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1、 第3節(jié)　細胞呼吸的原理和應用 學習目標 核心素養(yǎng) 1．探究酵母菌細胞呼吸的方式，認識有氧呼吸和無氧呼吸的條件和產(chǎn)物。 2．比較有氧呼吸和無氧呼吸的過程，掌握兩過程的相同點和不同點。(重難點) 3．理解細胞呼吸原理的應用。(重點) 1．通過對細胞呼吸過程的學習，形成物質(zhì)與能量的生命觀念。 2．通過對有氧呼吸和無氧呼吸的場所和過程的學習，養(yǎng)成分類與比較的科學思維方式。 3．通過實驗探究酵母菌細胞呼吸方式，提高實驗設計和實驗結(jié)果分析的科學探究能力。 一、細胞呼吸的方式 1．探究酵母菌細胞呼吸的方式 (1)酵母菌細胞呼吸的方式 (2)呼吸產(chǎn)物的檢測 檢測產(chǎn)物 試

2、劑 現(xiàn)象 CO2 澄清石灰水 石灰水變混濁 溴麝香草酚藍水溶液 由藍變綠再變黃 酒精 酸性條件下的重鉻酸鉀溶液 橙色變灰綠色 (3)實驗結(jié)論 ①酵母菌在有氧和無氧條件下都能進行細胞呼吸。 ②產(chǎn)物 2．細胞呼吸的類型 有氧呼吸和無氧呼吸。 二、有氧呼吸 1．總反應式 C6H12O6＋6H2O＋6O212H2O＋6CO2＋能量。 2．過程 3．概念 (1)場所：細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體。 (2)條件：有氧參與、多種酶催化。 (3)物質(zhì)變化 ①反應物：葡萄糖等有機物。 ②產(chǎn)物：二氧化碳和水。 (4)能量變化：釋放能量并生成大量ATP。 4．有氧呼吸與

3、有機物在體外燃燒的不同特點 (1)有氧呼吸過程溫和； (2)有氧呼吸進行時有機物中的能量經(jīng)過一系列的化學反應逐步釋放； (3)有氧呼吸釋放的能量有相當一部分儲存在ATP中。 三、無氧呼吸 1．場所：細胞質(zhì)基質(zhì)。 2．類型和過程 類型 酒精發(fā)酵 乳酸發(fā)酵 第一階段 葡萄糖→丙酮酸＋[H]＋少量能量 第二階段 丙酮酸→酒精＋CO2 丙酮酸→乳酸 反應式 C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋少量能量 C6H12O62C3H6O3＋少量能量 實例 某些植物、酵母菌等 高等動物、馬鈴薯塊莖、甜菜根、玉米胚、乳酸菌等 3.概念 (1)物質(zhì)變化：有機物氧化分解

4、，生成二氧化碳或其他產(chǎn)物。 (2)能量變化：釋放出能量并生成少量ATP。 四、細胞呼吸原理的應用 1．有氧呼吸原理的應用 (1)利用淀粉、醋酸桿菌或谷氨酸棒狀桿菌可以生產(chǎn)食醋或味精。 (2)提倡慢跑等有氧運動使細胞進行有氧呼吸，避免肌細胞產(chǎn)生大量乳酸。 (3)及時松土有利于根系生長。 (4)稻田定期排水有利于根系有氧呼吸，防止幼根變黑、腐爛。 2．無氧呼吸原理的應用 (1)利用糧食通過酵母菌發(fā)酵可以生產(chǎn)各種酒。 (2)包扎傷口應選用透氣的敷料。 (3)破傷風芽孢桿菌可通過無氧呼吸進行大量繁殖，皮膚破損較深時，需清理傷口并注射破傷風抗毒血清等。 1．有氧呼吸每個階段都

