第5章 第3节 第2课时 无氧呼吸与细胞呼吸原理的应用(Word教参)-【精讲精练】2024-2025学年高中生物必修1（人教版2019 多选版）

第2课时　无氧呼吸与细胞呼吸原理的应用 学习目标 1.通过学习掌握无氧呼吸的过程，从物质和能量观的角度分析无氧呼吸过程中物质和能量的变化。(生命观念、科学思维) 2.通过运用细胞呼吸的原理，掌握细胞呼吸在生产实践中应用的具体实例。(社会责任) 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，来减弱粮食、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。 2022年北京冬奥会参加单板滑雪比赛的运动员，在赛后肌肉会有酸痛的感觉，是因为无氧呼吸产生了乳酸。结合所学知识判断： (1)无氧呼吸的主要场所是细胞质基质。(×) (2)无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量，产生少量ATP。(√) 探究点一　无氧呼吸 下图表示细胞呼吸过程中葡萄糖分解的三个途径，其中①②③④表示不同的生理过程，请分析细胞呼吸的过程，回答下列问题： (1)上述过程中，哪些反应发生在细胞质基质中？ 提示：①②④。 (2)同样都是进行无氧呼吸的第二阶段，为什么②生成的是酒精和二氧化碳，而④生成的是乳酸？ 提示：关键是催化②和④过程的酶不同。 (3)图中①～④哪些生理过程能生成ATP? 提示：过程①和③。 (4)有氧呼吸和无氧呼吸过程中的相同点有哪些？ 提示：有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段完全相同。本质都是氧化分解有机物，释放能量，生成ATP。 1．比较有氧呼吸和无氧呼吸 项目 有氧呼吸 无氧呼吸 不 同 点 条件 需氧 不需氧 场所 细胞质基质、线粒体 细胞质基质 分解程度 葡萄糖被彻底分解 葡萄糖分解不彻底 产物 CO2、H2O 乳酸或酒精和CO2 能量释放 大量能量 少量能量 相 同 点 反应条件 需酶和适宜温度 本质 氧化分解有机物，释放能量，生成ATP 过程 第一阶段从葡萄糖到丙酮酸完全相同 意义 为生物体的各项生命活动提供能量 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．到达西藏后，很多游客会出现乏力现象，原因是在缺氧的环境下细胞呼吸的方式发生了改变，下列相关叙述错误的是(　　) A．有氧呼吸减弱，导致细胞呼吸产生的能量减少 B．无氧呼吸增强，产生乳酸增多 C．无氧呼吸只在第一个阶段生成少量ATP D．由于O2缺乏，有氧呼吸第一个阶段产生的丙酮酸减少，影响第二、三个阶段的进行 解析　人进入高原后，由于O2浓度降低，有氧呼吸减弱，无氧呼吸增强，细胞呼吸产生的能量减少，产生乳酸增多，A、B正确；无氧呼吸只在第一个阶段产生少量ATP，第二个阶段丙酮酸转化成乳酸的过程中不产生ATP，C正确；有氧呼吸和无氧呼吸的第一个阶段都是葡萄糖分解产生丙酮酸，与O2无关，但O2缺乏会影响有氧呼吸的第二、三个阶段，D错误。 答案　D 2．(2024·南京高一检测)比较动物的有氧呼吸和无氧呼吸，下列说法最恰当的是(　　) A．糖类是有氧呼吸的主要能源物质，不是无氧呼吸的主要能源物质 B．有氧呼吸能产生[H]，无氧呼吸也能产生[H] C．有氧呼吸逐步释放能量，无氧呼吸瞬间释放能量 D．水是有氧呼吸和无氧呼吸共同的代谢终产物 解析　有氧呼吸和无氧呼吸都主要是以糖类作为呼吸底物的，A错误；有氧呼吸的第一和第二阶段产生的[H]，用于第三阶段与O2反应生成水并释放出大量的能量，无氧呼吸的第一个阶段也产生[H]，用于第二阶段还原丙酮酸，B正确；细胞呼吸都是在温和的条件下进行的，能量缓慢释放，C错误；有氧呼吸产生水，无氧呼吸不产生水，D错误。 