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高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第3节 细胞呼吸的原理和应用精品学案
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这是一份高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第3节 细胞呼吸的原理和应用精品学案，共20页。
特别提醒：
①呼吸、呼吸运动和呼吸作用的作用不同：呼吸指机体与外界环境之间气体交换的过程；呼吸运动是呼吸肌收缩舒张引起胸廓节律性扩张与缩小的过程，是为肺与外界进行气体交换提供原动力的过程；呼吸作用是细胞内经过一系列的氧化分解，释放出能量的过程。
②呼吸、呼吸运动和呼吸作用的过程不同：呼吸的作用是吸入氧气呼出二氧化碳；呼吸运动是改善呼吸功能，促进血液循环，减轻心脏负担的一种运动；呼吸作用是在细胞内将有机物氧化分解并产生能量的化学过程。
知识点02 探究酵母菌细胞的呼吸方式
1.酵母菌作为实验材料的原因：酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧和无氧的条件下都能进行生存，属于兼性厌氧菌。
2.实验步骤
①酵母菌培养液配制：取20g新鲜的食用酵母菌，分成两等份，分别放入容量为500mL的锥形瓶A和锥形瓶B中。 分别向瓶中注入240 mL质量分数为5%的葡萄糖溶液。
②安装实验装置：
图中（甲）装置用来探究酵母菌的有氧呼吸，（乙）用来探究酵母菌的无氧呼吸。图中a表示接橡皮球（或气泵），b表示质量分数为10%的NaOH溶液，c表示澄清的石灰水，d表示澄清的石灰水。a的作用是给A锥形瓶提供氧气，b的作用是吸收通入空气中的二氧化碳，c的作用是吸收A锥形瓶产生的二氧化碳，d的作用是吸收B锥形瓶产生的二氧化碳。
③CO2检测：CO2可使澄清的石灰水变浑浊；也可使溴麝香草酚蓝溶液的颜色由蓝变绿再变黄。
④酒精检测：橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与酒精发生化学反应，变成灰绿色。
3.实验现象：甲乙两装置中澄清石灰水都变混浊，且甲装置中混浊程度高。取A锥形瓶酵母菌培养液的滤液2mL加入1号试管，取B锥形瓶酵母菌培养液的滤液2mL加入2号试管，向两只试管分别滴加0.5mL溶有0.1g的重铬酸钾的浓硫酸溶液并轻轻振荡，1号试管不变色，2号试管变灰绿色。
4.实验结论：酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸；在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生少量的二氧化碳和酒精。
特别提醒：该实验中有氧和无氧条件均是实验探究的内容，两组实验均为实验组，二者相互对照。实验不另设对照组，这样的实验称为对比实验。
知识点03 有氧呼吸
特别提醒：
①这里的[H]指还原型辅酶Ⅱ。
②有氧呼吸释放的能量绝大多数以热能形式散失，如1ml葡萄糖彻底氧化所释放的2870kJ的能量中，只有977.28kJ储存在ATP中，其余以热能形式散失。
知识点04 无氧呼吸
特别提醒：
①植物除甜菜块根、马铃薯块茎，玉米胚乳和胡萝卜叶无氧呼吸产物是乳酸外，无氧呼吸产物一般为酒精。
②从生物进化的角度看，原始地球的大气不含氧气。所以，那时候的生物的呼吸方式都为无氧呼吸。当蓝细菌等自养型生物出现以后，大气中有了氧气，才出现了有氧呼吸。可见，有氧呼吸是在无氧呼吸的基础上发展而成的。
③从能量供应角度看，有氧呼吸每分解1ml葡萄糖，可以释放2870kJ的能量。而无氧呼吸分解1ml葡萄糖，只能释放196.65kJ的能量。对于需氧型生物来说，生命活动所需要的能量，大部分由有氧呼吸提供，无氧呼吸所提供的能量无法满足维持生物生命活动的需要。所以，对于提供能量来说，有氧呼吸要优于无氧呼吸。
④从产物的角度看，有氧呼吸的终产物是二氧化碳和水，对生物体是无害的。而无氧呼吸的终产物是乳酸或酒精和二氧化碳。乳酸的形成，会使动物出现一些不良反应，如肌肉酸痛。乳酸过多还可能引起稳态的改变、乳酸中毒等。酒精对植物细胞有很强的毒害作用。所以，需氧型生物的无氧呼吸，基本上是为了帮助生物度过一些缺氧的不良环境，不能长时间地进行。所以，从终产物有无毒害这一角度看，有氧呼吸要优于无氧呼吸。
知识点05 细胞呼吸意义及细胞呼吸原理的应用
1.细胞呼吸除了能为生物体提供能量，还是生物体代谢的枢纽。在细胞呼吸过程中产生的中间产物，可转化为甘油、氨基酸等非糖物质；非糖物质代谢形成的某些产物与细胞呼吸中间产物相同，这些物质可以进一步形成葡萄糖。蛋白质、糖类和脂质的代谢，都可以通过细胞呼吸过程联系起来。
2.有氧呼吸原理的应用：利用淀粉、醋酸杆菌或谷氨酸棒状杆菌可以生产食醋或味精；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；及时松土有利于根系生长；稻田定期排水有利于根系有氧呼吸，防止幼根变黑、腐烂。
3.无氧呼吸原理的应用：包扎伤口应选用透气的敷料；破伤风芽孢杆菌可通过无氧呼吸进行大量繁殖，皮肤破损较深时，需清理伤口、注射破伤风抗毒血清等；在储藏果实、蔬菜时，往往需要采取降低温度、降低氧气含量等措施减弱果蔬的呼吸作用，以减少有机物的消耗。
特别提醒：
严格的无氧环境不有利于水果保鲜，是因为此条件下细胞无氧呼吸旺盛，消耗有机物多。
②粮食种子适宜在零上低温、低氧和干燥的环境中储藏。
知识点06 影响光合作用强度的因素
1.光合作用的强度就是指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。光合作用的强度还可以表示为植物在单位时间内消耗CO2的数量或制造O2的数量。
2.影响光合作用的因素包括水、光照强度、CO2浓度、温度及无机营养等。
知识点07 探究环境因素对光合作用的影响
1.实验原理：利用真空渗水法排出叶片细胞间隙中的气体，使其沉入水中。在光合作用的过程中植物吸收CO2并排出O2，产生O2的多少与光合作用的强度密切相关，O2溶解度很小，积累在细胞间隙从而使叶片上浮。因此可依据一定时间内叶片上浮的数量，来比较光合作用的强弱。
2.实验步骤：①取生长旺盛的绿叶，用直径为0.6cm 的打孔器打出圆形小叶片30片（避开大的叶脉）。
②将圆形小叶片置于注射器内。注射器内吸入清水，待排出注射器内残留的空气后，用手指堵住注射器前端的小孔并缓慢地拉动活塞，使圆形小叶片内的气体溢出。这一步骤可能需要重复2〜3次。处理过的小叶片因为细胞间隙充满了水，所以全部沉到水底。
③将处理过的圆形小叶片，放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用。
④取3只小烧杯，分别倒入富含CO2 的清水
⑤向3只小烧杯中各放入10片圆形小叶片，然后分别置于强、中、弱三种光照下。实验中，可用5 W的LED灯作为光源, 利用小烧杯与光源的距离来调节光照强度。
⑥观察并记录同一时间段内各实验装置中圆形小叶片浮起的数量。
知识点08 化能合成作用
自然界中存在某些种类的细菌，细胞内没有叶绿素，不能进行光合作用，但能利用体外环境中某些无机物氧化时释放的能量来制造有机物，这一过程就称为化能合成作用。生活在土壤中的硝化细菌，能够利用氨（NH3）氧化为亚硝酸（HNO2）和亚硝酸（HNO2）氧化为硝酸（HNO3）所释放的能量，将CO2和H2O合成糖类，维持自身的生命活动。
拓展知识
考法01 酵母菌
1.酵母菌是一类以出芽生殖或分裂生殖来进行无性繁殖的单细胞真菌的通称，以与霉菌区分开。主要分布在含糖质较高的偏酸性环境，如各种水果的表皮、发酵的果汁、蔬菜、花蜜、植物叶面、菜园果园土壤和酒曲中。
2.酵母菌在有氧和无氧的环境中都能生长，即酵母菌是兼性厌氧菌，在有氧的情况下，它把糖分解成二氧化碳和水，在有氧存在时，酵母菌生长较快。在缺氧的情况下，酵母菌把糖分解成酒精和二氧化碳。
3.酵母菌具有真正细胞核，由多孔核膜包裹。在相差显微镜可观察到细胞核，对固定的酵母细胞进行染色，还可观察到核内的染色体(其数目因种而不同)。酵母菌具有液泡，液泡的功能可能是起着营养物和水解酶类的贮藏库的作用，同时还有调节渗透压的功能。
特别提醒：酵母菌线粒体在有氧条件下，外形呈杆状或球状，内膜经折叠后形成嵴，其上富含参与电子传递和氧化磷酸化的酶，能进行有氧呼吸；在缺氧条件下只能形成无嵴的简单线粒体，不能进行有氧呼吸。
【典例1】下列有关酵母菌的叙述中，不正确的是（ ）
A．酵母菌与乳酸菌最主要区别是具有细胞核
B．酵母菌在有氧和无氧条件下都能产生CO2
C．酵母菌主要分布在含糖较高的偏酸性环境
D．酵母菌主要以出芽生殖方式进行有性生殖
【答案】D