5、產(chǎn)生ATP，但是產(chǎn)生的量不同。 (　　) 2．無氧呼吸的兩個階段都釋放了少量的能量。 (　　) 3．細胞呼吸的產(chǎn)物都是CO2和水。 (　　) 4．不同生物無氧呼吸所需要的酶都是相同的。 (　　) 5．儲存蔬菜、水果時應隔絕O2，以減弱細胞呼吸。 (　　) 提示：1．√ 2．×　無氧呼吸第二階段不釋放能量。 3．×　CO2和水是有氧呼吸的產(chǎn)物。 4．×　不同生物無氧呼吸的產(chǎn)物不同，酶也不同。 5．×　若隔絕O2，細胞無氧呼吸會加強，不利于蔬菜、水果的儲存，而應低氧儲存。 探究酵母菌細胞的呼吸方式 [問題探究] 1．教材P91的裝置圖中A裝置中用氣泵間歇性地通入空氣

6、的目的是什么？質(zhì)量分數(shù)為10%的NaOH溶液的作用是什么？ 提示：用氣泵間歇性地通入空氣的目的是保證酵母菌有充足的氧氣，以進行有氧呼吸。NaOH溶液的作用是除去空氣中的CO2，以保證第三個錐形瓶中澄清石灰水變混濁是酵母菌有氧呼吸產(chǎn)生的CO2所致。 2．B裝置中，為什么要將B瓶封口放置一段時間后再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶？ 提示：B瓶剛封口后，錐形瓶中有氧，酵母菌進行有氧呼吸，兩瓶產(chǎn)生CO2的速度和量基本相等，所以需將開始產(chǎn)生的CO2排掉；一段時間后，B瓶中的氧消耗完，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶，可確保是無氧呼吸產(chǎn)生的CO2通入澄清的石灰水，否則會出現(xiàn)兩組澄清石灰水混濁程度差不多的情況

7、。 3．若實驗檢測時發(fā)現(xiàn)A瓶的酵母菌培養(yǎng)液中滴加0.5 mL溶有0.1 g重鉻酸鉀的濃硫酸溶液后也產(chǎn)生了灰綠色，請思考原因是什么？ 提示：通氣不足。 4．只通過檢測產(chǎn)物中是否含有CO2可確定酵母菌細胞呼吸的方式嗎？ 提示：不能確定。酵母菌進行有氧呼吸和無氧呼吸都產(chǎn)生CO2。 [歸納總結(jié)] 1．實驗裝置的分析(裝置見教材P91) (1)第一組裝置中的第一個錐形瓶中盛放的試劑是NaOH溶液，其目的：使進入A中的空氣先經(jīng)NaOH處理后，排除空氣中CO2對實驗結(jié)果的干擾。 (2)第二組裝置中B瓶放

8、置一段時間后，才能與裝有澄清石灰水的錐形瓶連接，其目的是讓酵母菌將B瓶中的氧氣消耗掉，確保產(chǎn)物CO2均來自無氧呼吸。 2．實驗中注意事項 (1)配制酵母菌培養(yǎng)液時，必須將煮沸的葡萄糖溶液冷卻到常溫，才可加入新鮮食用酵母菌。 (2)有氧條件裝置必須持續(xù)通入空氣，保證氧氣的充足。 1．下列關于“探究酵母菌細胞呼吸的方式”的說法，不正確的是(　　) A．酵母菌常被用作研究細胞呼吸的實驗材料，其主要原因是酵母菌屬于兼性厭氧生物 B．在有氧呼吸的裝置中，可將空氣直接通入酵母菌的培養(yǎng)液 C．酵母菌呼吸產(chǎn)生的CO2可使溴麝香草酚藍水溶液由藍變綠再變黃 D．酵母菌呼吸產(chǎn)生的酒精在酸性條

