基础知识
1.呼吸作用(也叫细胞呼吸)
有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，最终生成二氧化碳或其它产物，释放出能量并生成ATP的过程。根据是否有氧参与分为：有氧呼吸和无氧呼吸。
2.有氧呼吸
细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用下，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放出大量能量，生成ATP的过程。
3.无氧呼吸
一般是指细胞在无氧的条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解为不彻底的氧化产物(酒精、CO2或乳酸)，同时释放出少量能量的过程。
4.发酵
①微生物(如：酵母菌、乳酸菌)的无氧呼吸。
②酒精发酵实例：酵母菌、苹果果实。
③乳酸发酵实例：乳酸菌、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚、动物骨骼肌细胞。
5.有氧呼吸与无氧呼吸的比较
呼吸方式：有氧呼吸、无氧呼吸
不同点：
场所：细胞质基质、线粒体基质、内膜;细胞质基质
条件：氧气、多种酶;无氧气参与、多种酶
物质变化：葡萄糖彻底分解，产生CO2和H2O;葡萄糖分解不彻底，生成乳酸或酒精等
能量变化：释放大量能量(1161kJ被利用，其余以热能散失)，形成大量ATP;释放少量能量，形成少量ATP
6.线粒体的结构：
双膜结构，内膜向内折叠成嵴(增大了内膜的面积)，嵴的周围充满了液态的基质，内膜和基质中都含有许多与呼吸作用有关的酶。
7.实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式
(1)实验原理
酵母菌是单细胞真菌属于兼性厌氧菌。进行有氧呼吸，产生水和CO2，无氧呼吸产生酒精和CO2。
CO 2 的检测方法：①CO2使澄清石灰水变浑浊。
②CO2使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。
酒精的检测：橙色的重铬酸钾溶液在酸性环境下与酒精发生反应，变成灰绿色。
(2)实验过程
注意：
①将装置甲连通橡皮球，让空气间断而持续地依次通过3个锥形瓶，既保证O2的充分供应，又使进入a瓶的空气先经过含NaOH溶液的锥形瓶，洗除空气中的CO2，保证第三个锥形瓶的澄清石灰水变混浊是由于酵母菌有氧呼吸产生CO2所致。
②装置乙中，b瓶应封门放置一段时间后，待酵母菌将b瓶中的氧消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶。
(3)实验结果
①CO2产生情况：a、b两组都有CO2的产生，但a组产生的CO2更多。
②酒精产生情况：a组没有酒精的产生，b组产生了酒精。
(4)实验结果所说明的问题
①a、b组都有CO2的产生说明了酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生活。
②从CO2产生的多少及有无酒精产生的情况，说明了酵母菌在有氧和无氧的条件下都能进行呼吸作用，但呼吸作用方式不同，所以酵母菌是种兼性厌氧型微生物。
③从a、b组的产物来看，说明了酵母菌进行有氧呼吸的产物有CO2(还有水);无氧呼吸的产物有CO2和酒精。
(5)对照实验与对比实验
①概念
对比实验：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。
对照实验：除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验叫做对照实验。一般设置实验组和对照组，遵循单一变量原则。
②区别
对照实验：有对照组，单一变量，有检验标准，可以预测实验结果。
对比实验：无对照组只有实验组，多个变量，无检验标准，实验结果事先未知。
8.影响呼吸速率的外界因素
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①温度：温度通过影响细胞内与呼吸作用有关的酶的活性来影响细胞的呼吸作用。温度过低或过高都会影响细胞正常的呼吸作用。在一定温度范围内，温度越低，细胞呼吸越弱;温度越高，细胞呼吸越强。
②氧气：氧气充足，则无氧呼吸将受抑制;氧气不足，则有氧呼吸将会减弱或受抑制。
③水分：一般来说，细胞水分充足，呼吸作用将增强。但陆生植物根部如长时间受水浸没，根部缺氧，进行无氧呼吸，产生过多酒精，可使根部细胞坏死。
④CO 2 ：环境CO2浓度提高，将抑制细胞呼吸，可用此原理来贮藏水果和蔬菜。
9.呼吸作用的应用
①作物栽培时，要有适当措施保证根的正常呼吸，如疏松土壤等。
②粮油种子贮藏时，要风干、降温，降低氧气含量，则能抑制呼吸作用，减少有机物消耗。
③水果、蔬菜保鲜时，要低温或降低氧气含量及增加二氧化碳浓度，抑制呼吸作用。
④在酿酒时，先通气，让酵母菌进行有氧呼吸，使其数量增加;然后隔绝空气，使其发酵，产生酒精。
⑤在医学上，利用氧气驱蛔、抑制破伤风等厌氧型细菌的繁殖。
10.考点·助力
①体温的维持与细胞呼吸是怎样的关系?是否需要ATP水解供能?