【解析】酵母菌是真菌属于真核生物，乳酸菌是细菌属于原核生物，酵母菌与乳酸菌最主要区别是具有细胞核，A正确；酵母菌在有氧和无氧的环境中都能生长，即酵母菌是兼性厌氧菌，在有氧的情况下，它把糖分解成二氧化碳和水，在有氧存在时，酵母菌生长较快。在缺氧的情况下，酵母菌把糖分解成酒精和二氧化碳，B正确；主要分布在含糖质较高的偏酸性环境，如各种水果的表皮、发酵的果汁、蔬菜、花蜜、植物叶面、菜园果园土壤和酒曲中，C正确；酵母菌是一类以出芽生殖或分裂生殖来进行无性繁殖的单细胞真菌的通称，出芽生殖属于无性生殖，D不正确。
考法02 探究酵母菌细胞呼吸的方式
1.实验中空气在进入A锥形瓶前要先通过10%的NaOH溶液，再进入酵母菌培养液中。其目的适合用10%的NaOH溶液吸收空气中的CO2，以保证用于检测产物的锥形瓶中澄清石灰水变浑浊是由酵母菌有氧呼吸产生的CO2导致的。
2.用于探究无氧呼吸的装置，之所以要将锥形瓶B的培养液封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，目的是让酵母菌将锥形瓶中的氧气消耗完毕后再进行检测，以确保通入澄清石灰水中的CO2是由无氧呼吸产生的。
3.对酵母菌培养液中的葡萄糖溶液之所以要先煮沸再冷却后才加入锥形瓶，原因是加热煮沸能杀死葡萄糖溶液中的细菌排除其他微生物对实验结果的影响，且可排出溶液中的O2；后冷却的原因是若不冷却直接加入，温度过高会将酵母菌杀死。
特别提醒：实验设计需遵循对照原则。此实验为对比实验，对比实验不设对照组，而是通过有氧和无氧条件下的两个实验组相互对比得出实验结论。
【典例2】下图为“探究酵母菌的呼吸方式”的实验装置，下列有关叙述，正确的是( )
A．该实验需设置有氧和无氧两种条件的对比实验，其中乙组作为对照组
B．若向b瓶和d瓶中加入酸性重铬酸钾溶液，则d瓶内的溶液会变黄
C．可根据溴麝香草酚蓝水溶液变黄的时间长短，来检测CO2的产生速率
D．若c瓶和e瓶中溶液都变浑浊，不能据此判断酵母菌的呼吸方式
【答案】C
【解析】该对比实验两组都未知实验结果，都是实验组，故A错；d瓶进行无氧呼吸，生成酒精，在酸性条件下与重铬酸钾溶液反应变成灰绿色，而b瓶进行有氧呼吸，不生成酒精，无灰绿色出现，故B错；b瓶进行有氧呼吸，产生二氧化碳速率较快，溴麝香草酚蓝水溶液变黄的时间较短，石灰水变浑浊较快(浑浊量较大)；d瓶进行无氧呼吸，产生二氧化碳速率较慢，溴麝香草酚蓝水溶液变黄的时间较长，石灰水变浑浊较慢(浑浊量较小)，故C正确，D错。
考法03 细胞呼吸的场所与过程
1.有氧呼吸与无氧呼吸比较
2.呼吸中[H]和ATP的来源与去向
3.有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸各物质间的关系比(以葡萄糖为呼吸底物)
①有氧呼吸中葡萄糖∶O2∶CO2＝1∶6∶6。
②产生酒精的无氧呼吸中葡萄糖∶CO2∶酒精＝1∶2∶2。
③消耗等量的葡萄糖时，产生酒精的无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2摩尔数之比为1∶3。
④消耗等量的葡萄糖时，有氧呼吸消耗的O2摩尔数与有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸产生CO2摩尔数之和的比为3∶4。
【典例1】比利时科研人员联手全球最大的巧克力制造商Barry Callebaut培育出一种混合酵母菌，它能让可可豆发酵出气味更香、味道更佳的巧克力。如图所示为细胞内部分物质代谢过程示意图，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ表示过程，M、N、P代表物质，其中的一个生理过程不可能在酵母菌细胞内发生。下列说法不正确的是（ ）
A．图中的过程Ⅳ不可能在酵母菌细胞内发生，因为缺少相应的酶
B．当氧气充足时，酵母菌细胞内过程Ⅰ被抑制，过程Ⅱ、Ⅴ加强
C．图中可以产生[H]和ATP的过程有Ⅲ、Ⅴ，可以产生ATP的过程有Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ
D．过程Ⅱ中消耗的[H]最终都来自葡萄糖
【答案】D
【解析】IV为生成乳酸的无氧呼吸第二阶段，该过程不可能在酵母菌细胞内发生，因为缺少相应的酶，A正确；I为生成酒精的无氧呼吸第二阶段，当氧气充足时，酵母菌细胞内过程Ⅰ被抑制，过程Ⅱ（有氧你呼吸第三阶段）和Ⅴ（有氧呼吸第二阶段）加强，B正确；图中可以产生[H]和ATP的过程有Ⅲ（呼吸作用第一阶段）和Ⅴ（有氧呼吸第二阶段），可以产生ATP的过程有Ⅱ（有氧呼吸第三阶段）、Ⅲ（呼吸作用第一阶段）和Ⅴ（氧呼吸第二阶段），C正确；过程Ⅱ有氧呼吸第三阶段中消耗的[H]最终来自葡萄糖和水，D错误。
考法04 细胞呼吸类型的判断
1.通过反应物和产物判断细胞呼吸的类型
①有O2消耗或有H2O生成的细胞呼吸一定是有氧呼吸，但有CO2生成的细胞呼吸不一定是有氧呼吸。
②无O2消耗或有酒精或乳酸生成的细胞呼吸一定是无氧呼吸。
2.通过物质的量的关系判断细胞呼吸的类型
①不消耗O2，释放CO2⇒只进行产生酒精的无氧呼吸。
②无CO2释放⇒只进行无氧呼吸产生乳酸。
③CO2释放量等于O2的吸收量⇒只进行有氧呼吸或同时进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸。
④CO2释放量大于O2的吸收量⇒既进行有氧呼吸，又进行产生酒精的无氧呼吸；多余的CO2来自产生酒精的无氧呼吸。
⑤酒精产生量等于CO2释放量⇒只进行产生酒精的无氧呼吸。
⑥酒精产生量小于CO2释放量⇒既进行有氧呼吸，又进行产生酒精的无氧呼吸；多余的CO2来自有氧呼吸。
3.通过反应场所判断有氧呼吸和无氧呼吸
①真核生物需要线粒体参与的细胞呼吸是有氧呼吸。
②真核生物不需要线粒体参与的细胞呼吸是无氧呼吸。
【典例2】若酵母菌呼吸消耗的O2与释放CO2的量如图所示，图中四种状态下，有氧呼吸消耗葡萄糖与无氧呼吸消耗葡萄糖的量的比值，正确的是( )
A．甲，1/5 B．乙，1/3 C．丙，2/3 D．丁，2/3
【答案】C
【解析】酵母菌有氧呼吸分解1分子葡萄糖，消耗6分子O2，产生6分子CO2；无氧呼吸分解1分子葡萄糖，不消耗O2，产生2分子CO2。甲状态下，有氧呼吸消耗的葡萄糖量为1/6，无氧呼吸消耗的葡萄糖量为(6－1)/2＝5/2，故有氧呼吸消耗葡萄糖与无氧呼吸消耗葡萄糖的量的比值为1/15；同理，可求出乙、丙状态下的比值依次为1/6、2/3，丁状态下只进行有氧呼吸，C正确。
【名师提醒】①原核生物没有线粒体，但很多原核生物都能进行有氧呼吸。原因是什么？有氧呼吸能否进行不取决于有无线粒体，而取决于有无有氧呼吸的酶系统。如大肠杆菌是兼性厌氧菌，在有氧状态下，利用细胞膜和细胞质的酶系统进行有氧呼吸；在无氧状态下，利用细胞质中的无氧呼吸酶系统进行无氧呼吸。还有很多原核生物是专性好氧细菌，如硝化细菌等自养细菌、醋酸杆菌、枯草杆菌、结核杆菌、固氮菌等。好氧型细菌有氧呼吸的第一个阶段也是在细胞质基质中进行的，产生的丙酮酸同样通过有氧呼吸的第二、第三阶段(即三羧酸循环)，被彻底氧化成CO2和水，同时释放大量能量。这些原核生物的有氧呼吸的酶系统存在于细胞膜上，原核生物有氧呼吸的第二、第三阶段在细胞膜上进行。
②将葡萄糖加入分离出的线粒体提取物中，是不能产生CO2和H2O的。因为有氧呼吸的第一阶段是在细胞质基质中进行的，线粒体内没有分解葡萄糖的酶系统。因此，将葡萄糖加入分离出的线粒体提取物中，将没有反应发生。
考法05 影响细胞呼吸的因素
1.内部因素对细胞呼吸的影响
2.外部因素对呼吸速率的影响
【典例3】研究人员探究温度对密闭罐中水蜜桃果肉细胞呼吸速率的影响，结果如图所示。下列叙述正确的是( )
A．20 h内，果肉细胞产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体
B．50 h后，30 ℃条件下果肉细胞没有消耗O2，密闭罐中CO2浓度会增加
C．50 h后，30 ℃的有氧呼吸速率比2 ℃和15 ℃慢，是因为温度高使酶活性降低
D．实验结果说明温度越高，果肉细胞有氧呼吸速率越大
【答案】B
【解析】果肉细胞不能进行光合作用，其产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体，A项错误；50 h后，30 ℃条件下果肉细胞没有消耗O2，是由于此温度条件下酶的活性较高，有氧呼吸已将O2消耗殆尽，以后仅进行无氧呼吸，故密闭罐中CO2浓度会增加，B项正确，C项错误；由于酶具有最适温度，若超过最适温度，有氧呼吸速率会降低，D项错误。
考法06 植物组织细胞呼吸速率的测定
1.测定原理：细胞呼吸速率常用CO2释放量或O2吸收量来表示，一般利用U形管液面变化来判定或通过玻璃管液滴的移动进行测定，装置如下所示。由于细胞呼吸时既产生CO2又消耗O2，前者可引起装置内气压升高，而后者则引起装置内气压下降，为便于测定真实呼吸情况，应只测其中一种气体变化情况。为此，测定过程中，往往用NaOH或KOH吸收掉细胞呼吸所产生的CO2，所以单位时间内着色液向左移动的距离即O2的吸收速率，可用来表示呼吸速率。对照组将NaOH或KOH替换为蒸馏水即可。
