的距離代表呼吸作用

(3)實驗結(jié)果分析

判定呼吸方式時，底物一般是葡萄糖。分析如下:

裝置1裝置2結(jié)果

著色液滴左移著色液滴不動

著色液滴不動著色液滴右移

著色液滴左移著色液滴右移

著色液滴不動著色液滴不動

(4)為了排除環(huán)境因素對實驗結(jié)果的干擾，需要設(shè)置對照實驗，該對照組的設(shè)置

方法是________________________________________________________________

(5)若裝置1、2中的著色液滴均左移，則可能的原因是

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

提示(1)吸收二氧化碳(2)消耗的氧氣和釋放的二氧化碳的體積的差值(3)只

進行有氧呼吸或既進行有氧呼吸又進行產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸只進行產(chǎn)生酒精

的無氧呼吸既進行有氧呼吸又進行產(chǎn)生酒精的無氧呼吸細(xì)胞已死亡或只進

行產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸(4)在裝置中裝入煮熟的發(fā)芽種子，其他條件不變

(5)種子進行有氧呼吸時，底物中除糖類外還含有脂肪

典例?精心深研提升學(xué)科素養(yǎng)

考向1圍繞細(xì)胞呼吸類型的判斷，考查演繹與推理能力

1.（2023?全國乙卷，3）植物可通過呼吸代謝途徑的改變來適應(yīng)缺氧環(huán)境。在無氧

條件下，某種植物幼苗的根細(xì)胞經(jīng)呼吸作用釋放CO2的速率隨時間的變化趨勢

如圖所示。下列相關(guān)敘述錯誤的是（）

A.在時間。之前，植物根細(xì)胞無CO2釋放，只進行無氧呼吸產(chǎn)生乳酸

B.a?b時間內(nèi)植物根細(xì)胞存在經(jīng)無氧呼吸產(chǎn)生酒精和CO2的過程

C.每分子葡萄糖經(jīng)無氧呼吸產(chǎn)生酒精時生成的ATP比產(chǎn)生乳酸時的多

D.植物根細(xì)胞無氧呼吸產(chǎn)生的酒精跨膜運輸?shù)倪^程不需要消耗ATP

答案C

解析在時間a之前，因為沒有二氧化碳釋放，所以不可能是產(chǎn)生酒精的無氧呼

吸過程，只能是產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸過程，A正確；在a?人時間內(nèi)，因為此時

仍然處于無氧條件下，產(chǎn)生二氧化碳表明進行了產(chǎn)生酒精和CO2的過程,B正確；

兩個無氧呼吸過程都只有第一階段產(chǎn)生ATP,兩個都是葡萄糖轉(zhuǎn)化為丙酮酸的過

程，所以每分子葡萄糖經(jīng)無氧呼吸產(chǎn)生的ATP相等，C錯誤；酒精是脂溶性的

物質(zhì)，跨膜運輸方式是自由擴散，不消耗能量，D正確。

2.（2024.重慶市期末）研究發(fā)現(xiàn)，癌細(xì)胞即使在氧氣供應(yīng)充足的條件下也主要依賴

無氧呼吸產(chǎn)生ATP,這種現(xiàn)象稱為“瓦堡效應(yīng)”。葡萄糖在癌細(xì)胞中的代謝途徑

如圖所示，下列說法錯誤的是（）

癌細(xì)胞膜

葡萄糖邛葡萄糖三丙酮酸里CO?和H?O

乳酸

A.過程①需要癌細(xì)胞膜上載體蛋白的參與

B.過程③不能生成ATP

C.在癌細(xì)胞呼吸作用過程中有少量葡萄糖在線粒體中被利用

D.“瓦堡效應(yīng)”導(dǎo)致癌細(xì)胞既不產(chǎn)生CO2也不吸收02

答案C

解析葡萄糖進入癌細(xì)胞的方式屬于主動運輸，所以過程①需要癌細(xì)胞膜上載體

蛋白的參與，A正確；無氧呼吸第二階段不產(chǎn)生ATP,B正確；線粒體不能直接

利用葡萄糖，葡萄糖被利用的場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，C錯誤；“瓦堡效應(yīng)”是指癌