9、件下能與橙色的重鉻酸鉀溶液反應變成灰綠色 B　[酵母菌作為實驗材料是因為它在有氧和無氧的條件下均能正常生存。酵母菌不論有氧還是無氧條件下均能產(chǎn)生CO2，為了防止空氣中原有CO2的干擾，要將空氣先通入盛有NaOH溶液的錐形瓶中，再通入酵母菌溶液中。] 2．為了探究酵母菌的呼吸作用類型，某同學將實驗材料和用具按下圖安裝好。以下關于該實驗的說法錯誤的是(　　) 甲組　　　　　乙組 A．加入質(zhì)量分數(shù)為10%的NaOH溶液是為了吸收空氣中的CO2 B．兩組裝置均需要黑暗條件下進行實驗 C．甲、乙兩組裝置中澄清的石灰水都變渾濁，且甲組的渾濁程度更大 D．乙組B瓶應封口放置一段時間后，再連

10、通盛有澄清石灰水的錐形瓶 B　[光對酵母菌的細胞呼吸方式?jīng)]有影響，該實驗在光下和黑暗處都能進行。] 有氧呼吸和無氧呼吸 [問題探究] 1．分析糖類(葡萄糖)為什么必須分解成丙酮酸后才能進行有氧呼吸的第二、三階段？ 提示：因為線粒體膜上不含有運輸葡萄糖的載體蛋白，葡萄糖不能進入線粒體(或線粒體內(nèi)沒有催化葡萄糖分解的酶)。 2．細胞呼吸過程中能量發(fā)生了怎樣的變化？為什么無氧呼吸產(chǎn)生的能量是少量的？ 提示：細胞呼吸過程中儲存在有機物中的穩(wěn)定化學能，轉(zhuǎn)變成儲存在ATP中高能磷酸鍵的活躍化學能和熱能。無氧呼吸產(chǎn)生的能量少是因為無氧呼吸生成的乳酸或酒精中儲存大部分能量。 3．在通風條件

11、不好的環(huán)境中儲藏的蘋果會有酒味散發(fā)，而馬鈴薯儲藏久了卻不會有酒味產(chǎn)生，請分析其中的原因？為什么會產(chǎn)生這種差異？ 提示：蘋果無氧呼吸的產(chǎn)物是酒精和CO2，馬鈴薯無氧呼吸的產(chǎn)物是乳酸。因為不同生物細胞所具有的酶不同，導致反應途徑不同，產(chǎn)物也不同。 [歸納總結(jié)] 1．有氧呼吸和無氧呼吸的過程(如圖) 其中①④分別為無氧呼吸的第一、二階段；①②③分別為有氧呼吸的第一、二、三階段。 2．有氧呼吸過程中各元素的來源和去路 (1)CO2是在第二階段產(chǎn)生的，是由丙酮酸和水反應生成的，場所是線粒體基質(zhì)。

12、 (2)O2參與了第三階段，[H]和O2結(jié)合生成水，所以細胞呼吸產(chǎn)生的水中的氧來自O2，場所是線粒體內(nèi)膜。 (3)有氧呼吸過程中的反應物和生成物中都有水，反應物中的水用于第二階段和丙酮酸反應，生成物中的水是有氧呼吸第三階段[H]和O2結(jié)合生成的。 3．有氧呼吸和無氧呼吸的比較 項目 有氧呼吸 無氧呼吸 不 同 點 條件 需氧 不需氧 場所 細胞質(zhì)基質(zhì)(第一階段)、線粒體(第二、三階段) 細胞質(zhì)基質(zhì) 分解程度 葡萄糖被徹底分解 葡萄糖分解不徹底 產(chǎn)物 CO2、H2O 乳酸或酒精和CO2 能量釋放 大量能量 少量能量 相 同 點 反應條件

