人教版高中生物必修一学案：第5章细胞的能量供应和利用第3节第1课时

第3节ATP的主要来源——细胞呼吸
第1课时细胞呼吸的方式和有氧呼吸的过程
一、细胞呼吸的概念和方式
1.细胞呼吸的概念
（1）发生场所：生活状态的细胞内。
（2）分解底物：生物体内的有机物。
（3）呼吸产物：CO2或其他产物（因呼吸类型而异）。
（4）反应类型：氧化分解。
（5）能量变化：有机物中化学能释放，生成ATP。
2.探究酵母菌细胞呼吸的方式
（1）实验原理
①酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。
②CO2和酒精的检测
检测产物
所用试剂
现象
CO2
澄清的石灰水
变混浊
溴麝香草酚蓝水溶液
由蓝变绿再变黄
酒精
酸性重铬酸钾溶液
橙色变成灰绿色
（2）探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置
（3）实验步骤
（4）实验结论：酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸，产生大量的CO2和水，在无氧条件下进行无氧呼吸，无氧呼吸的产物有酒精，同时也产生少量的CO2。
归纳总结（1）实验变量的分析
探究课题
有氧呼吸
无氧呼吸
变量控制
通入空气、保证O2的充分供应
先将锥形瓶内的O2消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶
无关变量控制
空气先通入NAOH溶液中，除去CO2
排除有氧呼吸的干扰
自变量
O2的有无
因变量
酵母菌的呼吸产物，即产生CO2的多少、酒精的有无
无关变量
温度、营养物质的浓度和总量等
（2）对比实验和对照实验
对比实验是指设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素与实验对象的关系，这样的实验叫做对比实验。对比实验不设对照组，均为实验组（或互为实验组和对照组），是对照实验的一种特殊形式，即相当于“相互对照实验”。
（1）只检测有无CO2产生即可确定酵母菌细胞呼吸的方式（）
（2）根据石灰水变混浊的程度可以确定CO2产生量的多少（）
（3）酒精在中性或酸性条件下与重铬酸钾溶液反应产生灰绿色（）
答案（1）×（2）√（3）×
1.质量分数为10％的NAOH溶液的作用是什么？
提示NAOH溶液的作用是除去空气中的CO2，以保证第三个锥形瓶中澄清石灰水变混浊是由于酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。
2.B装置中，为什么要将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？
提示B瓶刚封口后，锥形瓶中有氧，酵母菌进行有氧呼吸，两瓶产生CO2的速率和量基本相等，所以需将开始产生的CO2除去；一段时间后，B瓶中的氧消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，可确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水，否则会出现两组澄清石灰水混浊程度差不多的情况。
二、线粒体与有氧呼吸
1.线粒体的结构
线粒体具有双层膜，【3】内膜向内腔折叠形成【2】嵴，大大增加了内膜的表面积，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。
2.有氧呼吸的过程
阶段
场所
物质变化
放能多少
第一阶段
细胞质基质
葡萄糖2丙酮酸＋4【H】
少量
第二阶段
线粒体基质
2丙酮酸＋6H2O6CO2＋20【H】
少量
第三阶段
线粒体内膜
24【H】＋6O212H2O
大量
3.总反应式
4.有氧呼吸的概念
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。
（1）有氧呼吸全部在线粒体中进行（）
（2）有氧呼吸的三个阶段均可产生ATP，但第三阶段产生的最多（）
（3）氧气作为反应物在有氧呼吸的第二、三阶段参与（）
（4）有氧呼吸的第三阶段既消耗水又产生水（）
答案（1）×（2）√（3）×（4）×
