5.3 细胞呼吸的原理和应用（优质精讲课）-【上好课】2024-2025学年高一生物同步精品课堂（人教版2019必修1）

第3节 细胞呼吸的原理和应用 第5章 细胞的能量供应和利用 必修一 细胞呼吸的方式 1 有氧呼吸、无氧呼吸 2 目录 影响细胞呼吸的因素及应用 3 细胞呼吸方式的判断方法 4 习题检测 5 一、学习目标 二、重难点 1.描述线粒体适于进行有氧呼吸的结构。 2.说明有氧呼吸和无氧呼吸的异同，阐明细胞呼吸的实质。 3.探讨细胞呼吸在生产和生活中的应用。 4.进行酵母菌细胞呼吸方式的探究。 1.有氧呼吸和无氧呼吸的过程与比较。 2.影响细胞呼吸的因素。 3.细胞呼吸方式的判断。 探究酵母菌细胞呼吸的方式 1 问题探讨 酵母菌细胞富含蛋白质，可以用作 饲料添加剂。在培养酵母菌用作饲料添 加剂时，要给培养装置通气或进行振荡， 以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母 菌生产葡萄酒时，却需要密封发酵。 5 问题探讨 1.都是培养酵母菌，为什么有的需要通气，有的却需要密封？ 2.为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？ 3.在密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精对它自身有什么意义？ 通气可以给酵母菌提供呼吸需要的氧气，利于酵母菌进行旺盛的细胞分裂；密封则是避免空气进入，便于酵母菌在无氧条件下分解有机物产生酒精。 在有氧条件下，酵母菌分解营养物质释放能量多，这些能量可以为酵母菌细胞进行物质代谢和细胞分裂提供充足的动力。 密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精的同时，能为自己的生命活动提供少量能量。 6 细胞呼吸的方式 1 将糖类中储存的能量转化为生命活动所需要的直接能量ATP 生物体生命活动所需的直接能源物质 生物体生命活动的主要能源物质 糖类 ATP 细胞呼吸 7 探究酵母菌细胞呼吸的方式 1 1.细胞呼吸的实质 指 的有机物氧化分解，并释放能量的过程。也称呼吸作用。 2.细胞呼吸的方式 ——有氧呼吸和无氧呼吸 依据是否需要氧气 呼吸是指机体与环境之间O2和CO2交换的过程。 一、细胞呼吸 细胞内 8 1.提出问题 2.作出假设 3.设计实验 5.分析结果 6.表达与交流 酵母菌可以进行有氧呼吸和无氧呼吸吗？ 酵母菌可以进行有氧呼吸和无氧呼吸 分别给酵母菌提供有氧和无氧的条件， 一段时间后检测其产物是否含酒精或二氧化碳 细胞呼吸的条件 细胞呼吸的产物 影响实验结果的可变因素 分析变量 CO2和酒精 有氧、无氧 温度、pH、培养液的浓度和体积 ③无关变量 ①自变量 ②因变量 4.进行实验 探究酵母菌细胞呼吸的方式 1 9 探究酵母菌细胞呼吸的方式 1 二、进行实验 1.实验材料 酵母菌 单细胞真菌，在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。 产生二氧化碳和水 产生酒精和二氧化碳 有氧呼吸 无氧呼吸 10 2.实验原理 酒精+重铬酸钾（浓硫酸溶液）： ②溴麝香草酚蓝溶液： （1）检测CO2 （2）检测酒精 ①通入澄清石灰水： 澄清→浑浊 ☞根据浑浊程度检测CO2产生的多少 蓝→变绿→再变黄 ☞根据其变黄色时间的长短，检测CO2产生的多少 橙色→灰绿色 二、进行实验 11 3.实验步骤 （1）配置酵母菌培养液：( + ) 葡萄糖溶液 酵母菌 二、进行实验 取20g新鲜的食用酵母菌，分成两等份，分别放入锥形瓶A（500mL）和锥形瓶B （500mL）中，分别向瓶中注入240mL质量分数为5%的葡萄糖溶液。 酵母菌溶液的体积以及葡萄糖溶液的体积和浓度均保持一致是为了什么？ 排除无关变量对实验结果的影响。 12 3.实验步骤 （2）检测CO2的产生 无氧呼吸 酵母菌培养液 酵母菌培养液 质量分数为10%的NaOH溶液 澄清的石灰水 澄清的石灰水 A B 如何在通入空气中去除CO2？ B瓶应封口放置一段时间后再连通澄清石灰水，为何？ 