注意：种子发芽所消耗的有机物种类不同，着色液的移动情况不同：
糖类：CO2释放量=O2吸收量
脂肪：CO2释放量＜O2吸收量
蛋白质：CO2释放量＜O2吸收量
2.物理误差的校正
①如果实验材料是绿色植物，整个装置应遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。
②如果实验材料是种子，为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应对装置及所测种子进行消毒处理。
③为防止气压、温度等物理膨胀因素所引起的误差，应设置对照实验，将所测的生物材料灭活（如将种子煮熟），其他条件均不变。
【典例4】下面三个装置可用于研究萌发的种子的呼吸作用的方式及其产物，下列有关分析不正确的是( )
A．甲装置可用于探究呼吸作用是否产生热量
B．乙装置有色液滴向左移动，说明种子萌发只进行有氧呼吸
C．丙装置可用于探究萌发的种子的呼吸作用是否产生CO2
D．三个装置中的种子都必须进行消毒处理，都需要设置对照实验
【答案】B
【解析】甲装置中有温度计，可用于探究呼吸作用是否产生热量，A正确；乙装置中NaOH溶液可吸收种子呼吸产生的CO2，有色液滴左移的距离代表细胞呼吸消耗的O2量，因此该装置可用于探究萌发的种子是否进行了有氧呼吸，该装置无法证明种子萌发是否进行无氧呼吸，B错误；丙装置中澄清的石灰水可检测CO2，因此该装置可用于探究萌发的种子的呼吸作用是否产生CO2，C正确；种子未进行消毒处理，附着在种子表面的微生物进行的细胞呼吸会对实验结果产生干扰，实验过程中的其他无关变量也会影响实验结果，所以三个装置中的种子都必须进行消毒处理，都需要设置对照实验，D正确。
考法07 光照强度对光合作用的影响
光是绿色植物光合作用的能量来源，光照强度直接影响光合速率。
1.原理：光直接影响光反应阶段，制约NADPH和ATP的生成，进而制约暗反应阶段。光照强度通过影响植物的光反应进而影响光合速率。光照强度增加，光反应速度加快，产生的ATP和NADPH增多，使暗反应中还原过程加快，从而使光合作用产物增加。
2.在一定范围内，光合速率随光照强度的增强而加快，但光照强度增加到一定强度时，光合速率不再加快，甚至降低(细胞灼伤)。绿色植物光照强度对光合作用强度影响曲线如下图所示：
①曲线分析
②总光合与净光合的判定方法：a.在坐标曲线中，当光照强度为0时，CO2吸收值为0，则为总光合，若是负值则为净光合。
b.若所给数值为有光条件下绿色植物的测定值，则为净光合。C.固定CO2的量、产生O2的量或制造有机物的量表示的是总光合；吸收CO2的量、减少CO2的量、释放O2的量、增加O2的量或积累有机物的量表示的是净光合。
③坐标曲线中关键点移动的分析：
a若呼吸速率基本不变，条件的改变使光合速率下降时，光补偿点应右移，光饱和点应左移；若呼吸速率基本不变，条件的改变使光合速率升高时，光补偿点应左移，光饱和点应右移。
b.阴生植物与阳生植物相比，光补偿点和饱和点都相应向左移动。
3.应用：①增加光照强度促进光合作用：温室中适当增强光照强度以提高作物的光合作用强度。如阴雨天适当补充光照，及时对大棚除霜消雾。
②依据植物的特点合理利用光能：阴生植物光补偿点和光饱和点均较阳生植物低，可采用阴生植物与阳生植物间作的方式以合理利用光能。间作套种时应注意农作物的种类搭配、林带树种的配置。
【典例1】如图表示光照下叶肉细胞中A、B两种细胞器间的气体交换。下列叙述正确的是（ ）
A．黑暗条件下A不能产生CO2
B．A能产生ATP，B不能产生ATP
C．植物正常生长时，B产生的O2全部被A利用
D．白天适当升温，夜晚适当降温能增加农作物的产量
【答案】D
【解析】根据图中光照下叶肉细胞中A、B两种细胞器间的气体交换，可以判断出A是线粒体、B是叶绿体。线粒体是真核细胞主要细胞器（动植物都有），机能旺盛的含量多。程粒状、棒状，具有双膜结构，内膜向内突起形成“嵴”，内膜基质和基粒上有与有氧呼吸有关的酶，是有氧呼吸第二、三阶段的场所，生命体95%的能量来自线粒体，又叫“动力工厂”．含少量的DNA、RNA。叶绿体：只存在于植物的绿色细胞中．扁平的椭球形或球形，双层膜结构．基粒上有色素，基质和基粒中含有与光合作用有关的酶，是光合作用的场所。含少量的DNA、RNA。A是线粒体、B是叶绿体。黑暗条件下，不能发生光合作用，只能进行呼吸作用，B的生理功能将停止，A的生理功能继续进行，所以能继续产生CO2，A错误；A是线粒体、B是叶绿体，两者都可以产生ATP，B错误；当光合作用强度大于呼吸作用强度时，植物才可以正常生长，B结构产生的O2被A结构全部利用以外，还有剩余的被排出细胞外，C错误；夜间适当降温，与呼吸作用有关的酶的活性降低，呼吸作用强度减弱，即能降低A结构的生理功能；白天适当升温，由于有光照和与光合作用有关的酶活性升高，B结构的生理功能提高比A结构更明显，故白天适当升温，夜晚适当降温能增加农作物的产量，D正确。
考法08 CO2浓度、温度、水分和矿物质对光合作用的影响
1.CO2浓度对光合作用的影响及应用
CO2影响暗反应阶段，制约C3化合物的形成，进而影响（CH2O）的形成。在一定范围内，光合速率随CO2浓度升高而加快，但CO2浓度升高到一定强度时，光合速率不再加快，甚至降低。CO2浓度对光合作用强度影响曲线如下图所示：
①曲线分析：图1中A点表示CO2补偿点，即光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度，图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。B和B′点都表示CO2饱和点。
②应用：a．大田生产：应“正其行，通其风”或增施农家肥等增大CO2浓度，提高光合速率。
b．温室栽培：人工增加CO2、增施农家肥或与动物圈舍连通等等增大CO2浓度，提高光合速率。
2.温度对光合作用的影响及应用
光合作用是多种酶催化的生理过程。温度通过影响酶的活性影响光合作用强度，在一定范围内，光合速率随温度升高而加快，但温度升高到一定强度时，光合速率不再加快，反而降低。当温度高于光合作用的最适温度时，光合速率明显地表现出随温度上升而下降，这是由于高温引起催化暗反应的有关酶钝化、变性甚至遭到破坏，同时高温还会导致叶绿体结构发生变化和受损；高温加剧植物的呼吸作用，而且使二氧化碳溶解度的下降超过氧溶解度的下降，结果利于光呼吸而不利于光合作用；在高温下，叶子的蒸腾速率增高，叶子失水严重，造成气孔关闭，使二氧化碳供应不足，这些因素的共同作用，必然导致光合速率急剧下降。当温度上升到热限温度，净光合速率便降为零，如果温度继续上升，叶片会因严重失水而萎蔫，甚至干枯死亡。温度对光合作用强度影响曲线如下图所示：
应用：a．白天：适当提高温度以提高光合作用强度，增加有机物的合成。
b．夜间：适当降低温度以降低细胞呼吸强度，减少有机物的消耗。冬季温室栽培，白天可适当提高温度；晚上可适当降低温度，以降低细胞呼吸消耗有机物。
3.水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，如植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降。另外，水分还能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内。矿质元素通过影响与光合作用有关的化合物的合成，对光合作用产生直接或间接的影响。如镁可以影响叶绿素的合成从而影响光反应。水分和无机盐对光合作用强度影响曲线如下图所示：
在农业生产中，可根据作物的需水规律，合理灌溉。可根据作物的生长规律，合理灌溉和施肥。
【典例2】红松和人参均为我国北方地区的植物。如图为两种植物在温度、水分均适宜的条件下，光合作用速率与呼吸速率的比值（ P/R）随光照强度变化的曲线图，下列叙述正确的是（ ）
A．若土壤中镁的含量减少，一段时间后人参的a点右移
B．光照强度在b点之后，限制红松P/R值增大的主要外界因素是CO2浓度
C．光照强度为c时，红松和人参的净光合速率相等
D．光照强度为a时，每日光照12小时，一昼夜后人参干重不变，红松干重减少
【答案】A
【解析】对于人参而言，a点光合作用速率与呼吸速率的比值（P/R）为1，对应的光照强度为光补偿点；若土壤中镁的含量减少，人参合成叶绿素增多，达到光补偿点需要的光照强度变大，故一段时间后人参的a点右移，A正确；光照强度在b点之后，限制红松（A）P/R值增大的主要外界因素仍然是光照强度，在d点之后，限制其P/R值增大的主要外界因素才是CO2，B错误；阴生植物的呼吸速率比阳生植物的呼吸速率更低，光强为c时，二者的P/R值相同，但呼吸速率不一定相同，故红松和人参的净光合速率不一定相同，C错误；光照强度为a时，对于人参而言，光合作用速率与呼吸速率的比值（P/R）为1，白天12小时没有积累有机物，晚上进行呼吸作用消耗有机物，一昼夜干重减少；红松的光合作用速率与呼吸速率的比值（P/R）小于1，白天12小时没有积累有机物，晚上进行呼吸作用消耗有机物，一昼夜干重减少，D错误。