人与鸟类和哺乳类维持体温的能量来源都是细胞呼吸。在这些生物的细胞呼吸过程中，葡萄糖等分子中稳定的化学能释放出来：除一部分储存在ATP中外，其余的则转化成热能，可以直接用于提升体温;ATP水解释放出的能量，除了维持各项生命活动外，有一部分也能转化成热能，用于提升体温。而维持体温的相对稳定，还需复杂的调节机制。
②呼吸作用与物质的燃烧有什么共同点?
两者的共同点是：都是物质的氧化分解过程;都能产生二氧化碳等产物，并且都释放出能量。
习题训练
1.下列关于有氧呼吸过程的叙述，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H2O，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，同时产生少量的[H]和ATP;第二阶段在线粒体基质中进行，丙酮酸和H2O彻底分解成CO2和[H]，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H2O，同时生成大量的ATP。
2.食品等保存的方法有很多，其原理不完全相同。下列哪项方法的原理与其他三项不同()
A.在地窖中保存蔬菜
B.鱼肉腌制保存
C.种子晒干保存
D.水果低温保存
答案：B
解析：A、C、D三项的原理是降低被保存物品的细胞呼吸强度，而B项是利用渗透作用原理杀死被保存物的细胞和微生物。
3.酵母菌在代谢中产生CO2的部位可能是()
A.细胞质基质
B.细胞质基质和线粒体基质
C.线粒体
D.细胞液
答案：B
解析：酵母菌无氧呼吸场所是细胞质基质;有氧呼吸第二阶段产生CO2场所是线粒体基质。
4.在呼吸作用过程中，若有CO2放出，则可以判断此过程()
A.一定是有氧呼吸
B.一定不是产生乳酸的无氧呼吸
C.一定不是产生酒精的无氧呼吸
D.一定是无氧呼吸
答案：B
解析：无氧呼吸产生酒精和CO2或乳酸，有氧呼吸的产物是CO2和H2O。
5.已知1 mol葡萄糖通过有氧呼吸释放的能量为2870 kJ，其中有1161 kJ的能量储存在ATP分子中(ATP分子中的一个高能磷酸键水解释放的能量为30.54 kJ/mol)。下列有关说法不正确的是()
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A.1 mol葡萄糖通过有氧呼吸可以产生19 mol ATP
B.有氧呼吸产生的ATP主要来自第三阶段
C.有氧呼吸产生的能量中约有40%可以被需能的生命活动所利用
D.有氧呼吸产生的能量大部分以热能的形式散失掉了
答案：A
解析：1 mol葡萄糖通过有氧呼吸释放的能量中有1161 kJ的能量储存在ATP中，ATP分子中的一个高能磷酸键水解释放的能量为30.54 kJ/mol，因此1 mol葡萄糖通过有氧呼吸可以生成1161÷30.54≈38 mol ATP;贮存在ATP中的能量是能直接被生命活动所利用的能量，这些能量所占的比例为1161÷2870≈40%，还有约60%的能量以热能的形式散失了。
6.1861年巴斯德发现，利用酵母菌酿酒的时候，如果发酵容器存在氧气，会导致酒精产生停止，这就是所谓的巴斯德效应。直接决定“巴斯德效应”发生与否的反应及其场所是()