空气 有氧呼吸 NaOH溶液可吸收空气中的CO2。 消耗瓶内的氧气，造成无氧环境。 13 （2）检测CO2的产生 ①现象 ②结论 澄清石灰水都变浑浊，且有氧呼吸装置比无氧呼吸的更浑浊。 有氧呼吸与无氧呼吸都产生CO2，且有氧呼吸产生的更多。 加入瓶中的葡萄糖溶液需加热并冷却的目的分别是： a.加热目的是 。 b.冷却目的是 。 加热以杀死其他微生物及除去溶解氧 防止高温杀死酵母菌 14 3.实验步骤 （2）检测酒精的产生 空气 酵母菌培养液 酵母菌培养液 质量分数为10%的NaOH溶液 澄清的石灰水 澄清的石灰水 A B 由于葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，因此应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。 结论： 有氧呼吸不产生酒精，无氧呼吸产生酒精。 15 探究酵母菌细胞呼吸的方式 1 三、实验结果 条件 澄清石灰水/出现的时间 重铬酸钾——浓硫酸溶液 有氧 无氧 变混浊／快 不出现灰绿色 变混浊／慢 出现灰绿色 酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸 C6H12O6 CO2(大量)＋H2O C2H5OH＋CO2 (少量) 酵母菌 有O2 无O2 16 在“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验中，需要设置有氧和无氧两种条件来探究酵母菌在不同氧气条件下细胞呼吸的方式，这两个实验组的结果都是事先未知的， 通过对比可以看出氧气条件对细胞 呼吸的影响。对比实验也是科学探 究中常用的方法之一。 举例 概念 设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验叫作对比实验，也叫相互对照实验。 对比实验 17 探究酵母菌细胞呼吸的方式 1 四、探究酵母菌细胞呼吸的方式的其他装置1 1.管口2与澄清石灰水或溴麝香草酚蓝溶液 的试剂瓶相连。 2.一组阀a打开，探究有氧条件下的呼吸方式； 另一组阀a关闭，探究无氧条件下的呼吸方式。 3.实验结束后，打开阀b， 通过管口3检测酒精的产生情况。 18 探究酵母菌细胞呼吸的方式 1 五、探究酵母菌细胞呼吸的方式的其他装置2 甲组：一定量的煮沸后冷却的葡萄糖溶液+ 一定量的活性干酵母，加石蜡油铺满液面；30分钟后记录温度为A 乙组：等量的煮沸后冷却的葡萄糖溶液+ 等量的活性干酵母，不加石蜡油； 30分钟后记录温度为B 丙组：一定量的煮沸后冷却的葡萄糖溶液，加石蜡油铺满液面；30分钟后记录温度为C 预期实验结果 B＞A＞C 19 1.(2021·广东，9)秸秆的纤维素经酶水解后可作为生产生物燃料乙醇的原料。生物兴趣小组利用自制的纤维素水解液(含5%葡萄糖)培养酵母菌并探究其细胞呼吸(如图)。下列叙述正确的是（ ） A.培养开始时向甲瓶中加入重铬酸钾以便 　检测乙醇生成 B.乙瓶的溶液由蓝色变成红色， 表明酵母菌已产生了CO2 C.用甲紫溶液染色后可观察到酵母菌中线粒体的分布 D.实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量 D 葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化 由蓝变绿再变黄 线粒体染色——健那绿染液 习题巩固 20 2.为探究酵母菌的呼吸方式，在连通CO2和O2传感器的100 mL锥形瓶中，加入40 mL活化酵母菌和60mL葡萄糖培养液，密封后在最适温度下培养。培养液中O2和CO2相对含量变化见下图。下列有关分析错误的是（ ） A.t1→t2，酵母菌的有氧呼吸 速率不断下降 B.t3时，培养液中葡萄糖的消耗 速率比t1时快 C.若降低10 ℃培养，O2相对含量 达到稳定所需时间会缩短 D.实验后的培养液滤液加入适量 酸性重铬酸钾溶液后变成灰绿色 C 习题巩固 21 有氧呼吸、无氧呼吸 2 有氧呼吸、无氧呼吸 2 一、有氧呼吸 1.概念 指细胞在 的参与下，通过多种 的催化作用，把葡萄糖等有机物 ，产生 ，释放 ，生成 的过程。 