如图表示有氧呼吸过程，请据图回答以下问题：
（1）图中①②④表示＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，其中数值最大的是＿＿＿＿＿＿＿＿（序号）。
（2）有氧呼吸三个阶段都需要酶参与催化作用，其酶的种类＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（填“相同”或“不同”），图中③和⑤分别表示＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，消耗水和产生水的阶段分别在第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿阶段。
（3）丙酮酸的产生场所是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，CO2的产生场所在＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿中。
提示（1）能量④（2）不同H2O和O2二、三（3）细胞质基质线粒体基质
1.下列关于细胞呼吸的说法中，不正确的是（）
A.细胞呼吸实际上是在细胞内进行有机物的氧化分解，释放能量的过程
B.细胞呼吸实际上就是细胞与外界环境间的气体交换
C.细胞呼吸是细胞内有机物“缓慢燃烧”的过程
D.细胞呼吸是细胞内有机物进行一系列氧化分解的过程
答案B
解析细胞呼吸的实质是细胞内有机物氧化分解，逐步释放能量的过程。
2.如图是探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置。下列说法正确的是（）
A.两个装置均需要在黑暗条件下进行
B.在装置乙的Ⅲ中可检测到有酒精生成
C.装置乙中的Ⅱ应先封口放置一段时间，再与Ⅲ连接
D.装置甲中NAOH溶液的作用是吸收Ⅰ中的CO2
答案C
解析黑暗或光照对酵母菌的细胞呼吸没有影响，A错误；装置乙中的酵母菌通过无氧呼吸产生的CO2可通过导管进入Ⅲ中，但酵母菌通过无氧呼吸产生的酒精不能进入Ⅲ中，B错误；装置乙中的Ⅱ应先封口放置一段时间，再连通盛有澄清石灰水的Ⅲ，这样做是为了先让酵母菌将Ⅱ中的O2消耗完，确保其在实验过程中只进行无氧呼吸，C正确；装置甲中NAOH溶液的作用是使进入Ⅰ的空气先经过NAOH溶液的处理，排除空气中的CO2对实验结果的干扰，D错误。
3.（2018·上海模拟）如图为线粒体结构示意图，其中不可能发生的反应是（）
A.②处丙酮酸分解产生CO2
B.①处产生ATP与O2
C.②处产生ATP与【H】
D.③处发生【H】与O2的结合
答案B
解析②为线粒体基质，其上发生有氧呼吸的第二阶段，即丙酮酸与水反应产生【H】、CO2和少量ATP，A、C正确；①是线粒体内膜和外膜之间的膜间隙，不是有氧呼吸的场所，不产生ATP与O2，B错误；③为线粒体内膜，其上发生有氧呼吸的第三阶段，即【H】与O2结合生成水，D正确。
4.（2018·山东淄博期末）如图所示为某绿色植物细胞内部分物质的代谢过程，下列相关叙述正确的是（）
A.图解中的①②两种物质分别是H2O和O2
B.图解中（一）、（二）阶段产生【H】的场所都是线粒体
C.图解中（三）阶段产生的H2O中的H最终都来自葡萄糖
D.图解中（二）、（三）阶段产生的能量一样多
答案A
解析根据有氧呼吸第二阶段是丙酮酸和水反应生成CO2和【H】，可以推知①为H2O，根据有氧呼吸第三阶段是O2和【H】反应生成水，可以推知②为O2，A正确；图解中（一）阶段是有氧呼吸的第一阶段，发生在细胞质基质中，（二）阶段是有氧呼吸的第二阶段，发生在线粒体基质中，B错误；图解中（三）阶段产生的水中的H最终来自葡萄糖和反应物水，C错误；图解中（二）、（三）阶段产生的能量不一样，前者少，后者多，D错误。
5.（2019·四川绵阳中学高一检测）在有氧呼吸的反应阶段中，下列一定不在线粒体中进行的是（）
A.【H】经过一系列的化学反应与氧结合生成水
B.C6H12O6分解为丙酮酸和【H】
C.丙酮酸分解为CO2和【H】
D.ADP与磷酸反应生成ATP
答案B
解析有氧呼吸的第一阶段是将葡萄糖分解为丙酮酸和【H】，该过程是在细胞质基质中进行的。
