学年高中生物 第四章 光合作用和细胞呼吸 第三节 细胞呼吸第1课时细胞呼吸.docx

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学年高中生物第四章光合作用和细胞呼吸第三节细胞呼吸第1课时细胞呼吸

第三节　细胞呼吸

第1课时　细胞呼吸产生能量和有氧呼吸的过程

目标导航

　1.结合教材P81，分析细胞呼吸和有机燃料燃烧产生能量过程的不同，理解细胞呼吸的本质。

2.结合教材P82，概述有氧呼吸的三个阶段，归纳有氧呼吸的反应式。

一、细胞呼吸产生能量（阅读P81）

1.概念：

细胞呼吸主要是指糖类、脂质和蛋白质等有机物在活细胞内氧化分解为二氧化碳或其他产物，释放出能量并生成ATP的过程。

2.特点：

有机物在温和的条件下被酶催化而氧化分解，能量逐步释放出来，没有剧烈的发光发热现象。

二、有氧呼吸（阅读P82）

1.概念：

有氧呼吸是指细胞在氧气的参与下，彻底氧化分解有机物，产生二氧化碳和水，同时释放大量能量的过程。

2.场所

有氧呼吸主要发生在线粒体内，填写下图各结构的名称。

3.条件

需要多种酶催化。

4.有氧呼吸的过程

5.总反应式

C6H12O6＋6H2O＋6O2

6CO2＋12H2O＋能量。

6.细胞有氧呼吸释放的能量一部分储存在ATP中，一部分以热能的形式散失掉。

7.有氧呼吸是大多数生物特别是人和高等动、植物获取能量的主要途径。

一、细胞呼吸产生的能量

1.细胞呼吸概念的理解

（1）发生场所：

活细胞内。

（2）分解底物：

糖类、脂质、蛋白质等有机物。

（3）呼吸产物：

CO2或其他产物。

（4）反应类型：

氧化分解。

（5）能量变化：

有机物中化学能释放，并生成ATP。

2.比较燃烧和细胞呼吸

比较项目

细胞呼吸

体外燃烧

相同

反应式

有机物＋氧气―→二氧化碳＋水＋能量

实质

氧化分解有机物释放能量

不同

条件

酶的催化

点燃

释放能量特点

逐步释放

快速连续释放

发光发热现象

没有剧烈发热、发光现象

有剧烈的发热、发光现象

1.燃烧的能量全部以热能形式释放，细胞呼吸的能量以什么形式释放？

答案　一部分以热能形式释放，一部分转移到ATP等高能化合物中储存起来。

2.同等质量的脂肪或C6H12O6，在体外燃烧和体内被彻底氧化分解释放的总能量是否相同？

答案　相同。

1.下列有关叙述，正确的是（　　）

A.细胞呼吸就是指糖类在活细胞内氧化分解的过程

B.细胞呼吸和汽油燃烧过程的实质是一样的

C.有机物经细胞呼吸和体外燃烧释放的能量是相同的

D.细胞呼吸和汽油燃烧释放能量的过程是相同的

问题导析

（1）细胞呼吸的底物包括糖类、脂质和蛋白质等有机物。

（2）细胞呼吸和汽油燃烧过程的实质都是有机物的氧化分解，释放能量。

（3）有机物在细胞内彻底的氧化分解，释放的总能量与在体外燃烧释放的能量是相同的，若在细胞内不彻底氧化分解，则释放出来的能量就较少。

（4）细胞呼吸释放的能量是逐步的，而汽油燃烧释放能量是剧烈的。

答案　B

一题多变

判断正误：

（1）细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解的过程。

（　　）

（2）呼吸作用不能够像燃料燃烧一样的剧烈。

（　　）

（3）细胞呼吸释放的能量全部以热能形式散失。

（　　）

答案　

（1）√　

（2）√　（3）×

二、有氧呼吸的过程

1.有氧呼吸的主要场所——线粒体

线粒体具有双层膜，[3]内膜向内腔折叠形成[2]嵴，大大增加膜的面积，线粒体内充满了液态的[4]基质，线粒体的内膜和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。

