第3节 第2课时 无氧呼吸、细胞呼吸原理的应用（教师用书）-【勤径学升】2024-2025学年高中生物必修1同步练测（人教版2019）

第2课时　无氧呼吸、细胞呼吸原理的应用 [学习目标] 1．掌握无氧呼吸的过程。 2．通过具体的实例，掌握细胞呼吸原理在生产、实践中的应用。 一、无氧呼吸 1．概念 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。 2．类型 对于微生物而言，根据产物的不同，可分为酒精发酵和乳酸发酵。 3．两种无氧呼吸类型的化学反应式 （1）酒精发酵：C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋少量能量 （2）乳酸发酵：C6H12O62C3H6O3（乳酸）＋少量能量 4．无氧呼吸的场所和过程 （1）场所：细胞质基质。 （2）过程 第一阶段：葡萄糖丙酮酸＋[H]＋少量能量。 第二阶段：丙酮酸在酶（与催化有氧呼吸的酶不同）的催化作用下，分解成酒精和CO2，或者转化为乳酸。 （3）产生能量：无论哪种无氧呼吸都只在第一阶段释放出少量的能量，生成少量ATP。葡萄糖分子中的大部分能量则存留在酒精或乳酸中。 二、细胞呼吸原理的应用 1．有氧呼吸原理的应用 （1）储藏粮食、水果，可通过降低温度，降低氧气含量等措施，减弱粮食、水果的呼吸作用，以延长保质期。 （2）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。 （3）及时松土有利于根系生长。 2．无氧呼吸原理的应用 （1）利用粮食通过酵母菌发酵可以生产各种酒。 （2）包扎伤口应选用透气的消毒纱布或“创可贴”等敷料。 （3）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，需清理伤口并注射破伤风抗毒血清等。 三、细胞呼吸速率的影响因素 1．温度 温度通过影响酶的活性而影响细胞呼吸速率。 2．氧气 氧气是有氧呼吸所必需的，且氧气对无氧呼吸过程有抑制作用。 3．水分 水作为有氧呼吸的反应物可直接参与反应，自由水的含量可影响细胞呼吸的速率。 4．二氧化碳 二氧化碳是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸。 判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 1．储存蔬菜、水果时应隔绝氧气，以减弱细胞呼吸。 （×） 2．人体在剧烈运动时所需的能量由乳酸分解提供。 （×） 3．无氧呼吸不需要O2的参与，该过程最终有[H]的积累。 （×） 4．不同生物无氧呼吸所需要的酶都是相同的。 （×） 5．苹果储存久了会有酒味产生。 （√） 6．无氧呼吸的全过程都在细胞质基质中进行。 （√） 知识点一　有氧呼吸与无氧呼吸的异同 　　无氧呼吸也是一种重要的呼吸方式，与有氧呼吸相比，两者在反应产物、能量释放方面有众多不同。请根据教材内容分析，回答下列问题： 1．在通风条件不好的环境中储藏的苹果会有酒味散发，而马铃薯储藏久了却不会有酒味产生，请分析产生这种差异的原因。 提示：苹果无氧呼吸的产物是酒精和CO2，马铃薯无氧呼吸的产物是乳酸。因为不同生物细胞所具有的酶不同，导致反应途径不同，产物也不同。 2．相同数量的葡萄糖氧化分解，为什么无氧呼吸比有氧呼吸释放的能量少？无氧呼吸产物中是否储存有能量？ 提示：有氧呼吸时有机物彻底的氧化分解，释放能量多；无氧呼吸时有机物的不完全分解，在产物乳酸或酒精中仍储存有能量，仅有少量能量释放出来。 3．比较分析有氧呼吸和无氧呼吸，完成下表： 有氧呼吸 无氧呼吸 呼吸场所 是否需氧 分解产物 释放能量 联系 提示： 有氧呼吸 无氧呼吸 呼吸场所 细胞质基质、线粒体 细胞质基质 是否需氧 是 否 分解产物 二氧化碳和水 乳酸或酒精和CO2 释放能量 大量 少量 联系 本质都是氧化分解有机物，释放能量，生成ATP供生命活动所需；第一阶段完全相同 1．