考法09 多因子变量对光合作用强度的影响
自然条件下，光合作用强度是多因子变量共同作用的结果。多因子对光合作用强度影响曲线如下图所示：
①曲线分析
P点：限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随着因子的不断加强，光合速率不断提高。
Q点：横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的主要因子，影响因素主要为各曲线所表示的因子。
②应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合作用所需酶的活性，提高光合速率，也可同时适当增加CO2浓度，进一步提高光合速率；当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合速率。
【典例3】农业生产中长期不合理施用化肥及用污水灌溉，会造成土壤盐渍化。为研究某种植物对盐的耐受性，科学家测定了不同盐浓度对该植物的净光合速率、根相对电导度、光合色素含量的影响，结果如下图。
请据图分析回答：
（1）净合速率是指植物在单位时间内单位叶面积吸收的CO2量，则真正的光合速率＝ 。
（2）与低盐相比，当NaCl浓度在200～250 mml/L时，净光合速率 （显著增高，显著下降）。原因是：① ，造成光反应减弱。
② 显著升高，表明根细胞膜受损，电解质外渗，加上根细胞周围盐浓度增高，根细胞会因 作用失水，导致叶片萎蔫，气孔关闭， ，造成暗反应受阻。
【答案】（1）净光合速率+呼吸速率
（2）显著下降 ①光合色素含量低，导致光能吸收不足 ②根相对电导度 渗透 CO2的吸收量不足
【解析】（1）真正的光合速率=净光合速率+呼吸速率
（2）据图分析，与低盐相比，当NaCl浓度在200～250 mml/L时，净光合速率显著下降。原因：①当NaCl浓度在200～250 mml/L时，光合色素含量低，导致光能吸收不足，造成光反应减弱。
②当NaCl浓度在200～250 mml/L时，根相对电导度显著升高，表明根细胞膜受损，电解质外渗，加上根细胞周围盐浓度增高，根细胞会因渗透作用失水，导致叶片萎蔫，气孔关闭，CO2的吸收量不足，造成暗反应受阻。以上两个方面都导致实际光合速率下降，而呼吸速率一般不变，故净光合速率下降。
考法10 光合作用与细胞呼吸的区别和联系
1．区别
2．联系(物质或能量变化的生理过程)
①物质联系
②能量联系
3．光合作用与细胞呼吸的关系图示
【典例4】如图为光合作用和呼吸作用之间的能量转变图解。下列有关该图的说法中正确的是（ ）
A．只有在强光下同一叶肉细胞呼吸作用产生的二氧化碳直接供自身光合作用利用
B．耗氧量相同的情况下，同一植株的绿色细胞和非绿色细胞产生ATP的量可能相同
C．光合作用光反应阶段产生的[H]只来自水，而呼吸作用产生的[H]只来自有机物
D．在强光下一株植物所有细胞呼吸消耗的氧气全部来自光合作用过程中产生的氧气
【答案】B
【解析】光合作用过程分为光反应阶段和暗反应阶段，光反应阶段是水光解形成氧气和还原氢的过程，该过程中光能转变成活跃的化学能储存在ATP中；暗反应阶段包括二氧化碳的固定和三碳化合物的还原，二氧化碳固定是二氧化碳与1分子五碳化合物结合形成2分子三碳化合物的过程，三碳化合物还原是三碳化合物在光反应产生的还原氢和ATP的作用下形成有机物和五碳化合物的过程。
有氧呼吸全过程：第一阶段：在细胞质基质中，一分子葡萄糖形成两分子丙酮酸、少量的[H]和少量能量，这一阶段不需要氧的参与。第二阶段：丙酮酸进入线粒体的基质中，分解为二氧化碳、大量的[H]和少量能量。第三阶段：在线粒体的内膜上，[H]和氧气结合，形成水和大量能量，这一阶段需要氧的参与。
在有光的条件下，细胞产生的二氧化碳都可以直接被光合作用利用，A错误；耗氧量相同的情况下，同一植株的绿色细胞和非绿色细胞产生ATP的量可能相同，如夜间，B正确；光合作用光反应阶段产生的[H]只来自水，而呼吸作用产生的[H]来自有机物和水，C错误；在强光条件下，根细胞呼吸作用消耗的氧气来自于外界环境，D错误。
有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化，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。同有机物在生物体外的燃烧相比，有氧呼吸过程温和；有机物中的能量经过一系列的化学反应逐步释放；这些能量有相当一部分储存在ATP中。
阶段
场所
反应物
产物
释放能量
第一阶段
细胞质基质
葡萄糖
丙酮酸、[H]
少量能量
第二阶段
线粒体基质
丙酮酸、H2O
CO2、[H]
少量能量
第三阶段
酶
线粒体内膜
[H]、O2
H2O
大量能量
化学反应式
C6H12O6+6H2O+6O2——→6CO2+12H2O+能量
在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程，就是无氧呼吸。
产生酒精的无氧呼吸
产生乳酸的无氧呼吸
第一阶段
第一个阶段与有氧呼吸的第一个阶段完全相同。
第二阶段
酶
酶
丙酮酸在酶的催化作用下，分解成酒精和二氧化碳，或者转化成乳酸。
化学反应式
C6H12O6 —> 2C2H5OH （酒精）+2CO2+ 少量能量
C6Hl2O6 —> 2C3H6O3（乳酸）+少量能量
举例
酵母菌、水稻根、苹果果实等
乳酸菌、马铃薯块茎、人和动物
类型
有氧呼吸
无氧呼吸
项目
不同点
场所
细胞质基质、线粒体
细胞质基质
条件
氧气、酶、适宜的温度和pH
酶、适宜的温度和pH
终产物
CO2和水
酒精和CO2或乳酸
能量释放
多
少
形成ATP数
38 ml(每1 ml葡萄糖)
2 ml(每1 ml葡萄糖)
相同点
本质
有机物在细胞内氧化分解，释放能量
过程
第一阶段完全相同
意义
①为生命活动提供能量；②中间产物是有机物转化的枢纽
项目
来源
去向
[H]
有氧呼吸：C6H12O6和H2O；
无氧呼吸：C6H12O6
有氧呼吸：与O2结合生成水；
无氧呼吸：还原丙酮酸
ATP
有氧呼吸：三个阶段都产生；
无氧呼吸：只在第一阶段产生
用于各项生命活动(除光合作用的暗反应)
类型
规律
实例
遗传特性
不同种类的生物呼吸速率不同
阳生植物呼吸速率高于阴生植物；寒冷时，恒温动物呼吸速率高于变温动物。
生长发育时期
同一生物不同发育阶段呼吸速率不同
植物幼苗期、开花期呼吸速率较高；幼年动物的呼吸速率比老年动物高。
生物器官
同一生物不同器官呼吸速率不同
生殖器官的呼吸速率大于营养器官。
因素
原理
图例
应用举例
温度
细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响酶的活性进而影响细胞呼吸速率。
低温冷藏蔬菜、水果；
食品发酵需要适宜温度。
O2浓度
O2为有氧呼吸反应物，适当提高氧气浓度促进有氧呼吸；O2抑制无氧呼吸。
低氧环境保存水果；
酿酒先通气后密闭；
制作泡菜要密封。
CO2浓度
CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行。
在蔬菜和水果保鲜中，增加CO2浓度。
H2O
在一定范围内，细胞呼吸强度随含水量的增加而加强，随含水量的减少而减弱
将种子风干，以减弱细胞呼吸，从而减少有机物的消耗，延长作物种子储藏时间。
项目
曲线
点、段
进行的生理过程
气体转移情况
对应的生理状态模型
A点
只有呼吸作用，没有光合作用。细胞呼吸产生的CO2释放到外界环境，细胞呼吸消耗的O2全部从外界环境吸收。
吸收O2、释放CO2
AB段
细胞呼吸、光合作用同时进行且细胞呼吸强度>光合作用强度。细胞呼吸产生的CO2一部分进入叶绿体用于光合作用，一部分释放到外界环境，细胞呼吸消耗的O2一部分来自叶绿体的光合作用，一部分从外界环境吸收。
吸收O2、释放CO2
B点
细胞呼吸、光合作用同时进行且细胞呼吸强度＝光合作用强度。细胞呼吸产生的CO2全部进入叶绿体用于光合作用，细胞呼吸消耗的O2全部来自叶绿体的光合作用。
不与外界进行气体交换
B点以后
细胞呼吸、光合作用同时进行且细胞呼吸强度<光合作用强度。细胞呼吸产生的CO2全部进入叶绿体用于光合作用，细胞呼吸消耗的O2全部来自叶绿体的光合作用；光合作用消耗的CO2一部分来自线粒体，一部分从外界环境吸收。
吸收CO2、释放O2
光合作用
有氧呼吸
物质变化
无机物有机物
有机物无机物
能量变化
光能→化学能(储能)
化学能→ATP中活跃的化学能、热能(放能)
实质
合成有机物，储存能量
分解有机物、释放能量、供细胞利用