答案　B 判断细胞呼吸方式的三大依据 　 探究点二　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)在日常生活中我们用冰箱保存蔬菜、水果的原理是什么？ 提示：温度降低，呼吸作用相关酶的活性降低，呼吸作用减弱，有机物的消耗减少。 (2)农作物的种子需要在什么样的环境中保存？种子萌发时，需要的条件是什么？ 提示：种子需要在零上低温、低氧、干燥环境中储存。在适宜的温度、适宜的水分和充足的氧气环境下更有利于种子萌发。 (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：松土可增大土壤氧气含量，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。 3．(2024·武汉高一模拟)下列关于细胞呼吸原理的应用的叙述，正确的是(　　) A．利用麦芽、葡萄和酵母菌等生产酒精的过程中要一直保持有氧的环境 B．花盆里的土壤板结后，松土透气可促进根细胞进行有氧呼吸 C．破伤风杆菌在有氧条件下会大量增殖，因此被生锈的铁钉扎伤后要及时清理伤口 D．提倡慢跑等有氧运动的原因之一是避免因剧烈运动导致氧气不足，使肌细胞进行无氧呼吸产生大量酒精 解析　利用麦芽、葡萄和酵母菌及发酵设备等，在控制通气的情况下，可以促进酵母菌繁殖，但生产各种酒时，需在无氧条件下发酵，A错误；花盆里的土壤板结后，松土透气可促进根细胞进行有氧呼吸，促进根系产生更多的能量，进而有利于根对无机盐的吸收，B正确；破伤风杆菌是厌氧型细菌，在缺氧条件下会大量增殖，因此被生锈的铁钉扎伤后要及时清理伤口，C错误；提倡慢跑等有氧运动的原因之一是避免因剧烈运动导致氧气不足，使肌细胞进行无氧呼吸产生大量乳酸，D错误。 答案　B 4．(2023·淮安期末)下列关于细胞呼吸原理在生产实践中应用的叙述，正确的是(　　) A．无氧环境更有利于蔬菜的储藏 B．水涝时农作物的烂根现象主要与细胞的无氧呼吸有关 C．马拉松比赛中人体主要从细胞无氧呼吸过程中获得能量 D．晒干的种子不含水分，因而细胞呼吸的强度较低 解析　蔬菜一般储藏在低氧环境中，此时无氧呼吸减弱，而有氧呼吸也很弱，可以让有机物的消耗降到最低，A错误；水涝时，土壤中的氧气不足，植物根系无氧呼吸产生的酒精积累，对根系造成毒害，进而产生烂根现象，B正确；马拉松比赛时，人体肌肉细胞主要由有氧呼吸供能，无氧呼吸也能提供少量能量，C错误；晒干的种子失去的是自由水，总的水分含量较低，因而细胞呼吸的强度较低，D错误。 答案　B 探究点三　影响细胞呼吸速率的因素 1．某生物实验小组利用苹果来探究在适宜氧气浓度下，温度(℃)对其呼吸强度(用CO2释放量的相对值表示)的影响，得到下表数据： 温度/℃ 4 10 20 30 40 CO2释放量的相对值 5.4 33.6 65.5 100 74.2 (1)运用表中数据画出温度对呼吸强度的影响曲线。 提示： (2)温度如何影响苹果细胞呼吸强度？ 提示：温度通过影响呼吸酶的活性来影响细胞呼吸强度。 (3)请结合温度对细胞呼吸强度的影响，探讨储存苹果的条件有什么要求？ 提示：根据数据分析可知，适当降低温度能降低细胞呼吸的强度，有利于储存苹果。 2．氧气浓度对不同的细胞呼吸方式具有不同的影响效应，结合曲线分析下列问题： (1)根据曲线分析O2浓度对有氧呼吸速率和无氧呼吸速率的影响。 提示：在一定范围内，随着O2浓度增加，有氧呼吸速率逐渐增大，但当O2浓度达到一定值时，有氧呼吸速率将不再增大；随着O2浓度增加，无氧呼吸速率逐渐减小 (2)依据曲线，分析不同O2浓度下的细胞呼吸方式。 O2浓度 呼吸方式 O2浓度为0 只进行无氧呼吸 0＜O2浓度＜10% 同时进行有氧呼吸和无氧呼吸 O2浓度≥10% 只进行有氧呼吸 (3)结合已有知识，从氧气浓度、温度、含水量三个方面分析保存种子、水果和蔬菜的合理条件。 提示：种子：低温、低氧、干燥保存。水果和蔬菜：零上低温、低氧、一定湿度条件下保存。 影响细胞呼吸的环境因素 (1)温度 ①影响原理：通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸速率。 ②坐标曲线： ③实践应用：生产上常利用这一原理在低温下储存蔬菜、水果；在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降温，来降低细胞呼吸，减少有机物的消耗。 (2)O2浓度 ①影响原理：在一定范围内，随着O2浓度的增加，有氧呼吸速率增大，但当O2浓度增加到一定值时，有氧呼吸速率不再增大；随O2浓度增加无氧呼吸速率受到抑制。 ②坐标曲线： ③实践应用：作物栽培中，采取中耕松土、防止土壤板结等措施，都是尽量使O2浓度大于E点对应的O2浓度，保证根细胞的正常呼吸，有利于肥料的吸收；生产中利用低氧(A点的O2浓度)抑制细胞呼吸，减少对有机物的消耗，延长蔬菜、水果、粮食的保存时间。 (3)CO2浓度 ①影响原理：CO2是细胞呼吸的产物，从化学平衡的角度分析，增加CO2浓度会抑制细胞的呼吸。 ②坐标曲线： ③实践应用：在储藏粮食时，适当增加CO2浓度(或充入N2)可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。 (4)水分 ①影响原理：水作为有氧呼吸的反应物可直接参与反应；水作为生物化学反应的介质影响反应的进行；水参与细胞呼吸，一定范围内随水含量的增加，细胞呼吸加强。 ②实践应用：种子晒干储藏，抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。 5．为探究氧含量对植物呼吸作用方式的影响，研究人员在不同氧含量下，对某植物的非绿色器官CO2释放量和O2吸收量的变化进行了检测，结果如下图所示。下列分析正确的是(　　) A．氧含量为a时，该器官进行无氧呼吸并产生乳酸 B．氧含量为b时，该器官的有氧呼吸弱于无氧呼吸 C．氧含量为c时，该器官的耗氧量较高最不适合贮藏 D．氧含量为d时，该器官耗氧量最高消耗有机物最多 解析　氧浓度为a时，该器官可通过无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，A错误；由图可知，氧含量为b时，该器官同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，氧气吸收量为3，二氧化碳释放量为8，有氧呼吸氧气吸收量和二氧化碳释放量相等，即有氧呼吸二氧化碳释放量为3，有氧呼吸消耗葡萄糖为0.5，无氧呼吸二氧化碳释放量为8－3＝5，无氧呼吸消耗葡萄糖为2.5，故有氧呼吸弱于无氧呼吸，B正确；氧含量为c时，二氧化碳的释放量较少，该器官消耗有机物较少，适合贮藏，C错误；由图可知，氧浓度为a时，只进行无氧呼吸，二氧化碳释放量为10，无氧呼吸消耗葡萄糖为5；氧含量为b时，共消耗葡萄糖为0.5＋2.5＝3(由B选项分析可知)；氧含量为c时，氧气吸收量为4，二氧化碳释放量为6，有氧呼吸消耗葡萄糖为4/6，无氧呼吸二氧化碳释放量为6－4＝2，无氧呼吸消耗葡萄糖为1，共消耗葡萄糖为10/6；氧含量为d时，该器官耗氧量最高，二氧化碳的释放量等于氧气的吸收量，此时植物只进行有氧呼吸，氧气吸收量为7，有氧呼吸消耗葡萄糖为7/6，氧含量为d时，消耗有机物少于氧浓度为a、b、c时，D错误。 答案　B 6．(不定项)如图是外界条件对植物细胞呼吸速率的影响曲线图，以下分析正确的是(　　) A．从甲图可知细胞呼吸最旺盛时的温度是B点对应的温度 B．乙图中曲线Ⅰ表示有氧呼吸，曲线Ⅱ表示无氧呼吸 C．乙图中曲线Ⅰ表示的生理过程所利用的有机物主要是葡萄糖 D．乙图中曲线Ⅱ最终趋于平衡，可能是受到温度或呼吸酶数量的限制 解析　甲图中B点温度下植物细胞呼吸的相对速率最大，说明该温度下细胞呼吸最旺盛，A正确；随着氧气浓度增大有氧呼吸增强，无氧呼吸减弱，故乙图中曲线Ⅰ表示无氧呼吸，曲线Ⅱ表示有氧呼吸，B错误；细胞呼吸利用的有机物主要是葡萄糖，C正确；有氧呼吸需要酶的参与，温度会影响酶的活性，故有氧呼吸还受温度或呼吸酶数量限制，使曲线Ⅱ最终趋于平衡，D正确。 