2.有氧呼吸三个阶段比较：

（以葡萄糖作底物为例）

阶段

具体过程

发生

场所

与氧的

关系

第一

阶段

C6H12O6

2C3H4O3（丙酮酸）＋4[H]＋少量能量

细胞质

基质

无关

第二

阶段

2C3H4O3＋6H2O

6CO2＋20[H]＋少量能量

线粒体

基质

无关

第三

阶段

24[H]＋6O2

12H2O＋大量能量

线粒体

内膜

必须

有氧

1.有氧呼吸的生成物CO2和H2O分别产生于有氧呼吸的第几阶段？

答案　CO2产生于第二阶段，H2O产生于第三阶段。

2.有氧呼吸的生成物CO2中的C和O分别来自哪里？

有氧呼吸的生成物H2O中的O从何而来？

答案　生成物CO2中的C来自葡萄糖；O来自葡萄糖和水。

生成物H2O中的O来自O2。

3.有氧呼吸过程中哪几个阶段有[H]产生？

它有何作用？

答案　有氧呼吸的第一、二阶段都有[H]产生，[H]用于第三阶段与氧气结合生成水，并释放出大量能量。

4.葡萄糖能否直接进入线粒体被分解？

试解释原因。

答案　不能。

因为葡萄糖的第一步分解发生在细胞质基质中，线粒体内没有分解葡萄糖的酶。

5.用18O标记大气中的O2，18O会出现在哪种物质中？

答案　先出现在H2O中，然后CO2中也会出现。

2.有氧呼吸全过程中的物质变化可分为三个阶段：

①C6H12O6→丙酮酸＋[H]；②丙酮酸＋H2O→CO2＋[H]；③[H]＋O2→H2O。

下列与此相关的叙述中，正确的是（　　）

A.第③阶段反应极易进行，无需酶的催化

B.第②阶段无ATP生成，第③阶段形成较多的ATP

C.第③阶段如果进行，需在有氧条件下

D.第①阶段也在线粒体中进行

问题导析

（1）有氧呼吸的三个阶段都需要酶的催化，有ATP产生。

（2）产生ATP最多的是第三阶段。

（3）有氧呼吸的第三阶段需在有氧条件下进行。

（4）第①阶段在细胞质基质中进行。

答案　C

一题多变

判断正误：

（1）有氧呼吸的过程中氧气参与连续氧化的过程。

（　　）

（2）有氧呼吸过程中产生大量ATP的阶段需要O2参与。

（　　）

（3）在线粒体基质中[H]与O2结合生成水。

（　　）

答案　

（1）×　

（2）√　（3）×

1.下列有关细胞呼吸的叙述中，错误的是（　　）

A.呼吸作用不能够像燃料燃烧一样的剧烈

B.细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解的过程

C.CO2是细胞呼吸的唯一代表性产物

D.ATP分子中高能磷酸键中能量的主要来源是细胞呼吸

答案　C

解析　细胞呼吸是所有生物都具有的一项重要的生命活动，是生物体内有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，最终生成CO2或其他产物，并且释放出能量的过程。

其实质就是有机物氧化分解释放能量的过程，释放出来的能量一部分以热能的形式散失，一部分转移到ATP等高能化合物中，为各项生命活动提供直接能源。

2.

在有氧呼吸的下列反应阶段中，不在线粒体中进行的只有（　　）

A.[H]传递给氧气生成水

B.C6H12O6分解为丙酮酸和[H]

C.丙酮酸分解为CO2和[H]

D.ADP与磷酸结合生成ATP

答案　B

解析　C6H12O6分解为丙酮酸和[H]在细胞质基质中进行。

3.水在细胞的生命活动中具有非常重要的生理功能，下面是有关叙述错误的是（　　）

A.丙酮酸彻底氧化分解生成CO2的过程需有水的参与

B.人体细胞有氧呼吸过程中水是产物但不是反应物

C.标记有氧呼吸消耗的氧气中的氧可在水中检测到

D.ATP转化成ADP的过程需要水

答案　B

解析　有氧呼吸第二阶段，丙酮酸与水反应，彻底氧化分解生成CO2与[H]，A正确；有氧呼吸过程中水是反应物也是产物，B错误；有氧呼吸消耗的氧气与氢结合产生水，C正确；ATP水解转化成ADP的过程需要水，D正确。

