細胞呼吸方式的判斷方法及例析

河北 王守民

細胞呼吸方式的判斷方法及例析

河北 王守民

酵母菌、植物種子等生物、組織或細胞，在氧氣充足時，可進行有氧呼吸，在沒有氧氣時，也可進行無氧呼吸，在氧氣不足時，還可同時進行有氧呼吸和無氧呼吸。關于細胞呼吸方式的判斷在高考中時常出現，那么這些生物、組織或細胞在不同條件下發生的是哪種呼吸方式呢？解題時可以根據反應場所、反應物和生成物的種類及比例、曲線類型以及實驗結果等進行分析判斷。

1.依據反應場所來判斷

（1）對于真核生物來說，有氧呼吸的場所是細胞質基質和線粒體，而無氧呼吸的場所則是細胞質基質，因此對真核生物而言，有線粒體參與的細胞呼吸一定是有氧呼吸，無線粒體參與的細胞呼吸一定是無氧呼吸；

（2）對于原核生物來說，原核細胞中無線粒體，故有氧呼吸和無氧呼吸都沒有線粒體的參與，但有些原核生物細胞中存在與有氧呼吸有關的酶，可進行有氧呼吸，如硝化細菌、藍藻等。

例1.（原創）下列有關細胞呼吸的說法，不正確的是（ ）

A. 硝化細菌的有氧呼吸在細胞質基質和線粒體中完成

B. 人劇烈運動時，肌細胞的無氧呼吸發生于細胞質基質

C. 蛔蟲的無氧呼吸沒有線粒體的參與

D. 葉肉細胞有氧呼吸在線粒體基質中產生CO2

【解析】硝化細菌是原核生物，沒有線粒體，其有氧呼吸只發生于細胞質基質中，故A錯誤；人劇烈運動時，肌細胞的無氧呼吸只發生于細胞質基質，故B正確；無氧呼吸的進行均不需線粒體的參與，蛔蟲也不例外，故C正確；葉肉細胞有氧呼吸產生CO2，是在線粒體基質中生成的，故D正確。

【答案】A

2.依據反應物和生成物來判斷

（1）若需消耗O2，則一定存在有氧呼吸；

（2）若產物有水，則一定存在有氧呼吸；

（3）若產物中有酒精或乳酸，則一定有無氧呼吸；

（4）若產物中有CO2，則不能判斷是有氧呼吸，還是無氧呼吸，還是既有有氧呼吸又有無氧呼吸，需依據CO2釋放量和O2吸收量或酒精產生量來判斷。

例2.（原創）下列有關細胞呼吸的相關敘述，不正確的是（ ）

A. 有水生成的細胞呼吸一定是有氧呼吸

B. 產生乳酸的無氧呼吸一定不產生CO2

C. 產生酒精的無氧呼吸一定產生CO2

D. 產生CO2的細胞呼吸一定是有氧呼吸

【解析】有氧呼吸的過程中，第二階段消耗水，第三階段[H]與氧結合產生水，而無氧呼吸無論產生酒精還是乳酸，都沒有同時產生水，故A正確；在無氧呼吸過程中，如產生乳酸，不會同時有水或CO2生成，故B正確；在無氧呼吸過程中，產生酒精的同時就會生成CO2，故C正確；有氧呼吸和產生酒精的無氧呼吸過程中，都會有CO2的形成，不能根據CO2的生成來判斷呼吸方式，故D錯誤。

【答案】D

3.依據CO2釋放量和O2吸收量來判斷

（1）無CO2釋放和O2吸收時，細胞只進行產生乳酸的無氧呼吸；

（2）不消耗O2，但產生CO2，細胞只進行產生酒精的無氧呼吸；

（3）當CO2釋放量等于O2吸收量時，細胞只進行有氧呼吸；

（4）當CO2釋放量大于O2吸收量時，細胞同時進行有氧呼吸和產生酒精的無氧呼吸，此種情況下，判斷哪種呼吸方式占優勢（以消耗葡萄糖的多少來衡量），可如下分析：

①若VCO2/VO2=4/3，則有氧呼吸和無氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等；

②若VCO2/VO2＞4/3，則無氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于有氧呼吸；

③若VCO2/VO2＜4/3，則無氧呼吸消耗葡萄糖的速率小于有氧呼吸。

例3.貯存的水果，通過測定下列哪項可準確判斷其細胞呼吸方式 （ ）

A. 水的生成量

B. 酒精的生成量

C. 有機物的消耗量

D. O2消耗量與CO2生成量的比值

【解析】根據氧氣的消耗量與二氧化碳生成量的比值，可判斷細胞呼吸的類型。若氧氣消耗量=二氧化碳生成量，則說明為有氧呼吸，若氧氣消耗量＜二氧化碳生成量，則說明有氧呼吸與無氧呼吸共存，若沒有氧氣消耗，只產生二氧化碳，則說明僅存在無氧呼吸。

【答案】D

4.依據CO2釋放量和酒精產生量來判斷

（1）當只有CO2產生而不產生酒精時，細胞只進行有氧呼吸；

（2）當CO2產生量等于酒精產生量時，細胞只進行無氧呼吸；

（3）當CO2產生量大于酒精產生量時，細胞同時進行有氧呼吸和無氧呼吸

例4.有一瓶混有酵母菌的葡萄糖培養液，當通入不同濃度的氧氣時，其產生的C2H5OH和CO2的量如表所示。通過對表中數據分析可得出的結論是 （ ）

__氧濃度（%） a b c d__產生CO2的量 9 mol _12.5 mol _15 mol _30 mol__產生酒精的量 9 mol 6.5 mol 6 mol 0 mol

A. a時酵母菌有氧呼吸速率等于無氧呼吸

B. b時酵母菌有氧呼吸速率大于無氧呼吸

C. c時50%的葡萄糖用于酵母菌酒精發酵

D. d時酵母菌只進行有氧呼吸未進行無氧呼吸

【答案】D

【解析】通過有氧呼吸和無氧呼吸總反應式可知，若CO2產生量等于酒精的產生量，則說明此時酵母菌只進行無氧呼吸，而當CO2產生量大于酒精的產生量時，則說明此時酵母菌既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸，通過計算可知b濃度時有氧呼吸速率小于無氧呼吸速率，c濃度時67.7%的酵母菌進行酒精發酵，d濃度時無酒精產生，則說明此時酵母菌只進行有氧呼吸。