13、需要酶和適宜的溫度 本質(zhì) 氧化分解有機物，釋放能量，生成ATP 過程 第一階段從葡萄糖到丙酮酸完全相同 意義 為生物體的各項生命活動提供能量 易錯提醒：有關細胞呼吸過程的五點提醒 (1)產(chǎn)生CO2的不只是有氧呼吸，無氧呼吸產(chǎn)生酒精的過程中也有CO2的產(chǎn)生。 (2)有氧呼吸過程中生成的水和反應物中的水的來源和去向不同，所以不是同一分子。 (3)無氧呼吸只有第一階段釋放少量能量，第二階段不釋放能量。 (4)呼吸作用釋放的能量不全轉(zhuǎn)化成ATP中的能量，大部分以熱能的形式散失。 (5)不是所有植物的無氧呼吸產(chǎn)物都是酒精和二氧化碳，玉米胚、甜菜根等植物組織的無氧呼吸產(chǎn)物為乳酸

14、。 1．細胞內(nèi)葡萄糖分解代謝過程如圖所示，下列敘述正確的是(　　) A．酵母菌細胞質(zhì)基質(zhì)中可進行①和②過程 B．劇烈運動時骨骼肌細胞中進行①和④過程 C．乳酸菌細胞進行①和③過程中均產(chǎn)生[H] D．①過程是各類細胞分解葡萄糖共同途徑 D　[②過程在線粒體中進行，A項錯誤；劇烈運動時有氧呼吸和無氧呼吸同時進行，B項錯誤；乳酸菌細胞進行③過程不產(chǎn)生[H]，C項錯誤；各類細胞的有氧呼吸和無氧呼吸共同進行①過程，D項正確。] 　(1)三類細胞能夠進行的分別是哪些過程？ 提示：酵母菌：①②或①④；骨骼肌細胞：①②或①③；乳酸菌：①③。 (2)能釋放能量產(chǎn)生ATP的過程有哪些？

15、 提示：①②。 2．將酵母菌研磨成勻漿，離心后得上清液(細胞質(zhì)基質(zhì))和沉淀物(含線粒體)，把等量的上清液、沉淀物和未曾離心的勻漿分別放入甲、乙、丙三個試管中，各加入等量葡萄糖溶液，然后置于隔絕空氣的條件下。下列敘述正確的是(　　) A．甲試管中的最終產(chǎn)物為CO2和H2O B．乙試管中不發(fā)生反應 C．丙試管中有大量的ATP產(chǎn)生 D．丙試管中無CO2產(chǎn)生 B　[根據(jù)題目中對酵母菌的處理，甲試管中裝入的是細胞質(zhì)基質(zhì)，乙試管中裝入的是線粒體，丙試管中裝入的是未曾離心的酵母菌勻漿。三只試管中都裝入葡萄糖，在無氧條件下，甲試管能夠完成無氧呼吸的整個過程，產(chǎn)生酒精和CO2，釋放出少量的能量；乙試

16、管不發(fā)生反應；丙試管中能夠完成整個的無氧呼吸過程。] 細胞呼吸的影響因素及原理應用 [問題探究] 1．請從無機鹽離子的吸收方面分析，為什么農(nóng)作物要及時松土？稻田長期不排水，幼根為什么會變黑、腐爛？ 提示：(1)松土可增大土壤透氣量，促進根有氧呼吸，為吸收無機鹽離子提供能量。 (2)水淹會使植物根部細胞進行無氧呼吸，產(chǎn)生的酒精會毒害細胞。 2．為什么水果、地瓜能在密封的地窖中貯存很長時間而不變質(zhì)？不能進剛打開的密封的地窖，這是為什么？ 提示：密封的地窖氧氣被消耗，CO2濃度很高，高濃度的CO2抑制了水果、地瓜的細胞呼吸。剛打開的地窖缺少O2，人不能進。 [歸納總結(jié)] 影

17、響細胞呼吸的主要外界因素及應用 1．溫度 (1)影響(如圖)：細胞呼吸是一系列酶促反應，溫度通過影響酶的活性而影響細胞呼吸速率。細胞呼吸的最適溫度一般在25～35 ℃之間。 (2)應用 2．氧氣 (1)影響(如圖)：O2是有氧呼吸所必需的，且O2對無氧呼吸過程有抑制作用。 ①O2濃度＝0時，只進行無氧呼吸。 ②0