A.酒精+O2→丙酮酸 细胞质基质
B.丙酮酸+O2→CO2 线粒体基质
C.[H]+O2→H2O 线粒体内膜
D.H2O→O2+[H] 类囊体膜
答案：C
解析：利用酵母菌酿酒时，如果有氧气存在，酵母菌就会进行有氧呼吸，在有氧呼吸的第三阶段，[H]与O2结合而产生水。
7.在人和植物体内都会发生的物质转化过程是()
①葡萄糖彻底氧化
②葡萄糖转化为乙醇
③葡萄糖脱水缩合
④葡萄糖分解为丙酮酸
A.①②③
B.②③④
C.①③④
D.①②④
答案：C
解析：在人和植物体内都能进行有氧呼吸，将葡萄糖彻底氧化分解，在分解过程中，第一步是将葡萄糖分解为丙酮酸。在缺氧条件下，人和植物体都能进行短暂的无氧呼吸，但是人无氧呼吸的产物是乳酸，而植物无氧呼吸的产物是酒精。植物和动物体的细胞内都能进行葡萄糖脱水缩合形成多糖的过程，植物体通过光合作用合成单糖再形成淀粉等多糖，人体在肌细胞和肝细胞内可将葡萄糖合成为糖原。故只有过程②在人体内不能发生。
8.葡萄糖的无氧分解过程中，选项中各产物出现的先后顺序正确的是()
①酒精
②CO2
③H2O
④ATP
⑤乳酸
⑥H+
⑦丙酮酸
A.⑥⑦⑤①
B.③②①⑤
C.④⑦②①
D.③④②⑤
答案：C
解析：本题考查葡萄糖无氧分解的过程，意在考查考生对所学知识的识记、理解能力。葡萄糖无氧分解的第一阶段形成丙酮酸、少量H+、少量ATP，第二阶段形成酒精和CO2或乳酸，没有H2O产生。
9.下列细胞中，其无氧呼吸过程会以乳酸为主要产物的是()
A.密闭塑料袋中苹果的细胞
B.用于制作酒精的酵母菌
C.剧烈奔跑时的马骨骼肌细胞
D.浇水过多的青菜根部细胞
答案：C
解析：本题考查不同生物无氧呼吸的产物，意在考查考生的识记应用能力。苹果、酵母菌无氧呼吸的产物是酒精和二氧化碳;剧烈奔跑时马骨骼肌细胞进行无氧呼吸可产生乳酸;浇水过多的青菜根细胞进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳。
10.下列有关细胞呼吸的叙述中正确的是()
A.可通过观察澄清石灰水是否变浑浊来判断酵母菌的呼吸方式
B.哺乳动物成熟的红细胞既能进行有氧呼吸，又能进行无氧呼吸
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C.在进行无氧呼吸时，动物细胞只能将葡萄糖分解成乳酸，植物细胞只能将葡萄糖分解成酒精和CO2
D.无论有氧呼吸还是无氧呼吸，释放的能量大部分都以热能的形式散失
答案：D
解析：本题考查细胞的呼吸方式，意在考查考生的分析判断能力，难度中等。酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都产生二氧化碳，可使澄清的石灰水变浑浊;哺乳动物成熟的红细胞无线粒体，不能进行有氧呼吸，只进行无氧呼吸;甜菜的块茎、马铃薯的块根进行无氧呼吸可以产生乳酸;呼吸作用产生的能量绝大部分以热能形式散失，少部分储存在ATP中。
11.在人体细胞呼吸过程中，下列变化一定不发生在细胞质基质中的是()
A.丙酮酸的生成
B.丙酮酸的转化
C.乳酸的生成
D.CO2的生成
答案：D