细胞呼吸中[H]、ATP的来源和去向 来源 去向 [H] 有氧呼吸： C6H12O6、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 用于几乎各项生命活动 2．细胞呼吸反应式中各物质含量的比例关系 （1）有氧呼吸：C6H12O6∶O2∶CO2＝1∶6∶6。 （2）无氧呼吸：C6H12O6∶CO2∶酒精＝1∶2∶2或C6H12O6∶乳酸＝1∶2。 （3）消耗等量的葡萄糖时需要的O2和产生的CO2的物质的量：有氧呼吸需要的O2∶有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2之和＝3∶4。 （4）产生等量的CO2时消耗的葡萄糖的物质的量：无氧呼吸∶有氧呼吸＝3∶1。 1．下列关于人体肌肉细胞内有氧呼吸和无氧呼吸的比较，正确的是 （　　） A．CO2只是有氧呼吸的产物 B．无氧呼吸过程中不会生成ATP C．还原氢只在有氧呼吸过程中产生 D．葡萄糖只能作为有氧呼吸的底物 解析　人体有氧呼吸的产物为CO2和H2O，无氧呼吸的产物为乳酸，A正确；人体肌肉细胞进行有氧呼吸或无氧呼吸都能生成ATP，只是无氧呼吸产生的ATP较少，B错误；有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段相同，即葡萄糖在细胞质基质中分解形成丙酮酸和还原氢，C、D错误。 答案　A 2．下图是细胞呼吸过程简图，其中字母表示物质，数字表示过程。下列叙述错误的是 （　　） A．过程①在细胞质基质中进行，并有少量ATP生成 B．过程②在线粒体中进行，并有较多ATP生成 C．酵母菌细胞可以进行过程①②③④ D．物质b是CO2 解析　过程①是细胞呼吸的第一阶段，在细胞质基质中进行，并有少量ATP生成，A正确；过程②是有氧呼吸的第二、三阶段，在线粒体中进行，并有较多ATP生成，B正确；酵母菌细胞中可以进行过程①②③，不可以进行过程④，C错误；无氧呼吸产生酒精与CO2，因此物质b是CO2，D正确。 答案　C 知识点二　细胞呼吸原理的应用 　　在生产生活中人们可利用细胞呼吸的原理，合理控制细胞的呼吸作用为人类服务。请根据教材知识，分析回答下列问题： （1）工业常用的菌种是酵母菌，在利用酵母菌酿酒时，发酵池往往封入一部分空气，为什么？ （2）蔬菜与种子的储存条件有何不同？ （3）请从无机盐离子的吸收方面分析，为什么农作物要及时松土？稻田长期不排水，幼根为什么会变黑、腐烂？ 提示：（1）酵母菌是兼性厌氧菌，有氧时进行有氧呼吸大量繁殖，获得大量菌种、把氧气耗尽后进行无氧呼吸产生酒精。（2）果实、蔬菜需零上低温、低氧、适宜水分储存；种子需要零上低温、低氧、干燥条件储存。（3）松土可增大土壤氧气量，促进根有氧呼吸，为吸收无机盐离子提供能量。水淹会使水稻根部细胞进行无氧呼吸，产生的酒精会毒害细胞。 影响细胞呼吸的因素 1．内部因素 内部因素 内容说明 举例 遗传特性 不同种类的植物呼吸速率不同 旱生植物的呼吸速率小于水生植物，阴生植物的呼吸速率小于阳生植物 生长发育时期不同 同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同 植物在幼苗期、开花期呼吸速率升高，成熟期呼吸速率下降 器官不同 同一植物的不同器官呼吸速率不同 生殖器官呼吸速率大于营养器官 2．外部因素 温度 O2浓度 CO2浓度 水分 影响原理 影响与细胞呼吸有关的酶的活性 决定细胞呼吸类型和强度 从化学平衡角度分析，增加CO2的浓度对细胞呼吸有明显的抑制作用 自由水含量较高时，细胞呼吸旺盛 坐标曲线 实践应用 ①在零上低温下储藏蔬菜、水果；②在大棚蔬菜的栽培过程中，增加昼夜温差以减少有机物的消耗，提高产量 常利用适当降低O2的浓度抑制细胞呼吸、减少有机物消耗这一原理来延长蔬菜、水果的保鲜时间 储藏粮食时，适当增大CO2浓度，可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗 储藏作物种子时，将种子晒干，减少自由水的含量，以减弱细胞呼吸，减少有机物的消耗 1．