场所
叶绿体
活细胞(主要在线粒体)
条件
只在光下进行
有光、无光都能进行
元素
转移途径
C
CO2（CH2O） C3H4O3CO2
O
H2OO2H2O
H
H2O[H](CH2O)[H] H2O
特别提醒：
①呼吸、呼吸运动和呼吸作用的作用不同：呼吸指机体与外界环境之间气体交换的过程；呼吸运动是呼吸肌收缩舒张引起胸廓节律性扩张与缩小的过程，是为肺与外界进行气体交换提供原动力的过程；呼吸作用是细胞内经过一系列的氧化分解，释放出能量的过程。
②呼吸、呼吸运动和呼吸作用的过程不同：呼吸的作用是吸入氧气呼出二氧化碳；呼吸运动是改善呼吸功能，促进血液循环，减轻心脏负担的一种运动；呼吸作用是在细胞内将有机物氧化分解并产生能量的化学过程。
知识点02 探究酵母菌细胞的呼吸方式
1.酵母菌作为实验材料的原因：酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧和无氧的条件下都能进行生存，属于兼性厌氧菌。
2.实验步骤
①酵母菌培养液配制：取20g新鲜的食用酵母菌，分成两等份，分别放入容量为500mL的锥形瓶A和锥形瓶B中。 分别向瓶中注入240 mL质量分数为5%的葡萄糖溶液。
②安装实验装置：
图中（甲）装置用来探究酵母菌的有氧呼吸，（乙）用来探究酵母菌的无氧呼吸。图中a表示接橡皮球（或气泵），b表示质量分数为10%的NaOH溶液，c表示澄清的石灰水，d表示澄清的石灰水。a的作用是给A锥形瓶提供氧气，b的作用是吸收通入空气中的二氧化碳，c的作用是吸收A锥形瓶产生的二氧化碳，d的作用是吸收B锥形瓶产生的二氧化碳。
③CO2检测：CO2可使澄清的石灰水变浑浊；也可使溴麝香草酚蓝溶液的颜色由蓝变绿再变黄。
④酒精检测：橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与酒精发生化学反应，变成灰绿色。
3.实验现象：甲乙两装置中澄清石灰水都变混浊，且甲装置中混浊程度高。取A锥形瓶酵母菌培养液的滤液2mL加入1号试管，取B锥形瓶酵母菌培养液的滤液2mL加入2号试管，向两只试管分别滴加0.5mL溶有0.1g的重铬酸钾的浓硫酸溶液并轻轻振荡，1号试管不变色，2号试管变灰绿色。
4.实验结论：酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸；在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生少量的二氧化碳和酒精。
特别提醒：该实验中有氧和无氧条件均是实验探究的内容，两组实验均为实验组，二者相互对照。实验不另设对照组，这样的实验称为对比实验。
知识点03 有氧呼吸
特别提醒：
①这里的[H]指还原型辅酶Ⅱ。
②有氧呼吸释放的能量绝大多数以热能形式散失，如1ml葡萄糖彻底氧化所释放的2870kJ的能量中，只有977.28kJ储存在ATP中，其余以热能形式散失。
知识点04 无氧呼吸
特别提醒：
①植物除甜菜块根、马铃薯块茎，玉米胚乳和胡萝卜叶无氧呼吸产物是乳酸外，无氧呼吸产物一般为酒精。
②从生物进化的角度看，原始地球的大气不含氧气。所以，那时候的生物的呼吸方式都为无氧呼吸。当蓝细菌等自养型生物出现以后，大气中有了氧气，才出现了有氧呼吸。可见，有氧呼吸是在无氧呼吸的基础上发展而成的。
③从能量供应角度看，有氧呼吸每分解1ml葡萄糖，可以释放2870kJ的能量。而无氧呼吸分解1ml葡萄糖，只能释放196.65kJ的能量。对于需氧型生物来说，生命活动所需要的能量，大部分由有氧呼吸提供，无氧呼吸所提供的能量无法满足维持生物生命活动的需要。所以，对于提供能量来说，有氧呼吸要优于无氧呼吸。
④从产物的角度看，有氧呼吸的终产物是二氧化碳和水，对生物体是无害的。而无氧呼吸的终产物是乳酸或酒精和二氧化碳。乳酸的形成，会使动物出现一些不良反应，如肌肉酸痛。乳酸过多还可能引起稳态的改变、乳酸中毒等。酒精对植物细胞有很强的毒害作用。所以，需氧型生物的无氧呼吸，基本上是为了帮助生物度过一些缺氧的不良环境，不能长时间地进行。所以，从终产物有无毒害这一角度看，有氧呼吸要优于无氧呼吸。
知识点05 细胞呼吸意义及细胞呼吸原理的应用
1.细胞呼吸除了能为生物体提供能量，还是生物体代谢的枢纽。在细胞呼吸过程中产生的中间产物，可转化为甘油、氨基酸等非糖物质；非糖物质代谢形成的某些产物与细胞呼吸中间产物相同，这些物质可以进一步形成葡萄糖。蛋白质、糖类和脂质的代谢，都可以通过细胞呼吸过程联系起来。
2.有氧呼吸原理的应用：利用淀粉、醋酸杆菌或谷氨酸棒状杆菌可以生产食醋或味精；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；及时松土有利于根系生长；稻田定期排水有利于根系有氧呼吸，防止幼根变黑、腐烂。
3.无氧呼吸原理的应用：包扎伤口应选用透气的敷料；破伤风芽孢杆菌可通过无氧呼吸进行大量繁殖，皮肤破损较深时，需清理伤口、注射破伤风抗毒血清等；在储藏果实、蔬菜时，往往需要采取降低温度、降低氧气含量等措施减弱果蔬的呼吸作用，以减少有机物的消耗。
特别提醒：
严格的无氧环境不有利于水果保鲜，是因为此条件下细胞无氧呼吸旺盛，消耗有机物多。
②粮食种子适宜在零上低温、低氧和干燥的环境中储藏。
知识点06 影响光合作用强度的因素
1.光合作用的强度就是指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。光合作用的强度还可以表示为植物在单位时间内消耗CO2的数量或制造O2的数量。
2.影响光合作用的因素包括水、光照强度、CO2浓度、温度及无机营养等。
知识点07 探究环境因素对光合作用的影响
1.实验原理：利用真空渗水法排出叶片细胞间隙中的气体，使其沉入水中。在光合作用的过程中植物吸收CO2并排出O2，产生O2的多少与光合作用的强度密切相关，O2溶解度很小，积累在细胞间隙从而使叶片上浮。因此可依据一定时间内叶片上浮的数量，来比较光合作用的强弱。
2.实验步骤：①取生长旺盛的绿叶，用直径为0.6cm 的打孔器打出圆形小叶片30片（避开大的叶脉）。
②将圆形小叶片置于注射器内。注射器内吸入清水，待排出注射器内残留的空气后，用手指堵住注射器前端的小孔并缓慢地拉动活塞，使圆形小叶片内的气体溢出。这一步骤可能需要重复2〜3次。处理过的小叶片因为细胞间隙充满了水，所以全部沉到水底。
③将处理过的圆形小叶片，放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用。
④取3只小烧杯，分别倒入富含CO2 的清水
⑤向3只小烧杯中各放入10片圆形小叶片，然后分别置于强、中、弱三种光照下。实验中，可用5 W的LED灯作为光源, 利用小烧杯与光源的距离来调节光照强度。
⑥观察并记录同一时间段内各实验装置中圆形小叶片浮起的数量。
知识点08 化能合成作用
自然界中存在某些种类的细菌，细胞内没有叶绿素，不能进行光合作用，但能利用体外环境中某些无机物氧化时释放的能量来制造有机物，这一过程就称为化能合成作用。生活在土壤中的硝化细菌，能够利用氨（NH3）氧化为亚硝酸（HNO2）和亚硝酸（HNO2）氧化为硝酸（HNO3）所释放的能量，将CO2和H2O合成糖类，维持自身的生命活动。
拓展知识
考法01 酵母菌
1.酵母菌是一类以出芽生殖或分裂生殖来进行无性繁殖的单细胞真菌的通称，以与霉菌区分开。主要分布在含糖质较高的偏酸性环境，如各种水果的表皮、发酵的果汁、蔬菜、花蜜、植物叶面、菜园果园土壤和酒曲中。
2.酵母菌在有氧和无氧的环境中都能生长，即酵母菌是兼性厌氧菌，在有氧的情况下，它把糖分解成二氧化碳和水，在有氧存在时，酵母菌生长较快。在缺氧的情况下，酵母菌把糖分解成酒精和二氧化碳。
3.酵母菌具有真正细胞核，由多孔核膜包裹。在相差显微镜可观察到细胞核，对固定的酵母细胞进行染色，还可观察到核内的染色体(其数目因种而不同)。酵母菌具有液泡，液泡的功能可能是起着营养物和水解酶类的贮藏库的作用，同时还有调节渗透压的功能。
特别提醒：酵母菌线粒体在有氧条件下，外形呈杆状或球状，内膜经折叠后形成嵴，其上富含参与电子传递和氧化磷酸化的酶，能进行有氧呼吸；在缺氧条件下只能形成无嵴的简单线粒体，不能进行有氧呼吸。
【典例1】下列有关酵母菌的叙述中，不正确的是（ ）
A．酵母菌与乳酸菌最主要区别是具有细胞核
B．酵母菌在有氧和无氧条件下都能产生CO2
C．酵母菌主要分布在含糖较高的偏酸性环境
D．酵母菌主要以出芽生殖方式进行有性生殖
【答案】D
【解析】酵母菌是真菌属于真核生物，乳酸菌是细菌属于原核生物，酵母菌与乳酸菌最主要区别是具有细胞核，A正确；酵母菌在有氧和无氧的环境中都能生长，即酵母菌是兼性厌氧菌，在有氧的情况下，它把糖分解成二氧化碳和水，在有氧存在时，酵母菌生长较快。在缺氧的情况下，酵母菌把糖分解成酒精和二氧化碳，B正确；主要分布在含糖质较高的偏酸性环境，如各种水果的表皮、发酵的果汁、蔬菜、花蜜、植物叶面、菜园果园土壤和酒曲中，C正确；酵母菌是一类以出芽生殖或分裂生殖来进行无性繁殖的单细胞真菌的通称，出芽生殖属于无性生殖，D不正确。