5.依據曲線類型來判斷（以酵母菌為例，其曲線如圖）

_圖示 分析 __________結論_A點 只產生CO2，不吸收O2_______只進行無氧呼吸_________B點 產生CO2量多于吸收O2量 兩種呼吸方式同時存在，_______________________________且CO2釋放量最低_______C點及_以后 產生CO2量等于吸收O2量 只進行有氧呼吸D點 O2濃度=10% 無氧呼吸消失，以后只進________________________________行有氧呼吸______________AC段 產生CO2量多于吸收O2量 兩種呼吸方式同時存在

例5.（1997年上海高考題）如圖表示大氣中氧氣的濃度對植物組織內CO2產生的影響，試據圖回答：

（1）A點表示植物釋放的CO2較多，這些CO2是_______________的產物。

（2）由A到B階段，CO2的釋放量急劇減少，其原因是_______________。

（3）由B到C階段，CO2的釋放量又不斷增加，其主要原因____________________。

（4）為了有利于貯藏蔬菜或水果，貯藏室內的氧氣應調節到圖中的哪一點所對應的濃度？____________，采取這一措施的理由是____________________。

【解析】（1）A點時氧氣濃度為0，所以此時二氧化碳是無氧呼吸釋放的。

（2）由A到B階段，二氧化碳的釋放量急劇減少，其原因是氧氣增加，無氧呼吸受到抑制。

（3）由B到C階段，二氧化碳的釋放又不斷增加，其原因是氧氣充足時，有氧呼吸加強，二氧化碳釋放量增加。

（4）B點所對應的濃度有氧呼吸已明顯降低，同時又抑制了無氧呼吸，水果和蔬菜組織內糖類等有機物分解得很慢。

【答案】（1）無氧呼吸 （2）氧氣增加，無氧呼吸受抑制（3）氧氣充足，有氧呼吸加強，CO2釋放量增多 （4）B點所對應的濃度 這時有氧呼吸已明顯降低，同時又抑制了無氧呼吸，水果和蔬菜組織內糖類等有機物分解得最慢

6.依據實驗結果來判斷（如圖）

（1）若裝置1中液滴向左移動，裝置2中液滴不移動，則只進行有氧呼吸；

（2）若裝置1中液滴不移動，裝置2中液滴向右移動，則只進行產生酒精的無氧呼吸；

（3）若裝置1中液滴向左移動，裝置2中液滴向右移動，則既進行有氧呼吸，又進行無氧呼吸；

（4）若裝置1和裝置2均不移動，則只進行產生乳酸的無氧呼吸。

例6.下圖是探究酵母菌呼吸方式的裝置，下列敘述錯誤的是 （ ）

A. 假設裝置一中的液滴左移，裝置二中的液滴不動，說明酵母菌只進行有氧呼吸

B. 假設裝置一中的液滴不移動，裝置二中的液滴右移，說明酵母菌只進行無氧呼吸

C. 假設裝置一中的液滴左移，裝置二中的液滴右移，說明酵母菌既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸

D. 假設裝置一、二中的液滴均不移動，說明酵母菌只進行有氧呼吸或只進行無氧呼吸

【解析】酵母菌是兼性厭氧型生物，既能進行有氧呼吸，也能進行無氧呼吸，根據有氧呼吸公式和無氧呼吸公式，可得出結論：如果酵母菌只進行有氧呼吸，則產生氣體量（CO2）等于消耗氣體量（O2），如果酵母菌只進行無氧呼吸，則將產生氣體（CO2），而無氣體（O2）的消耗，如果兩種呼吸都有，則產生的氣體量大于消耗的氣體量。

再來分析兩個裝置的不同對液滴移動的影響，左側裝置內置NaOH溶液，它能吸收容器內CO2，所以CO2的變化不對液滴移動產生影響，因此液滴的移動只能由氧氣的變化所引起，液滴左移表示氧氣消耗，右移則表示氧氣增多，不動則表示無氧氣變化。在此題中，左側裝置液滴不可能右移（除非氣體受熱膨脹），左移表示酵母菌有氧呼吸消耗氧氣，不動則表示酵母菌無氧呼吸。

而右側裝置內置清水作為對照，液滴移動由容器內氣體消長所引起，液滴左移表示產生氣體量小于消耗氣體量，右移則結論相反。在此題中，右側裝置液滴左移表示產生的CO2小于消耗的O2，根據上面的分析，這種情況不會發生；右移則表示產生的CO2大于消耗的O2，這種情況說明酵母菌存在兩種呼吸；如果液滴不動，則說明酵母菌只有有氧呼吸。所以答案選D。

【答案】D

只要充分理解和把握細胞呼吸的相關知識，靈活運用解題的方法技巧，學會分析問題和解決問題的思路方法，就能很好地解決有關細胞呼吸方式的判定問題，就不會造成不必要的失分，從而提高解題能力和學科成績。

（作者單位：河北省灤平縣第一中學）