如图表示某种植物的非绿色器官在不同氧气浓度下的有氧呼吸和无氧呼吸过程中CO2的释放量，据图判断下列分析正确的是 （　　） A．图中乙曲线在b时无氧呼吸最强 B．图中甲曲线表示在不同O2浓度下无氧呼吸过程中CO2的释放量 C．O2浓度为d时，该器官的细胞既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸 D．若甲代表的细胞呼吸方式在O2浓度为b时消耗了A mol的葡萄糖，则乙代表的细胞呼吸方式在O2浓度为b时消耗的葡萄糖为A/2 mol 解析　图中乙曲线表示有氧呼吸过程中CO2的释放量随O2浓度的变化，图中甲曲线表示无氧呼吸过程中CO2的释放量随O2浓度的变化，A错误，B正确；当O2浓度为b时，无氧呼吸和有氧呼吸释放的CO2量相同，有氧呼吸消耗的葡萄糖为无氧呼吸的1/3；当O2浓度为d时，无氧呼吸已经停止，细胞只进行有氧呼吸，C、D错误。 答案　B 2．细胞呼吸原理广泛应用于生产实践中。下表中有关措施与对应的目的不恰当的是(　　) 选项 应用 措施 目的 A 种子储藏 晒干 降低自由水含量，降低细胞呼吸 B 用乳酸菌 制作酸奶 密封 加快乳酸菌繁殖，有利于乳酸发酵 C 水果保鲜 零下低温 降低酶的活性，减弱细胞呼吸，延长保鲜时间 D 栽种庄稼 疏松土壤 促进根细胞有氧呼吸，利于吸收无机盐 解析　种子储藏时要降低自由水含量，进而使细胞呼吸减弱，以减少有机物的消耗，A正确；乳酸菌是厌氧微生物，在密封条件下，能加快其繁殖，有利于乳酸发酵，B正确；水果保鲜既要保持水分，又要降低细胞呼吸强度，零上低温能降低细胞呼吸相关酶的活性，从而减弱细胞呼吸，又能避免温度太低冻坏水果，C错误；植物根对无机盐的吸收需要能量，松土可以提高土壤中氧气的含量，有利于根细胞的有氧呼吸，从而为根吸收无机盐提供更多的能量，D正确。 答案　C 　　　　　　　　　　　　　素养发展　探究应用　　　　　　　　　　　　　  [情境] 减肥与健康 生酮饮食受到很多减肥人士的青睐，其特点是高脂肪、适量蛋白、低碳水化合物。正常情况下机体主要靠糖类来供应能量，在生酮饮食中糖类摄入量很少，使机体由糖类供能转变为脂肪供能。脂肪供能代谢过程如图所示： 酮体的产生是人体自我保护机制，合成的酮体会及时被其他组织消耗，但当酮体生成的量超过组织细胞的利用能力时，血液中酮体浓度过高，血液酸碱平衡会被破坏，从而引起酸中毒，称为酮症酸中毒。因此生酮饮食虽减脂效果较好，但仍需慎重选用。 [探究] （1）在文中涉及的能源物质有　　　　　　　　　　　　 （至少写出3个）。 （2）结合本文分析，图中脂肪分解产生酮体发生①过程的条件是　　　　，结合酮体的物质组成分析可知，在　　　　（填“有”或“无”）葡萄糖参与脂肪代谢时，脂肪代谢产生能量更多。  （3）现网上流传一份生酮饮食食谱，10天瘦3千克，其食谱如下： 早餐：半个西柚、两个鸡蛋、腌肉 午餐：半个西柚，蔬菜沙拉，肉类 晚餐：半个西柚，蔬菜沙拉，肉类 从有机物种类角度考虑，你认为该食谱中缺少富含哪种有机物的食物？该食谱能否长期食用？简要说出你的理由。 解析　（1）在文中涉及的能源物质有糖类（主要能源物质）、脂肪（贮能物质）、ATP（直接能源物质）。细胞呼吸一般消耗葡萄糖。通过细胞呼吸过程，将糖类等有机物分解产生的能量用于合成ATP，为生物体供能。（2）细胞呼吸的底物主要是葡萄糖，在无葡萄糖时，消耗脂肪供能，图中脂肪分解产生酮体发生①过程的条件是无葡萄糖。结合酮体的物质组成分析可知，葡萄糖也能产生乙酰辅酶A，经转化生成酮体，因此在有葡萄糖参与脂肪代谢时，脂肪代谢产生能量更多。