考法02 探究酵母菌细胞呼吸的方式
1.实验中空气在进入A锥形瓶前要先通过10%的NaOH溶液，再进入酵母菌培养液中。其目的适合用10%的NaOH溶液吸收空气中的CO2，以保证用于检测产物的锥形瓶中澄清石灰水变浑浊是由酵母菌有氧呼吸产生的CO2导致的。
2.用于探究无氧呼吸的装置，之所以要将锥形瓶B的培养液封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，目的是让酵母菌将锥形瓶中的氧气消耗完毕后再进行检测，以确保通入澄清石灰水中的CO2是由无氧呼吸产生的。
3.对酵母菌培养液中的葡萄糖溶液之所以要先煮沸再冷却后才加入锥形瓶，原因是加热煮沸能杀死葡萄糖溶液中的细菌排除其他微生物对实验结果的影响，且可排出溶液中的O2；后冷却的原因是若不冷却直接加入，温度过高会将酵母菌杀死。
特别提醒：实验设计需遵循对照原则。此实验为对比实验，对比实验不设对照组，而是通过有氧和无氧条件下的两个实验组相互对比得出实验结论。
【典例2】下图为“探究酵母菌的呼吸方式”的实验装置，下列有关叙述，正确的是( )
A．该实验需设置有氧和无氧两种条件的对比实验，其中乙组作为对照组
B．若向b瓶和d瓶中加入酸性重铬酸钾溶液，则d瓶内的溶液会变黄
C．可根据溴麝香草酚蓝水溶液变黄的时间长短，来检测CO2的产生速率
D．若c瓶和e瓶中溶液都变浑浊，不能据此判断酵母菌的呼吸方式
【答案】C
【解析】该对比实验两组都未知实验结果，都是实验组，故A错；d瓶进行无氧呼吸，生成酒精，在酸性条件下与重铬酸钾溶液反应变成灰绿色，而b瓶进行有氧呼吸，不生成酒精，无灰绿色出现，故B错；b瓶进行有氧呼吸，产生二氧化碳速率较快，溴麝香草酚蓝水溶液变黄的时间较短，石灰水变浑浊较快(浑浊量较大)；d瓶进行无氧呼吸，产生二氧化碳速率较慢，溴麝香草酚蓝水溶液变黄的时间较长，石灰水变浑浊较慢(浑浊量较小)，故C正确，D错。
考法03 细胞呼吸的场所与过程
1.有氧呼吸与无氧呼吸比较
2.呼吸中[H]和ATP的来源与去向
3.有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸各物质间的关系比(以葡萄糖为呼吸底物)
①有氧呼吸中葡萄糖∶O2∶CO2＝1∶6∶6。
②产生酒精的无氧呼吸中葡萄糖∶CO2∶酒精＝1∶2∶2。
③消耗等量的葡萄糖时，产生酒精的无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2摩尔数之比为1∶3。
④消耗等量的葡萄糖时，有氧呼吸消耗的O2摩尔数与有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸产生CO2摩尔数之和的比为3∶4。
【典例1】比利时科研人员联手全球最大的巧克力制造商Barry Callebaut培育出一种混合酵母菌，它能让可可豆发酵出气味更香、味道更佳的巧克力。如图所示为细胞内部分物质代谢过程示意图，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ表示过程，M、N、P代表物质，其中的一个生理过程不可能在酵母菌细胞内发生。下列说法不正确的是（ ）
A．图中的过程Ⅳ不可能在酵母菌细胞内发生，因为缺少相应的酶
B．当氧气充足时，酵母菌细胞内过程Ⅰ被抑制，过程Ⅱ、Ⅴ加强
C．图中可以产生[H]和ATP的过程有Ⅲ、Ⅴ，可以产生ATP的过程有Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ
D．过程Ⅱ中消耗的[H]最终都来自葡萄糖
【答案】D
【解析】IV为生成乳酸的无氧呼吸第二阶段，该过程不可能在酵母菌细胞内发生，因为缺少相应的酶，A正确；I为生成酒精的无氧呼吸第二阶段，当氧气充足时，酵母菌细胞内过程Ⅰ被抑制，过程Ⅱ（有氧你呼吸第三阶段）和Ⅴ（有氧呼吸第二阶段）加强，B正确；图中可以产生[H]和ATP的过程有Ⅲ（呼吸作用第一阶段）和Ⅴ（有氧呼吸第二阶段），可以产生ATP的过程有Ⅱ（有氧呼吸第三阶段）、Ⅲ（呼吸作用第一阶段）和Ⅴ（氧呼吸第二阶段），C正确；过程Ⅱ有氧呼吸第三阶段中消耗的[H]最终来自葡萄糖和水，D错误。
考法04 细胞呼吸类型的判断
1.通过反应物和产物判断细胞呼吸的类型
①有O2消耗或有H2O生成的细胞呼吸一定是有氧呼吸，但有CO2生成的细胞呼吸不一定是有氧呼吸。
②无O2消耗或有酒精或乳酸生成的细胞呼吸一定是无氧呼吸。
2.通过物质的量的关系判断细胞呼吸的类型
①不消耗O2，释放CO2⇒只进行产生酒精的无氧呼吸。
②无CO2释放⇒只进行无氧呼吸产生乳酸。
③CO2释放量等于O2的吸收量⇒只进行有氧呼吸或同时进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸。
④CO2释放量大于O2的吸收量⇒既进行有氧呼吸，又进行产生酒精的无氧呼吸；多余的CO2来自产生酒精的无氧呼吸。
⑤酒精产生量等于CO2释放量⇒只进行产生酒精的无氧呼吸。
⑥酒精产生量小于CO2释放量⇒既进行有氧呼吸，又进行产生酒精的无氧呼吸；多余的CO2来自有氧呼吸。
3.通过反应场所判断有氧呼吸和无氧呼吸
①真核生物需要线粒体参与的细胞呼吸是有氧呼吸。
②真核生物不需要线粒体参与的细胞呼吸是无氧呼吸。
【典例2】若酵母菌呼吸消耗的O2与释放CO2的量如图所示，图中四种状态下，有氧呼吸消耗葡萄糖与无氧呼吸消耗葡萄糖的量的比值，正确的是( )
A．甲，1/5 B．乙，1/3 C．丙，2/3 D．丁，2/3
【答案】C
【解析】酵母菌有氧呼吸分解1分子葡萄糖，消耗6分子O2，产生6分子CO2；无氧呼吸分解1分子葡萄糖，不消耗O2，产生2分子CO2。甲状态下，有氧呼吸消耗的葡萄糖量为1/6，无氧呼吸消耗的葡萄糖量为(6－1)/2＝5/2，故有氧呼吸消耗葡萄糖与无氧呼吸消耗葡萄糖的量的比值为1/15；同理，可求出乙、丙状态下的比值依次为1/6、2/3，丁状态下只进行有氧呼吸，C正确。
【名师提醒】①原核生物没有线粒体，但很多原核生物都能进行有氧呼吸。原因是什么？有氧呼吸能否进行不取决于有无线粒体，而取决于有无有氧呼吸的酶系统。如大肠杆菌是兼性厌氧菌，在有氧状态下，利用细胞膜和细胞质的酶系统进行有氧呼吸；在无氧状态下，利用细胞质中的无氧呼吸酶系统进行无氧呼吸。还有很多原核生物是专性好氧细菌，如硝化细菌等自养细菌、醋酸杆菌、枯草杆菌、结核杆菌、固氮菌等。好氧型细菌有氧呼吸的第一个阶段也是在细胞质基质中进行的，产生的丙酮酸同样通过有氧呼吸的第二、第三阶段(即三羧酸循环)，被彻底氧化成CO2和水，同时释放大量能量。这些原核生物的有氧呼吸的酶系统存在于细胞膜上，原核生物有氧呼吸的第二、第三阶段在细胞膜上进行。
②将葡萄糖加入分离出的线粒体提取物中，是不能产生CO2和H2O的。因为有氧呼吸的第一阶段是在细胞质基质中进行的，线粒体内没有分解葡萄糖的酶系统。因此，将葡萄糖加入分离出的线粒体提取物中，将没有反应发生。
考法05 影响细胞呼吸的因素
1.内部因素对细胞呼吸的影响
2.外部因素对呼吸速率的影响
【典例3】研究人员探究温度对密闭罐中水蜜桃果肉细胞呼吸速率的影响，结果如图所示。下列叙述正确的是( )
A．20 h内，果肉细胞产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体
B．50 h后，30 ℃条件下果肉细胞没有消耗O2，密闭罐中CO2浓度会增加
C．50 h后，30 ℃的有氧呼吸速率比2 ℃和15 ℃慢，是因为温度高使酶活性降低
D．实验结果说明温度越高，果肉细胞有氧呼吸速率越大
【答案】B
【解析】果肉细胞不能进行光合作用，其产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体，A项错误；50 h后，30 ℃条件下果肉细胞没有消耗O2，是由于此温度条件下酶的活性较高，有氧呼吸已将O2消耗殆尽，以后仅进行无氧呼吸，故密闭罐中CO2浓度会增加，B项正确，C项错误；由于酶具有最适温度，若超过最适温度，有氧呼吸速率会降低，D项错误。
考法06 植物组织细胞呼吸速率的测定
1.测定原理：细胞呼吸速率常用CO2释放量或O2吸收量来表示，一般利用U形管液面变化来判定或通过玻璃管液滴的移动进行测定，装置如下所示。由于细胞呼吸时既产生CO2又消耗O2，前者可引起装置内气压升高，而后者则引起装置内气压下降，为便于测定真实呼吸情况，应只测其中一种气体变化情况。为此，测定过程中，往往用NaOH或KOH吸收掉细胞呼吸所产生的CO2，所以单位时间内着色液向左移动的距离即O2的吸收速率，可用来表示呼吸速率。对照组将NaOH或KOH替换为蒸馏水即可。
注意：种子发芽所消耗的有机物种类不同，着色液的移动情况不同：
糖类：CO2释放量=O2吸收量
脂肪：CO2释放量＜O2吸收量