細(xì)胞即使在氧氣供應(yīng)充足的條件下也主要依賴無氧呼吸產(chǎn)生ATP的現(xiàn)象，說明

癌細(xì)胞進行的是無氧呼吸，由圖可知癌細(xì)胞進行產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸，D正確。

考向2結(jié)合細(xì)胞呼吸的相關(guān)計算，考查科學(xué)思維

3.（2024.山東濟南期末）一瓶含有酵母菌的葡萄糖溶液，當(dāng)通入不同濃度的氧氣

時，其產(chǎn)生的C2H50H和CO2的量如表所示。下列敘述錯誤的是（）

氧濃度/%abcd

產(chǎn)生C02的量/mol0.91.31.53.0

產(chǎn)生C2H50H的量/mol0.90.70.60

A.氧濃度為a時，只進行無氧呼吸

B.氧濃度為b時，經(jīng)有氧呼吸產(chǎn)生的CO2為0.6mol

C.氧濃度為c時，消耗的葡萄糖中有50%用于酒精發(fā)酵

D.氧濃度為d時，只進行有氧呼吸

答案C

解析氧氣濃度為a時，產(chǎn)生的二氧化碳的量和產(chǎn)生的酒精的量相等，只進行無

氧呼吸，A正確；氧濃度為b時，無氧呼吸產(chǎn)生酒精的量為0.7mol,產(chǎn)生的二

氧化碳量也為0.7mol,則有氧呼吸產(chǎn)生的二氧化碳量為1.3—0.7=0.6（mol）,B

正確；氧氣濃度為c時，無氧呼吸產(chǎn)生的酒精量為0.6mol,產(chǎn)生的二氧化碳量

也為0.6mol,消耗的葡萄糖為0.3mol,則有氧呼吸產(chǎn)生的二氧化碳量為1.5—

0.6=0.9（mol）,消耗的葡萄糖量為0.15mol,無氧呼吸消耗的葡萄糖為有氧呼吸

消耗的葡萄糖的2倍，即消耗的葡萄糖有2/3用于酒精發(fā)酵，C錯誤；氧濃度為

d時，無酒精產(chǎn)生，說明酵母菌只進行有氧呼吸，D正確。

4.（2024.江蘇南通海安期中）以葡萄糖為起始的糖酵解過程有兩個階段，第一階段

稱為引發(fā)階段也稱為投資階段，第二階段稱為產(chǎn)能階段也稱為獲利階段，如圖是

真核生物糖酵解過程示意圖，相關(guān)敘述錯誤的是（）

第葡萄糖

H

一ATP

階*

H

段ATP

—

——?

HY

第NAD

Y

ATP

DH

二2NA

階

P

—AT

段?

I

J

」

卜2丙

p

酮酸I

TP

——A

體基質(zhì)

在線粒

的場所

段發(fā)生

產(chǎn)能階

基質(zhì)，

細(xì)胞質(zhì)

場所在

發(fā)生的

發(fā)階段

A.引

P

子AT

”2分

“凈賺

過程

酵解

過糖

糖經(jīng)

葡萄

分子

B.一

產(chǎn)生

傳遞而

鏈進行

給呼吸

電子交

可以將

狀態(tài)下

在有氧

ADH

生的N

段產(chǎn)

能階

C.產(chǎn)

ATP

更多的

化分解

一步氧

基質(zhì)進

線粒體

能進入

酮酸不

件下丙

無氧條

D.在

A

答案

胞

程在細(xì)

，該過

的過程

丙酮酸

兩分子

產(chǎn)生

分解

經(jīng)氧化

葡萄糖

分解指

葡萄糖

解析

P,在

子AT

耗2分

段消

發(fā)階

在引

萄糖

子葡

一分

可知，

；由圖

錯誤

行，A

質(zhì)進

質(zhì)基