18、細胞呼吸的進行，如右圖所示。 (2)應用：適當增加CO2濃度，有利于水果和蔬菜的保鮮。 1．(2018·全國卷Ⅱ)有些作物的種子入庫前需要經(jīng)過風干處理。與風干前相比，下列說法錯誤的是(　　) A．風干種子中有機物的消耗減慢 B．風干種子上微生物不易生長繁殖 C．風干種子中細胞呼吸作用的強度高 D．風干種子中結(jié)合水與自由水的比值大 C　[風干種子中自由水含量減少，細胞呼吸強度降低，有機物消耗減慢，A項正確、C項錯誤；風干種子中自由水含量減少，其上微生物不易生長繁殖，B項正確；風干種子中自由水含量減少，結(jié)合水與自由水的比值較風干前大，D項正確。] 2．如圖表示某種植物的非綠

19、色器官在不同氧濃度下CO2的釋放量與O2的吸收量的變化，請據(jù)圖回答以下問題： (1)O2濃度為0時，該器官的呼吸類型是__________。 (2)在O2濃度為b%以下時(不包括0點)，該器官的呼吸類型是________________，因為____________________。 (3)該器官CO2釋放與O2吸收兩條曲線在Q點重合，其呼吸類型為____________________，因為____________________________。 (4)由該曲線提示的原理，我們在進行果實和種子貯藏時，應取約a/2氧氣濃度值，理由是________________________

20、__________ ____________________________________________________。 (5)圖中陰影部分的面積代表____________________________。 [解析]　CO2的釋放量大于O2的吸收量，細胞進行無氧呼吸和有氧呼吸。CO2的釋放量等于O2的吸收量，細胞只進行有氧呼吸。只釋放CO2，不吸收O2，細胞只進行無氧呼吸。由曲線分析可知，CO2的釋放量為總呼吸強度，a/2氧氣濃度值時呼吸強度最低，消耗有機物最少。 [答案]　(1)無氧呼吸 (2)無氧呼吸和有氧呼吸　CO2的釋放量大于O2的吸收量 (3)有氧呼吸　CO2的

21、釋放量等于O2的吸收量 (4)細胞呼吸最弱，有機物消耗少 (5)無氧呼吸中CO2的釋放量 規(guī)律方法：細胞呼吸方式的判斷方法 (1)依據(jù)O2的消耗量和CO2的產(chǎn)生量判斷。 ①O2的消耗量＝CO2的產(chǎn)生量：細胞只進行有氧呼吸。 ②O2的消耗量

22、 1．有氧呼吸的反應式：C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量。 2．有氧呼吸的三個階段發(fā)生的場所依次是細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體基質(zhì)和線粒體內(nèi)膜。 3．無氧呼吸的兩種反應類型 (1)C6H12O62C3H6O3(乳酸)＋少量能量。 (2)C6H12O62C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量。 4．真核生物有氧呼吸的場所是細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體，而無氧呼吸的場所只有細胞質(zhì)基質(zhì)。 5．CO2可使溴麝香草酚藍水溶液由藍變綠再變黃。 6．在酸性條件下，橙色的重鉻酸鉀溶液與酒精反應變成灰綠色。 1．(2019·全國卷Ⅱ)馬鈴薯塊莖儲藏不當會出現(xiàn)酸味，這種現(xiàn)象與馬鈴薯塊