6.如图是有氧呼吸过程的图解，请据图回答下列问题：
（1）有氧呼吸的总反应式为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（2）有氧呼吸的过程十分复杂，可以分为＿＿＿＿个阶段，其中【H】和氧气结合的是第＿＿＿＿阶段。
（3）在有氧呼吸过程中，释放出大量能量的是第＿＿＿＿＿＿阶段，反应的场所是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（4）图中②③分别是＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿。
答案（1）C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量（2）三三（3）三线粒体内膜（4）H2OCO2
题组一探究酵母菌细胞呼吸的方式
1.（2019·汕头高一检测）下列有关“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验的叙述，正确的是（）
A.隔绝O2的一组产生的CO2量远大于通入O2的一组
B.葡萄糖培养液煮沸的目的是杀灭微生物并去除培养液中的O2
C.可以用溴麝香草酚蓝水溶液检测无氧呼吸的产物——酒精
D.可以通过是否产生CO2来判断酵母菌细胞呼吸的方式
答案B
解析隔绝O2的一组（即无氧呼吸）产生的CO2量远小于通入O2的一组（即有氧呼吸），A错误；实验中葡萄糖培养液在加入前先要煮沸再冷却，煮沸的主要目的是去除培养液中的溶解氧，并杀灭杂菌，B正确；检测酒精应使用酸性重铬酸钾溶液，溴麝香草酚蓝水溶液用于检测CO2，C错误；酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸都能产生CO2，故不能通过是否产生CO2来判断酵母菌细胞呼吸的方式，D错误。
2.（2018·广东佛山一中高一上段测）酵母菌是高中生物实验中常用的实验材料。以下是某生物兴趣小组以酵母菌为材料开展的相关实验研究装置，下列说法不正确的是（）
A.选用A、B、C装置探究酵母菌有氧呼吸方式时的装置顺序是C→A→B
B.探究酵母菌有氧呼吸方式时，设置10％的NAOH溶液的作用是吸收空气中的CO2，以排除其对实验结果的干扰
C.利用E装置探究酵母菌呼吸类型，若在实验过程中液滴向左移（不考虑环境因素的影响），则说明此装置中酵母菌发生了有氧呼吸
D.探究酵母菌无氧呼吸方式时，D瓶需放置一段时间后再连接B瓶，目的是让酵母菌充分繁殖
答案D
解析探究酵母菌的有氧呼吸方式，需连接装置C→A→B，10％的NAOH溶液可吸收空气中的CO2，以排除其对实验结果的干扰；澄清石灰水可检测有氧呼吸的产物CO2，A、B正确；E装置中，NAOH溶液会吸收锥形瓶中的CO2，若红色液滴左移，说明有O2消耗，酵母菌进行了有氧呼吸，C正确；探究酵母菌无氧呼吸方式时，D瓶需放置一段时间后再连接B瓶，目的是消耗瓶中的O2，以保证实验时酵母菌只进行无氧呼吸，D错误。
3.（2018·福建福州一中月考）下列有关“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验的说法，不正确的是（）
A.酵母菌常被用作研究细胞呼吸的实验材料，其主要原因是酵母菌属于兼性厌氧微生物
B.在有氧呼吸的装置中，可将空气直接通入含有酵母菌培养液的锥形瓶中
C.酵母菌通过细胞呼吸产生的CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄
D.在酸性条件下，橙色的重铬酸钾溶液能与酵母菌通过细胞呼吸产生的酒精反应变成灰绿色
答案B
解析为保证装置中的CO2全部来自酵母菌的细胞呼吸，应首先将空气通入NAOH溶液，以排除空气中的CO2对实验结果的干扰，B项错误。
4.如图是探究酵母菌细胞呼吸类型的装置，如果装置一中红色液滴向左移，装置二中红色液滴向右移，证明酵母菌（）
A.只进行有氧呼吸 B.只进行无氧呼吸
C.可能死亡 D.既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸
答案D