4.如图表示线粒体的亚显微结构示意图。

请据图分析回答：

（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.人的红细胞

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）ABE　BCD

基础巩固

1.细胞呼吸的实质是（　　）

A.分解有机物，储存能量

B.合成有机物，储存能量

C.分解有机物，释放能量

D.合成有机物，释放能量

答案　C

解析　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.有氧呼吸的主要场所是（　　）

①线粒体　②叶绿体　③细胞质基质

A.①②③B.①③

C.②③D.①

答案　D

解析　有氧呼吸的主要场所是线粒体。

3.有氧呼吸的反应底物有葡萄糖、O2和水，这三种物质参与有氧呼吸反应过程的阶段分别是（　　）

A.第一阶段、第一阶段、第一阶段

B.第一阶段、第二阶段、第二阶段

C.第一阶段、第二阶段、第三阶段

D.第一阶段、第三阶段、第二阶段

答案　D

解析　第一阶段是1分子葡萄糖分解成2分子丙酮酸和[H]，第二阶段是丙酮酸进入线粒体与水在酶的作用下分解生成二氧化碳和[H]，第三阶段是氧气与前两个阶段产生的[H]经过一系列反应生成H2O。

4.如图表示有氧呼吸的主要场所线粒体的结构示意图，有氧呼吸过程中CO2产生和水消耗的场所分别是（　　）

A.①②B.②②

C.②③D.③③

答案　D

解析　有氧呼吸第二阶段丙酮酸和水反应彻底分解为CO2，故CO2的产生和水消耗的场所均为③线粒体基质。

5.用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，18O转移的途径是（　　）

A.葡萄糖→丙酮酸→水

B.葡萄糖→丙酮酸→氧

C.葡萄糖→氧→水

D.葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳

答案　D

解析　在细胞质基质中，C6H12O6在酶的作用下分解为丙酮酸，丙酮酸进入线粒体彻底分解成CO2。

6.葡萄糖是细胞进行有氧呼吸最常利用的物质。

将一只实验小鼠放入含有放射性气体的容器内，18O2进入细胞后，最先出现放射性化合物的是（　　）

A.丙酮酸B.乳酸

C.二氧化碳D.水

答案　D

解析　有氧呼吸过程中氧参与的是第三阶段，进入线粒体中的氧气与前两个阶段产生的氢结合生成水，因此水中的氧来源于氧气，且有水的生成是有氧呼吸的一个重要特征。

二氧化碳中的氧来自于丙酮酸和第二阶段参与的水。

巩固提升

7.关于有氧呼吸的过程，以下叙述正确的是（　　）

A.全过程必须有氧参与，并且始终在线粒体中进行

B.第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸，产生大量的[H]和ATP

C.第二阶段是丙酮酸分解成CO2和H2O，产生少量的ATP

D.第三阶段是[H]和氧结合产生水，同时生成大量的ATP

答案　D

解析　有氧呼吸第一阶段在细胞质基质中进行，葡萄糖分解成丙酮酸，只产生少量的[H]和ATP；第二阶段在线粒体基质中进行，丙酮酸和水被彻底分解成CO2和大量的[H]，并产生少量的ATP；第三阶段在线粒体内膜上进行，[H]和氧结合产生水，同时生成大量的ATP。

8.如图表示有氧呼吸过程图解。

下列有关说法正确的是（　　）

A.①②③中数值最大的是①

B.产生①②的场所是线粒体

C.④代表的物质是氧气

D.乳酸菌能完成图示全过程

答案　C

解析　①②③表示的是有氧呼吸过程中释放出的能量，其中第三阶段[H]和氧气结合，释放的能量最多。

有氧呼吸第一阶段是在细胞质基质中进行的，第二、三阶段在线粒体中进行。

乳酸菌是厌氧型原核生物，没有线粒体，也不进行有氧呼吸。

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

解析　葡萄糖初步分解是在第一阶段，产物为丙酮酸；丙酮酸的消耗在第二阶段，分解产生二氧化碳；[H]的氧化在第三阶段，与O2结合生成水；三个阶段都有能量释放，能量转移给ADP生成ATP。

10.人体内C6H12O6彻底氧化分解释放出的能量中，大部分的去向是（　　）

A.以热能形式散失B.储存于ATP中

C.存在于线粒体中D.供生命活动利用

答案　A

解析　在细胞内，1mol的葡萄糖彻底氧化分解以后，释放出来的总能量是2870kJ，其中只有1161kJ转移至ATP的高能磷酸键上，其余部分（1709kJ）的能量就以热能的形式散失掉了。