蛋白质：CO2释放量＜O2吸收量
2.物理误差的校正
①如果实验材料是绿色植物，整个装置应遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。
②如果实验材料是种子，为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应对装置及所测种子进行消毒处理。
③为防止气压、温度等物理膨胀因素所引起的误差，应设置对照实验，将所测的生物材料灭活（如将种子煮熟），其他条件均不变。
【典例4】下面三个装置可用于研究萌发的种子的呼吸作用的方式及其产物，下列有关分析不正确的是( )
A．甲装置可用于探究呼吸作用是否产生热量
B．乙装置有色液滴向左移动，说明种子萌发只进行有氧呼吸
C．丙装置可用于探究萌发的种子的呼吸作用是否产生CO2
D．三个装置中的种子都必须进行消毒处理，都需要设置对照实验
【答案】B
【解析】甲装置中有温度计，可用于探究呼吸作用是否产生热量，A正确；乙装置中NaOH溶液可吸收种子呼吸产生的CO2，有色液滴左移的距离代表细胞呼吸消耗的O2量，因此该装置可用于探究萌发的种子是否进行了有氧呼吸，该装置无法证明种子萌发是否进行无氧呼吸，B错误；丙装置中澄清的石灰水可检测CO2，因此该装置可用于探究萌发的种子的呼吸作用是否产生CO2，C正确；种子未进行消毒处理，附着在种子表面的微生物进行的细胞呼吸会对实验结果产生干扰，实验过程中的其他无关变量也会影响实验结果，所以三个装置中的种子都必须进行消毒处理，都需要设置对照实验，D正确。
考法07 光照强度对光合作用的影响
光是绿色植物光合作用的能量来源，光照强度直接影响光合速率。
1.原理：光直接影响光反应阶段，制约NADPH和ATP的生成，进而制约暗反应阶段。光照强度通过影响植物的光反应进而影响光合速率。光照强度增加，光反应速度加快，产生的ATP和NADPH增多，使暗反应中还原过程加快，从而使光合作用产物增加。
2.在一定范围内，光合速率随光照强度的增强而加快，但光照强度增加到一定强度时，光合速率不再加快，甚至降低(细胞灼伤)。绿色植物光照强度对光合作用强度影响曲线如下图所示：
①曲线分析
②总光合与净光合的判定方法：a.在坐标曲线中，当光照强度为0时，CO2吸收值为0，则为总光合，若是负值则为净光合。
b.若所给数值为有光条件下绿色植物的测定值，则为净光合。C.固定CO2的量、产生O2的量或制造有机物的量表示的是总光合；吸收CO2的量、减少CO2的量、释放O2的量、增加O2的量或积累有机物的量表示的是净光合。
③坐标曲线中关键点移动的分析：
a若呼吸速率基本不变，条件的改变使光合速率下降时，光补偿点应右移，光饱和点应左移；若呼吸速率基本不变，条件的改变使光合速率升高时，光补偿点应左移，光饱和点应右移。
b.阴生植物与阳生植物相比，光补偿点和饱和点都相应向左移动。
3.应用：①增加光照强度促进光合作用：温室中适当增强光照强度以提高作物的光合作用强度。如阴雨天适当补充光照，及时对大棚除霜消雾。
②依据植物的特点合理利用光能：阴生植物光补偿点和光饱和点均较阳生植物低，可采用阴生植物与阳生植物间作的方式以合理利用光能。间作套种时应注意农作物的种类搭配、林带树种的配置。
【典例1】如图表示光照下叶肉细胞中A、B两种细胞器间的气体交换。下列叙述正确的是（ ）
A．黑暗条件下A不能产生CO2
B．A能产生ATP，B不能产生ATP
C．植物正常生长时，B产生的O2全部被A利用
D．白天适当升温，夜晚适当降温能增加农作物的产量
【答案】D
【解析】根据图中光照下叶肉细胞中A、B两种细胞器间的气体交换，可以判断出A是线粒体、B是叶绿体。线粒体是真核细胞主要细胞器（动植物都有），机能旺盛的含量多。程粒状、棒状，具有双膜结构，内膜向内突起形成“嵴”，内膜基质和基粒上有与有氧呼吸有关的酶，是有氧呼吸第二、三阶段的场所，生命体95%的能量来自线粒体，又叫“动力工厂”．含少量的DNA、RNA。叶绿体：只存在于植物的绿色细胞中．扁平的椭球形或球形，双层膜结构．基粒上有色素，基质和基粒中含有与光合作用有关的酶，是光合作用的场所。含少量的DNA、RNA。A是线粒体、B是叶绿体。黑暗条件下，不能发生光合作用，只能进行呼吸作用，B的生理功能将停止，A的生理功能继续进行，所以能继续产生CO2，A错误；A是线粒体、B是叶绿体，两者都可以产生ATP，B错误；当光合作用强度大于呼吸作用强度时，植物才可以正常生长，B结构产生的O2被A结构全部利用以外，还有剩余的被排出细胞外，C错误；夜间适当降温，与呼吸作用有关的酶的活性降低，呼吸作用强度减弱，即能降低A结构的生理功能；白天适当升温，由于有光照和与光合作用有关的酶活性升高，B结构的生理功能提高比A结构更明显，故白天适当升温，夜晚适当降温能增加农作物的产量，D正确。
考法08 CO2浓度、温度、水分和矿物质对光合作用的影响
1.CO2浓度对光合作用的影响及应用
CO2影响暗反应阶段，制约C3化合物的形成，进而影响（CH2O）的形成。在一定范围内，光合速率随CO2浓度升高而加快，但CO2浓度升高到一定强度时，光合速率不再加快，甚至降低。CO2浓度对光合作用强度影响曲线如下图所示：
①曲线分析：图1中A点表示CO2补偿点，即光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度，图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。B和B′点都表示CO2饱和点。
②应用：a．大田生产：应“正其行，通其风”或增施农家肥等增大CO2浓度，提高光合速率。
b．温室栽培：人工增加CO2、增施农家肥或与动物圈舍连通等等增大CO2浓度，提高光合速率。
2.温度对光合作用的影响及应用
光合作用是多种酶催化的生理过程。温度通过影响酶的活性影响光合作用强度，在一定范围内，光合速率随温度升高而加快，但温度升高到一定强度时，光合速率不再加快，反而降低。当温度高于光合作用的最适温度时，光合速率明显地表现出随温度上升而下降，这是由于高温引起催化暗反应的有关酶钝化、变性甚至遭到破坏，同时高温还会导致叶绿体结构发生变化和受损；高温加剧植物的呼吸作用，而且使二氧化碳溶解度的下降超过氧溶解度的下降，结果利于光呼吸而不利于光合作用；在高温下，叶子的蒸腾速率增高，叶子失水严重，造成气孔关闭，使二氧化碳供应不足，这些因素的共同作用，必然导致光合速率急剧下降。当温度上升到热限温度，净光合速率便降为零，如果温度继续上升，叶片会因严重失水而萎蔫，甚至干枯死亡。温度对光合作用强度影响曲线如下图所示：
应用：a．白天：适当提高温度以提高光合作用强度，增加有机物的合成。
b．夜间：适当降低温度以降低细胞呼吸强度，减少有机物的消耗。冬季温室栽培，白天可适当提高温度；晚上可适当降低温度，以降低细胞呼吸消耗有机物。
3.水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，如植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降。另外，水分还能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内。矿质元素通过影响与光合作用有关的化合物的合成，对光合作用产生直接或间接的影响。如镁可以影响叶绿素的合成从而影响光反应。水分和无机盐对光合作用强度影响曲线如下图所示：
在农业生产中，可根据作物的需水规律，合理灌溉。可根据作物的生长规律，合理灌溉和施肥。
【典例2】红松和人参均为我国北方地区的植物。如图为两种植物在温度、水分均适宜的条件下，光合作用速率与呼吸速率的比值（ P/R）随光照强度变化的曲线图，下列叙述正确的是（ ）
A．若土壤中镁的含量减少，一段时间后人参的a点右移
B．光照强度在b点之后，限制红松P/R值增大的主要外界因素是CO2浓度
C．光照强度为c时，红松和人参的净光合速率相等
D．光照强度为a时，每日光照12小时，一昼夜后人参干重不变，红松干重减少
【答案】A
【解析】对于人参而言，a点光合作用速率与呼吸速率的比值（P/R）为1，对应的光照强度为光补偿点；若土壤中镁的含量减少，人参合成叶绿素增多，达到光补偿点需要的光照强度变大，故一段时间后人参的a点右移，A正确；光照强度在b点之后，限制红松（A）P/R值增大的主要外界因素仍然是光照强度，在d点之后，限制其P/R值增大的主要外界因素才是CO2，B错误；阴生植物的呼吸速率比阳生植物的呼吸速率更低，光强为c时，二者的P/R值相同，但呼吸速率不一定相同，故红松和人参的净光合速率不一定相同，C错误；光照强度为a时，对于人参而言，光合作用速率与呼吸速率的比值（P/R）为1，白天12小时没有积累有机物，晚上进行呼吸作用消耗有机物，一昼夜干重减少；红松的光合作用速率与呼吸速率的比值（P/R）小于1，白天12小时没有积累有机物，晚上进行呼吸作用消耗有机物，一昼夜干重减少，D错误。