解析：人体细胞有氧呼吸与无氧呼吸的第一阶段相同，都是在细胞质基质中生成丙酮酸;丙酮酸可在细胞质基质中被转化为乳酸或在线粒体内继续氧化分解生成CO2和水，因此CO2的生成一定不发生在人体的细胞质基质中。
12.在一定时间内，动物体内的CO2产生量与O2消耗量的比值称为呼吸商(RQ)，不同底物在完全氧化时的RQ不同，糖类、蛋白质和脂肪完全氧化的RQ分别是1、约0.8和约0.71，下列说法正确的是()
A.长时间饥饿的动物的RQ会先降低后增加
B.平静状态时动物的RQ一定等于1
C.剧烈运动时动物的RQ会变小
D.三种底物呼吸商不同的原因与C、H、O、N的比例有关
答案：A
解析：本题主要考查细胞呼吸的相关内容，意在考查考生的理解和分析能力，难度中等。长时间饥饿的动物，由于糖代谢供能不足，机体会先利用脂肪供能，再利用蛋白质，所以RQ会先降低后增加，A正确;平静状态下，动物进行有氧呼吸，若细胞呼吸底物不同，其RQ不一定为1，B错误;剧烈运动时，动物会进行无氧呼吸生成乳酸，不消耗氧气，也不生成二氧化碳，不影响RQ，C错误;糖和脂肪中不含N，其呼吸商的大小与C、H、O的比例有关，与N无关，D错误。
13.人的肌肉组织分为快肌纤维和慢肌纤维两种，快肌纤维几乎不含有线粒体，与短跑等剧烈运动有关;慢肌纤维与慢跑等有氧运动有关。下列叙述错误的是()
A.消耗等物质的量葡萄糖，快肌纤维比慢肌纤维产生的[H]少
B.两种肌纤维均可在细胞质基质中产生丙酮酸和ATP
C.短跑时快肌纤维无氧呼吸产生大量乳酸，故产生酸痛感觉
D.慢跑时慢肌纤维产生的ATP，主要来自线粒体基质
答案：D
解析：快肌纤维几乎不含线粒体，说明快肌纤维主要进行无氧呼吸，消耗等物质的量的葡萄糖，快肌纤维比慢肌纤维(进行有氧呼吸)产生的[H]少;有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段相同，都是葡萄糖在细胞质基质中产生丙酮酸和少量ATP、[H];短跑时快肌纤维进行无氧呼吸，从而产生大量乳酸，使人体产生酸痛感觉;有氧呼吸在第三阶段产生大量ATP，这一阶段发生在线粒体内膜上。
14.关于种子或食物储存的说法中，正确的是()
A.食品包装上的“胀袋勿食”是指微生物进行乳酸发酵产气
B.晒干后的种子在贮存时不进行细胞呼吸
C.可以采用低氧、零下低温和干燥的方法来保存水果
D.真空包装熟牛肉抑制了微生物的有氧呼吸
答案：D
解析：本题考查细胞呼吸的应用，意在考查考生运用所学知识解决生活中实际问题的能力，难度较小。微生物进行乳酸发酵的产物只有乳酸，没有气体类物质，A说法错误;晒干后的种子中自由水含量低，呼吸作用强度减弱，B说法错误;水果宜在低温、低氧和湿度适宜条件下贮藏，目的是降低细胞呼吸的速率，减少细胞内有机物的损耗，但不能保存在零下低温，C说法错误;真空包装的包装袋内没有氧气，抑制了微生物的有氧呼吸，D说法正确。
15.要检验绿色植物在细胞呼吸过程中放出CO2，以下哪一种实验条件是必要的()
A.要用一株叶子多的植物
B.要在黑暗条件下实验
C.把植物淹没在水中
D.用一株幼小植物
答案：B
解析：绿色植物的有氧呼吸过程中放出CO2，而植物的光合作用过程中要吸收CO2，要检验绿色植物在呼吸过程中放出CO2，就要想办法大大降低光合作用速率，以免细胞呼吸产生的CO2被光合作用吸收，影响检验效果。