答案　ACD [课堂小结] [课堂巩固] 1．下列关于无氧呼吸的叙述，正确的是(　　) A．是细胞呼吸的主要形式 B．高等生物细胞不能进行无氧呼吸 C．释放少量能量 D．与有氧呼吸反应的场所相同 解析　无氧呼吸是有机物不彻底氧化分解形成酒精和二氧化碳或者乳酸并释放少量能量的过程，高等生物细胞呼吸主要形式是有氧呼吸，无氧呼吸的场所是细胞质基质。细胞呼吸的主要形式是有氧呼吸，A错误；高等生物细胞可进行无氧呼吸，如肌细胞，B错误；由于无氧呼吸过程是有机物不彻底的氧化分解，有大部分能量储存在乳酸或酒精中，因此释放的能量较少，C正确；有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，无氧呼吸的场所是细胞质基质，D错误。 答案　C 2．某同学将酵母菌接种在马铃薯培养液中进行实验，不可能得到的结果是(　　) A．该菌在有氧条件下能够繁殖 B．该菌在无氧呼吸的过程中无丙酮酸产生 C．该菌在无氧条件下能够产生乙醇 D．该菌在有氧和无氧条件下都能产生CO2 解析　酵母菌有细胞核，是真菌生物，其代谢类型是异氧兼性厌氧型，与无氧条件相比，在有氧条件下，产生的能量多，酵母菌的增殖速度快，A不符合题意；酵母菌无氧呼吸在细胞质基质中进行，无氧呼吸第一阶段产生丙酮酸、还原性的氢，并释放少量的能量，第二阶段丙酮酸被还原性氢还原成乙醇，并生成二氧化碳，B符合题意，C不符合题意；酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都在第二阶段生成CO2，D不符合题意。 答案　B 3．将水果放在密封地窖中，可以保存较长时间，地窖中影响水果代谢的原因是(　　) A．温度恒定，水果抗虫害能力强 B．温度适宜，水果光合作用旺盛 C．黑暗无光，不易引起早熟 D．CO2浓度增加，抑制水果的呼吸作用 解析　将水果放在密封地窖中保存是通过抑制水果的呼吸作用，减少有机物消耗，与抗虫害能力和有无光照无关，A、C错误；本题是考查水果在地窖中保存时间较长的原因，跟光合作用无关，B错误；密封地窖通风量少，储存的水果通过呼吸作用使二氧化碳浓度逐渐增加，氧气逐渐减少，致使呼吸作用受到抑制，代谢降低，有机物消耗速率慢，保存时间长，D正确。 答案　D 4．如图表示的是某植物的非绿色器官呼吸时O2的吸收量和CO2的释放量之间的相互关系，其中线段XY＝YZ，则在氧浓度为a时(　　) A．有氧呼吸比无氧呼吸消耗的有机物多 B．有氧呼吸比无氧呼吸释放的能量多 C．有氧呼吸比无氧呼吸释放的二氧化碳多 D．有氧呼吸和无氧呼吸释放的能量相等 解析　由于题中提出，线段XY＝YZ，因此氧浓度为a时，无氧呼吸释放的CO2量等于有氧呼吸释放的CO2量，由呼吸作用方程式可得，无氧呼吸消耗的有机物是有氧呼吸消耗的有机物的3倍，A、C错误；氧气浓度为a时，有氧呼吸与无氧呼吸释放的CO2的量相等，此时有氧呼吸释放的能量多，B正确，D错误。 答案　B 5．(2023·吕梁高一期末)如图表示真核生物细胞呼吸的过程，图中a～d各表示某种物质，①～⑤各表示某一代谢过程，据图回答下列问题。 (1)a、b分别代表________、________，产生d的场所在________。 (2)能够产生ATP的过程包括________，产生ATP最多的阶段是________(用数字序号表示)。 (3)结合题图分析真核细胞能够产生CO2的场所有________________________________。 (4)检测细胞呼吸产生的CO2除可以用澄清石灰水外，还可用________溶液，其与CO2反应颜色变化是由蓝变绿再变黄。 (5)农业生产上进行中耕松土，可以提高农作物的产量，目的是通过促进根________，利于根吸收土壤中的________。 答案　(1)丙酮酸　H2O　线粒体基质　 (2)①②③　③　(3)细胞质基质、线粒体基质　(4)溴麝香草酚蓝　(5)有氧呼吸(细胞呼吸)　矿质元素(无机盐) 学科网（北京）股份有限公司 $$