考法09 多因子变量对光合作用强度的影响
自然条件下，光合作用强度是多因子变量共同作用的结果。多因子对光合作用强度影响曲线如下图所示：
①曲线分析
P点：限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随着因子的不断加强，光合速率不断提高。
Q点：横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的主要因子，影响因素主要为各曲线所表示的因子。
②应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合作用所需酶的活性，提高光合速率，也可同时适当增加CO2浓度，进一步提高光合速率；当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合速率。
【典例3】农业生产中长期不合理施用化肥及用污水灌溉，会造成土壤盐渍化。为研究某种植物对盐的耐受性，科学家测定了不同盐浓度对该植物的净光合速率、根相对电导度、光合色素含量的影响，结果如下图。
请据图分析回答：
（1）净合速率是指植物在单位时间内单位叶面积吸收的CO2量，则真正的光合速率＝ 。
（2）与低盐相比，当NaCl浓度在200～250 mml/L时，净光合速率 （显著增高，显著下降）。原因是：① ，造成光反应减弱。
② 显著升高，表明根细胞膜受损，电解质外渗，加上根细胞周围盐浓度增高，根细胞会因 作用失水，导致叶片萎蔫，气孔关闭， ，造成暗反应受阻。
【答案】（1）净光合速率+呼吸速率
（2）显著下降 ①光合色素含量低，导致光能吸收不足 ②根相对电导度 渗透 CO2的吸收量不足
【解析】（1）真正的光合速率=净光合速率+呼吸速率
（2）据图分析，与低盐相比，当NaCl浓度在200～250 mml/L时，净光合速率显著下降。原因：①当NaCl浓度在200～250 mml/L时，光合色素含量低，导致光能吸收不足，造成光反应减弱。
②当NaCl浓度在200～250 mml/L时，根相对电导度显著升高，表明根细胞膜受损，电解质外渗，加上根细胞周围盐浓度增高，根细胞会因渗透作用失水，导致叶片萎蔫，气孔关闭，CO2的吸收量不足，造成暗反应受阻。以上两个方面都导致实际光合速率下降，而呼吸速率一般不变，故净光合速率下降。
考法10 光合作用与细胞呼吸的区别和联系
1．区别
2．联系(物质或能量变化的生理过程)
①物质联系
②能量联系
3．光合作用与细胞呼吸的关系图示
【典例4】如图为光合作用和呼吸作用之间的能量转变图解。下列有关该图的说法中正确的是（ ）
A．只有在强光下同一叶肉细胞呼吸作用产生的二氧化碳直接供自身光合作用利用
B．耗氧量相同的情况下，同一植株的绿色细胞和非绿色细胞产生ATP的量可能相同
C．光合作用光反应阶段产生的[H]只来自水，而呼吸作用产生的[H]只来自有机物
D．在强光下一株植物所有细胞呼吸消耗的氧气全部来自光合作用过程中产生的氧气
【答案】B
【解析】光合作用过程分为光反应阶段和暗反应阶段，光反应阶段是水光解形成氧气和还原氢的过程，该过程中光能转变成活跃的化学能储存在ATP中；暗反应阶段包括二氧化碳的固定和三碳化合物的还原，二氧化碳固定是二氧化碳与1分子五碳化合物结合形成2分子三碳化合物的过程，三碳化合物还原是三碳化合物在光反应产生的还原氢和ATP的作用下形成有机物和五碳化合物的过程。
有氧呼吸全过程：第一阶段：在细胞质基质中，一分子葡萄糖形成两分子丙酮酸、少量的[H]和少量能量，这一阶段不需要氧的参与。第二阶段：丙酮酸进入线粒体的基质中，分解为二氧化碳、大量的[H]和少量能量。第三阶段：在线粒体的内膜上，[H]和氧气结合，形成水和大量能量，这一阶段需要氧的参与。
在有光的条件下，细胞产生的二氧化碳都可以直接被光合作用利用，A错误；耗氧量相同的情况下，同一植株的绿色细胞和非绿色细胞产生ATP的量可能相同，如夜间，B正确；光合作用光反应阶段产生的[H]只来自水，而呼吸作用产生的[H]来自有机物和水，C错误；在强光条件下，根细胞呼吸作用消耗的氧气来自于外界环境，D错误。
有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化，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。同有机物在生物体外的燃烧相比，有氧呼吸过程温和；有机物中的能量经过一系列的化学反应逐步释放；这些能量有相当一部分储存在ATP中。
阶段
场所
反应物
产物
释放能量
第一阶段
细胞质基质
葡萄糖
丙酮酸、[H]
少量能量
第二阶段
线粒体基质
丙酮酸、H2O
CO2、[H]
少量能量
第三阶段
酶
线粒体内膜
[H]、O2
H2O
大量能量
化学反应式
C6H12O6+6H2O+6O2——→6CO2+12H2O+能量
在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程，就是无氧呼吸。
产生酒精的无氧呼吸
产生乳酸的无氧呼吸
第一阶段
第一个阶段与有氧呼吸的第一个阶段完全相同。
第二阶段
酶
酶
丙酮酸在酶的催化作用下，分解成酒精和二氧化碳，或者转化成乳酸。
化学反应式
C6H12O6 —> 2C2H5OH （酒精）+2CO2+ 少量能量
C6Hl2O6 —> 2C3H6O3（乳酸）+少量能量
举例
酵母菌、水稻根、苹果果实等
乳酸菌、马铃薯块茎、人和动物
类型
有氧呼吸
无氧呼吸
项目
不同点
场所
细胞质基质、线粒体
细胞质基质
条件
氧气、酶、适宜的温度和pH
酶、适宜的温度和pH
终产物
CO2和水
酒精和CO2或乳酸
能量释放
多
少
形成ATP数
38 ml(每1 ml葡萄糖)
2 ml(每1 ml葡萄糖)
相同点
本质
有机物在细胞内氧化分解，释放能量
过程
第一阶段完全相同
意义
①为生命活动提供能量；②中间产物是有机物转化的枢纽
项目
来源
去向
[H]
有氧呼吸：C6H12O6和H2O；
无氧呼吸：C6H12O6
有氧呼吸：与O2结合生成水；
无氧呼吸：还原丙酮酸
ATP
有氧呼吸：三个阶段都产生；
无氧呼吸：只在第一阶段产生
用于各项生命活动(除光合作用的暗反应)
类型
规律
实例
遗传特性
不同种类的生物呼吸速率不同
阳生植物呼吸速率高于阴生植物；寒冷时，恒温动物呼吸速率高于变温动物。
生长发育时期
同一生物不同发育阶段呼吸速率不同
植物幼苗期、开花期呼吸速率较高；幼年动物的呼吸速率比老年动物高。
生物器官
同一生物不同器官呼吸速率不同
生殖器官的呼吸速率大于营养器官。
因素
原理
图例
应用举例
温度
细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响酶的活性进而影响细胞呼吸速率。
低温冷藏蔬菜、水果；
食品发酵需要适宜温度。
O2浓度
O2为有氧呼吸反应物，适当提高氧气浓度促进有氧呼吸；O2抑制无氧呼吸。
低氧环境保存水果；
酿酒先通气后密闭；
制作泡菜要密封。
CO2浓度
CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行。
在蔬菜和水果保鲜中，增加CO2浓度。
H2O
在一定范围内，细胞呼吸强度随含水量的增加而加强，随含水量的减少而减弱
将种子风干，以减弱细胞呼吸，从而减少有机物的消耗，延长作物种子储藏时间。
项目
曲线
点、段
进行的生理过程
气体转移情况
对应的生理状态模型
A点
只有呼吸作用，没有光合作用。细胞呼吸产生的CO2释放到外界环境，细胞呼吸消耗的O2全部从外界环境吸收。
吸收O2、释放CO2
AB段
细胞呼吸、光合作用同时进行且细胞呼吸强度>光合作用强度。细胞呼吸产生的CO2一部分进入叶绿体用于光合作用，一部分释放到外界环境，细胞呼吸消耗的O2一部分来自叶绿体的光合作用，一部分从外界环境吸收。
吸收O2、释放CO2
B点
细胞呼吸、光合作用同时进行且细胞呼吸强度＝光合作用强度。细胞呼吸产生的CO2全部进入叶绿体用于光合作用，细胞呼吸消耗的O2全部来自叶绿体的光合作用。
不与外界进行气体交换
B点以后
细胞呼吸、光合作用同时进行且细胞呼吸强度<光合作用强度。细胞呼吸产生的CO2全部进入叶绿体用于光合作用，细胞呼吸消耗的O2全部来自叶绿体的光合作用；光合作用消耗的CO2一部分来自线粒体，一部分从外界环境吸收。
吸收CO2、释放O2
光合作用
有氧呼吸
物质变化
无机物有机物
有机物无机物
能量变化
光能→化学能(储能)
化学能→ATP中活跃的化学能、热能(放能)
实质
合成有机物，储存能量
分解有机物、释放能量、供细胞利用
场所
叶绿体
活细胞(主要在线粒体)
条件
只在光下进行
有光、无光都能进行
元素
转移途径
C
CO2（CH2O） C3H4O3CO2
O
H2OO2H2O
H
H2O[H](CH2O)[H] H2O
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