（3）该食谱中缺少富含糖类的食物。饮食中缺少糖类，体内脂肪会分解为酮体，血液中酮体浓度过高，血液酸碱平衡会被破坏，引起酮症酸中毒，因此该食谱不能长期食用。 答案　（1）糖类、脂肪、ATP （2）无葡萄糖　有 （3）糖类；不能；饮食中缺少糖类，体内脂肪会分解为酮体，血液中酮体浓度过高，血液酸碱平衡会被破坏，引起酮症酸中毒。 1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 （1）不同细胞无氧呼吸的产物不一定相同。 （√） （2）无氧呼吸是不彻底的氧化分解，大部分能量没释放出来，所以无氧呼吸释放的能量较少。 （√） （3）温度是通过影响酶的活性来影响细胞呼吸的。 （√） （4）农田长期水淹后造成的植物烂根与无氧呼吸有关。 （√） （5）破伤风芽孢杆菌可通过有氧呼吸大量繁殖，当人产生较深的伤口时，需及时清理伤口，并向体内注射破伤风抗毒血清。 （×） （6）人体细胞在有氧或无氧状态下均可产生CO2。 （×） 2．下列与细胞呼吸有关的叙述正确的是（　　） A．进行有氧呼吸的细胞一定含有线粒体 B．破伤风芽孢杆菌的大量繁殖需要有氧呼吸提供能量 C．人体无氧呼吸形成酒精的过程发生在细胞质基质中 D．糖类彻底氧化分解的产物可通过自由扩散运出细胞 解析　进行有氧呼吸的原核细胞不含线粒体，A错误；破伤风芽孢杆菌的代谢类型是厌氧型，所以其大量繁殖需要无氧呼吸提供能量，B错误；人体无氧呼吸只能形成乳酸，不能生成酒精，其过程发生在细胞质基质中，C错误；糖类彻底氧化分解的产物是二氧化碳和水，它们都可通过自由扩散运出细胞，D正确。 答案　D 3．甲、乙两图表示苹果组织细胞中CO2释放量和O2吸收量的变化。下列相关叙述错误的是 （　　） A．甲图中O2浓度为a时的情况对应的是乙图中的A点 B．甲图中O2浓度为b时，对应乙图中CD段 C．甲图的a、b、c、d四个浓度中，c是最适合储藏苹果的O2浓度 D．甲图中O2浓度为d时没有酒精产生 解析　甲图中O2浓度为a时，细胞只释放CO2不吸收O2，说明细胞只进行无氧呼吸，对应乙图中的A点，A正确；甲图中O2浓度为b时，CO2的释放量远远大于O2的吸收量，说明细胞既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，且无氧呼吸强度大，应对应乙图中AC段（不包括A点和C点），B错误；储藏苹果应选择CO2释放量最少即细胞呼吸最弱时的O2浓度，C正确；O2浓度为d时，CO2的释放量与O2的吸收量相等，细胞只进行有氧呼吸，因此没有酒精产生，D正确。 答案　B 4．细胞呼吸原理在生产、生活中应用广泛，以下分析错误的是 （　　） A．选用透气性好的“创可贴”是为了保证人体细胞的有氧呼吸 B．要及时为板结的土壤松土透气，以保证根细胞的正常呼吸 C．皮肤破损较深的患者，应及时到医院注射破伤风抗毒血清 D．慢跑可以促进人体细胞的有氧呼吸，使细胞获得较多能量 解析　选用透气性好的“创可贴”是为了抑制伤口处厌氧菌的生存和繁殖。故A错误。 答案　A 5．生物体内葡萄糖分解代谢过程的图解如下，据图回答下列问题： (1)图中A是________，其产生的部位是____________。 (2)①②③④过程中，必须在有氧条件下进行的是________，可在人体细胞中进行的是________。 (3)苹果储藏久了，会有酒味产生，其原因是发生了图中________过程；而马铃薯块茎储藏久了却没有酒味产生，其原因是马铃薯块茎在无氧条件下进行了图中________过程。 (4)粮食储藏过程中有时会发生粮堆湿度增大现象，这是因为_____________。 (5)若有氧呼吸和无氧呼吸产生等量的CO2，所消耗的葡萄糖之比为________。 答案　(1)丙酮酸　细胞质基质 (2)②　①②④ (3)①③　①④ (4)种子在有氧呼吸过程中产生了水 (5)1∶3 学科网（北京）股份有限公司 $$