11.下图是有氧呼吸过程的图解，据图回答下列问题。

（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ATP最多的是第________阶段。

（3）有氧呼吸中氧的作用是_______________________________________________

______________________________________________________________________，

写出有氧呼吸的总反应式：

_______________________________________________

______________________________________________________________________。

答案　

（1）葡萄糖　三

（2）线粒体　丙酮酸　二　三　三

（3）与氢结合生成水，同时生成大量的ATP

C6H12O6＋6H2O＋6O2

12H2O＋6CO2＋能量

解析　在有氧呼吸过程中，第一阶段发生在细胞质基质中，将1分子葡萄糖分解成2分子丙酮酸，脱下来少量[H]（4个[H]），释放少量能量，形成少量ATP；第二阶段发生在线粒体基质中，将丙酮酸彻底分解成CO2，消耗6分子水，脱下来20个[H]，释放少量能量，形成少量ATP；第三阶段发生在线粒体内膜上，前两个阶段脱下的[H]经过一系列反应，与O2结合形成12分子水，释放大量能量，形成大量ATP。

从上述过程可以看出，CO2产生于第二阶段，O2用于第三阶段的反应，水生成于第三阶段，释放能量最多的是第三阶段。

12.下图是绿色植物体内能量转换过程的示意图，其中①和②表示相应生理活动中的相应阶段，③表示相应的生理活动，请据图回答：

（1）图中①表示的阶段为______________。

图中②表示的阶段为________________，此过程发生的场所是在________________。

（2）图中③表示的生理活动为________________，该过程中产生的CO2是在第______________阶段形成的。

③过程中释放能量最多的阶段是第________________阶段

（3）细胞内的化学反应有些需要吸收能量，有些是释放能量的。

吸能反应一般与ATP的________________反应相联系，放能反应一般与ATP的____________反应相联系。

答案　

（1）光反应　暗反应　叶绿体基质

（2）有氧呼吸　二　三

（3）水解　合成

解析　

（1）分析示意图，①表示光能转换为活跃的化学能储存在ATP和[H]中，属于光反应阶段，发生在叶绿体的类囊体膜上；②表示ATP和[H]中活跃的化学能转换成稳定的化学能储存到葡萄糖中，属于暗反应阶段，发生叶绿体基质中。

（2）③表示葡萄糖有氧呼吸，CO2是在第二阶段形成的，丙酮酸和水生成了二氧化碳和[H]；释放能量最多的阶段是第三阶段。

（3）吸能反应一般与ATP的水解反应相联系，放能反应一般与ATP的合成反应相联系。

走进高考

13.（2014·天津卷，2）下图是细胞中糖类合成与分解过程示意图。

下列叙述正确的是（　　）

A.过程①只在线粒体中进行，过程②只在叶绿体中进行

B.过程①产生的能量全部储存在ATP中

C.过程②产生的（CH2O）中的氧全部来自H2O

D.过程①和②中均能产生[H]，二者还原的物质不同

答案　D

解析　过程①②分别是有氧呼吸、光合作用。

A项，在有线粒体的真核生物细胞中，过程①发生的场所是细胞质基质和线粒体，过程②只发生在叶绿体中。

而在原核细胞中，过程①②都发生在细胞质中。

B项，过程①通过有氧呼吸氧化分解有机物，释放的能量一部分以热能形式散失，一部分转移至ATP中。

C项，过程②产生的（CH2O）中的氧全部来自CO2，而不是来自H2O，H2O中的氧在光反应过程中通过水的光解产生O2。

D项，过程①的第一、二阶段产生的[H]，用于第三阶段还原O2，生成H2O；过程②通过光反应产生的[H]，用于暗反应还原C3，因此二者还原的物质不同。

14.（2012·江苏卷，23）下图表示细胞呼吸作用的过程，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（多选）（　　）

A.1和3都具有双层生物膜

B.1和2所含酶的种类不同

C.2和3分别都能产生大量ATP

D.甲、乙分别代表丙酮酸、[H]

答案　BD

解析　图中的1为细胞质基质，2为线粒体基质，3为线粒体内膜，甲为丙酮酸，乙为[H]。

有氧呼吸的第一、二阶段产生ATP较少，第三阶段能产生大量的ATP。