23、莖細胞的無氧呼吸有關。下列敘述正確的是(　　) A．馬鈴薯塊莖細胞無氧呼吸的產(chǎn)物是乳酸和葡萄糖 B．馬鈴薯塊莖細胞無氧呼吸產(chǎn)生的乳酸是由丙酮酸轉(zhuǎn)化而來 C．馬鈴薯塊莖細胞無氧呼吸產(chǎn)生丙酮酸的過程不能生成ATP D．馬鈴薯塊莖儲藏庫中氧氣濃度的升高會增加酸味的產(chǎn)生 B　[在馬鈴薯塊莖細胞無氧呼吸的第一階段，葡萄糖分解成丙酮酸，第二階段在相應酶的催化下，丙酮酸轉(zhuǎn)化為乳酸，B選項正確。馬鈴薯塊莖細胞無氧呼吸的產(chǎn)物是乳酸，葡萄糖是細胞呼吸的原料而不是產(chǎn)物，A選項錯誤；在馬鈴薯塊莖細胞無氧呼吸的第一階段，1分子葡萄糖分解成2分子丙酮酸，并且釋放出少量能量，C選項錯誤；一般來說，氧氣濃度的升高會

24、抑制細胞的無氧呼吸，故馬鈴薯塊莖儲藏庫中氧氣濃度的升高不會增加酸味的產(chǎn)生，D選項錯誤。] 2．下圖為酵母菌細胞有氧呼吸的部分示意圖，下列有關敘述正確的是(　　) 葡萄糖丙酮酸二氧化碳 A．①過程進行的場所在線粒體 B．②過程的產(chǎn)物除了二氧化碳，還有H2O C．①②過程一定都有能量釋放 D．與②相比，①過程產(chǎn)生的[H]較多 C　[①過程的場所是細胞質(zhì)基質(zhì)；②過程消耗H2O，不產(chǎn)生H2O；②過程比①過程產(chǎn)生的[H]多。] 3．下列關于人體細胞呼吸的敘述，正確的是(　　) A．有氧呼吸只在線粒體中進行 B．還原氫只在有氧呼吸過程中產(chǎn)生 C．無氧呼吸只在環(huán)境中無氧時進行 D．二

25、氧化碳只在有氧呼吸中產(chǎn)生 D　[有氧呼吸的第一階段在細胞質(zhì)基質(zhì)中進行，第二、三階段在線粒體中進行，A項錯誤。有氧呼吸與無氧呼吸過程中均可產(chǎn)生還原氫，B項錯誤。人體組織細胞在體內(nèi)氧氣供應不足時可以進行無氧呼吸，C項錯誤。人體細胞無氧呼吸的產(chǎn)物是乳酸，有氧呼吸的產(chǎn)物是二氧化碳和水，D項正確。] 4．雨水過多時，農(nóng)作物發(fā)生爛根現(xiàn)象的原因是(　　) A．土壤中有毒物質(zhì)溶解到水中，使根遭到毒害 B．土壤中水分充足，微生物繁殖而引起爛根 C．土壤中缺乏氧氣，根進行無氧呼吸產(chǎn)生酒精，對根細胞有毒害作用 D．土壤因水澇溫度低，使根受到低溫損害 C　[土壤長期被水淹，導致土壤中缺少氧氣，根進行無氧

26、呼吸，由于根的無氧呼吸會產(chǎn)生酒精，對細胞有毒害作用而導致爛根，C正確。] 5．生物體內(nèi)葡萄糖分解代謝過程如下圖所示，請據(jù)圖回答下列問題： (1)圖中A是__________，其產(chǎn)生的部位是__________。 (2)反應①②③④中，必須在有氧條件下進行的是__________，可在人體細胞中進行的是__________。 (3)蘋果貯藏久了會有酒味，其原因是發(fā)生了圖中__________過程；而馬鈴薯塊莖貯藏久了，卻沒有酒味，原因是馬鈴薯塊莖在無氧條件下進行了圖中__________過程。 (4)糧食貯藏過程中有時會發(fā)生糧堆濕度增大現(xiàn)象，這是因為_____________________________________________________。 [答案]　(1)丙酮酸和[H]　細胞質(zhì)基質(zhì)　(2)②　①②④　(3)①③?、佗堋?4)種子在有氧呼吸過程中產(chǎn)生了水