解析装置一中NAOH溶液可以吸收装置内的CO2，则装置内气体变化只是由O2体积变化引起的；装置二中蒸馏水对气体变化没有影响，则装置内气体变化是由O2、CO2体积变化共同引起的。只进行有氧呼吸时，放出CO2体积等于消耗O2体积，则装置一中液滴左移，装置二中液滴不移，A项错误；只进行无氧呼吸时，不消耗O2、放出CO2，则装置一中液滴不移动，装置二中液滴右移，B项错误；若酵母菌死亡，则装置一和装置二中的液滴均不移动，C项错误；有氧呼吸和无氧呼吸同时存在时，消耗O2、放出CO2，但是放出CO2体积大于消耗O2体积，则装置一中液滴左移，装置二中液滴右移，D项正确。
5.（2019·西宁高一检测）如图为某生物小组探究酵母菌细胞呼吸方式的实验设计装置。下列叙述正确的是（）
A.实验自变量为温度
B.乙、丙两试管中液体应煮沸冷却除去O2
C.气泵泵入的气体应先除去O2
D.实验自变量为O2的有无
答案D
解析根据题意和图示可知，甲装置是探究酵母菌有氧呼吸的实验装置，其中澄清石灰水用于检测有氧呼吸产生的CO2；丙装置中的石蜡油具有隔绝空气的作用，所以该装置是探究酵母菌无氧呼吸的实验装置，其中的澄清石灰水用于检测无氧呼吸产生的CO2。本实验为探究酵母菌的呼吸方式，自变量为氧气的有无，A错误；乙是验证酵母菌有氧呼吸方式的装置，需要O2，所以不需要除去O2，B错误；气泵泵入的气体应先除去CO2，C错误；本实验探究酵母菌细胞呼吸的方式，自变量为O2的有无，D正确。
题组二有氧呼吸过程
6.（2018·江西南昌一中月考）有氧呼吸是绝大多数细胞进行呼吸的主要方式，下列关于有氧呼吸的叙述正确的是（）
A.有氧呼吸的每个阶段都生成ATP，第三阶段生成最少
B.有氧呼吸的每个阶段都有O2参与
C.【H】在第一、二、三阶段产生，作用是还原O2生成H2O
D.有氧呼吸过程中，有机物中的能量是经过一系列的反应逐步释放的
答案D
解析有氧呼吸中，有机物的能量是经过一系列的反应逐步释放的，第三阶段释放的能量最多，只有第三阶段有O2参与，【H】产生于第一、二阶段，作用于第三阶段。
7.（2019·南充高一检测）下列关于有氧呼吸过程的叙述中，错误的是（）
A.CO2产生于第二阶段
B.H2O产生于第三阶段
C.【H】产生于第一、二、三阶段
D.ATP产生于第一、二、三阶段
答案C
解析依据有氧呼吸的过程可知，【H】产生于第一、二阶段。
8.（2019·陕西西安质检）用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，18O的转移途径是（）
A.葡萄糖→丙酮酸→H2O
B.葡萄糖→丙酮酸→O2
C.葡萄糖→O2→H2O
D.葡萄糖→丙酮酸→CO2
答案D
解析在有氧呼吸的第一阶段，葡萄糖分解成丙酮酸和【H】，葡萄糖中的18O转移到丙酮酸中；在有氧呼吸的第二阶段，丙酮酸和水反应生成CO2和【H】，丙酮酸中的18O转移到CO2中。即葡萄糖中18O转移的途径是葡萄糖→丙酮酸→CO2，D正确。
9.向正在进行有氧呼吸的细胞悬液中加入甲、乙、丙、丁四种抑制剂，下列说法正确的是（）
A.若甲能抑制丙酮酸分解，则会使丙酮酸的消耗增加
B.若乙能抑制葡萄糖分解，则会使丙酮酸增加
C.若丙能抑制ATP的形成，则会使ADP的消耗增加
D.若丁能抑制【H】被氧化成水，则会使O2的消耗减少
答案D
10.一位学生将葡萄糖和酵母菌溶液放入一个保温瓶中，并用带有两个孔的塞子封口。下列判断正确的是（）
A.随着时间的推移，保温瓶内的温度将一直保持稳定不变
B.保温瓶中氧气的含量对酵母菌细胞呼吸的类型没有影响
C.该实验装置可用来测定酵母菌细胞呼吸释放热量速率的变化
D.锥形瓶中的指示剂应为酸碱指示剂，目的是检验酵母菌的细胞呼吸的类型
答案C
解析保温瓶内的温度将在一定范围内随着细胞呼吸的进行不断上升，A项错误；保温瓶中氧气的含量高时，酵母菌细胞进行有氧呼吸，氧气含量不高时，既进行有氧呼吸也进行无氧呼吸，当氧气含量为零时，只进行无氧呼吸，因此，氧气的含量对酵母菌细胞呼吸的类型有重要的影响，B项错误；该实验可用来测定酵母菌细胞呼吸释放的物质是二氧化碳和测定酵母菌细胞呼吸释放热量的变化的多少，因装置中装有温度计，可直接进行测量，C项正确；酵母菌无论进行有氧呼吸，还是进行无氧呼吸，都能释放CO2，都会使环境中的PH降低，故酸碱指示剂不能检验酵母菌的细胞呼吸的类型，D项错误。
11.（2018·海南中学期末）如图表示真核细胞细胞呼吸的过程，其中1～3代表有关生理过程，甲、乙代表有关物质。下列相关叙述正确的是（）
A.1和2过程分别发生在线粒体、细胞质基质中
B.1和2过程所参与的酶的种类相同
C.2和3过程都能产生大量ATP
D.甲、乙分别代表丙酮酸、【H】
答案D
解析题图表示真核细胞的有氧呼吸过程，1过程表示有氧呼吸第一阶段，在细胞质基质中进行，甲为丙酮酸，2过程表示有氧呼吸第二阶段，在线粒体基质中进行，产生少量能量，乙为【H】，3过程表示有氧呼吸第三阶段，在线粒体内膜上进行，能产生大量能量。1、2过程为不同的化学反应，所参与的酶的种类不同。
12.下图是测定植物细胞呼吸的装置。请据图回答问题：
（1）A瓶内NAOH的作用是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；B瓶内石灰水的作用是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；D瓶内石灰水的作用是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（2）为什么要用不透光的玻璃罩来罩住植物？＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（3）如果将植物换成萌发的种子，实验结果将怎样？＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
答案（1）吸收空气中的CO2检验CO2是否被完全吸收检验细胞呼吸是否产生CO2（2）防止植物进行光合作用干扰实验结果（3）实验效果与绿色植物相同
13.如图表示线粒体的亚显微结构示意图。请据图分析回答下列问题：
（1）线粒体由【7】＿＿＿＿＿＿＿＿和【】＿＿＿＿＿＿＿＿包被形成。其中后者向内腔折叠形成【】＿＿＿＿＿＿＿＿，从而扩大了＿＿＿＿＿＿＿＿的附着面积。
（2）线粒体是＿＿＿＿＿＿＿＿＿的主要场所，其中有关的酶分布在【6】＿＿＿＿＿＿＿＿和【1】＿＿＿＿＿＿＿＿中。
（3）线粒体广泛存在于＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿细胞中。从数量来看，＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿的细胞中往往含量较多；从分布来看，细胞内部＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿的部位往往分布的较多。
（4）不是所有的细胞都具有线粒体。在下列细胞中，没有线粒体的是＿＿＿＿＿＿＿＿，能够进行有氧呼吸的是＿＿＿＿＿＿＿＿。
A.乳酸菌 B.念珠藻
C.衣藻 D.变形虫
E.蛔虫 F.人的成熟红细胞
答案（1）外膜6内膜2嵴酶（2）有氧呼吸内膜基质（3）动植物新陈代谢旺盛新陈代谢旺盛（4）ABEFBCD
14.（2018·江苏泰州高一上期中）如图是有氧呼吸过程的图解，请据图回答：
（1）有氧呼吸是从＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿的氧化分解开始的，全过程分为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿个阶段。
（2）有氧呼吸的主要场所是＿＿＿＿＿＿＿＿＿；进入该场所的呼吸底物是＿＿＿＿＿＿＿＿＿；释放的CO2是在第＿＿＿＿＿阶段产生的；H2O是在第＿＿＿＿＿阶段形成的；产生能量最多的是第＿＿＿＿＿＿阶段。
（3）有氧呼吸中O2的作用是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
答案（1）葡萄糖三（2）线粒体丙酮酸二三三（3）与【H】结合生成H2O，产生大量的能量
解析有氧呼吸的过程主要分为三个阶段。第一阶段发生在细胞质基质中，1分子葡萄糖被氧化分解为2分子的丙酮酸，同时生成【H】和少量能量；第二阶段发生在线粒体基质中，丙酮酸和水被彻底分解产生CO2，同时生成【H】和少量能量；第三阶段发生在线粒体内膜上，【H】和O2结合生成H2O，同时产生大量能量。