氧 酶 彻底氧化分解 二氧化碳和水 大量能量 大量ATP 有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式，线粒体是有氧呼吸的主要场所。 线粒体内膜和基质中含有许多种 与有氧呼吸有关的酶。 23 2.过程 第一阶段 细胞质基质 第二阶段 线粒体基质 线粒体内膜 4 20 2 C6H12O6 酶 + [H] +少量能量 C3H4O3 第三阶段 6 6 + H2O 酶 2C3H4O3 CO2 + [H] +少量能量 12 6 酶 H2O +大量能量 24[H] + O2 总反应式 C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 6CO2 + 12H2O + 能量 酶 [H]=NADH(还原型辅酶I) 一、有氧呼吸 3.场所 细胞质基质、线粒体（主要场所） 4.原料 5.能量转化 最常利用的是 ，还可以利用脂肪和蛋白质等。 葡萄糖 1mol的葡萄糖 2870KJ 储存于ATP中 以热能形式散失 释放能量 977.28KJ 1892.72KJ 一、有氧呼吸 6.特点：与有机物在生物体外的燃烧相比 ①有氧呼吸过程温和。 ②有氧呼吸进行时有机物中的能量 经过一系列的化学反应逐步释放。 ③有氧呼吸释放的能量有相当一部分储存在ATP中。 7.对生物体的意义 ☞有利于维持细胞的相对稳定。 ☞保证有机物中的能量得到充分的利用。 一、有氧呼吸 1.线粒体是真核生物进行有氧呼吸的主要场所， 能否说生物没有线粒体就无法进行有氧呼吸 ( ) 2.线粒体能直接利用葡萄糖进行氧化分解 ( ) 3.在线粒体内膜利用的[H]只来自于丙酮酸水解 ( ) 4.有氧呼吸中只产生水不消耗水 ( ) 5.有氧呼吸三个阶段均产生ATP，第二阶段产生的ATP最多 ( ) 6.有氧呼吸过程等同于有机物在体外燃烧 ( ) × × × × × × 习题巩固 有些原核生物也可以进行有氧呼吸， 如醋酸杆菌、硝化细菌等 第二阶段消耗水 线粒体膜上无转运葡萄糖的载体 还有葡萄糖分解提供 27 有氧呼吸、无氧呼吸 2 二、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 ，产生 ，释放 ，生成少量ATP的过程。 不完全分解 少量能量 葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中。 CO2和酒精或乳酸 2.场所 细胞质基质 C6H12O6 酶 2C3H6O3(乳酸) + 少量能量 C6H12O6 2C2H5OH(酒精) + 2CO2 + 少量能量 酶 3.反应式 例：高等动物、乳酸菌、马铃薯块茎、 甜菜块根、玉米胚细胞等 例：大多数植物、酵母菌 28 第一阶段 细胞质基质 第二阶段 细胞质基质 4 2 2 + [H] +少量能量 C6H12O6 酶 C3H4O3 2 总反应式 2 C3H6O3(乳酸) + 4 [H] 2C3H4O3 CO2 + C2H5OH(酒精) 酶 酶 C6H12O6 酶 2C3H6O3(乳酸) + 少量能量 C6H12O6 2C2H5OH(酒精) + 2CO2 + 少量能量 酶 微生物的无氧呼吸也叫发酵 4.过程 只在第一阶段释放少量能量，生成少量ATP。 二、无氧呼吸 葡萄糖无氧呼吸都只在 释放少量的能量，其中一部分储存在 ，一部分以热能形式散失，葡萄糖中大部分能量存留在 中。 第一阶段 ATP 酒精或乳酸 5.能量转化 6.特点：与有氧呼吸相比 ①缺氧条件。 ②有机物氧化分解不彻底。 ③释放少量能量。 7.常见的主要进行无氧呼吸的生物或细胞 （1）只进行无氧呼吸 乳酸菌、破伤风杆菌、哺乳动物成熟红细胞、蛔虫 （2）主要进行无氧呼吸 种子萌发初期、癌细胞 二、无氧呼吸 1.有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段反应完全相同（ ） 2.无氧呼吸的第一阶段和第二阶段两个阶段都可以释放出能量（ ） 3.无氧呼吸时有机物中的能量大部分以热能的形式散失了（ ） 4.细胞在供糖不足时，无氧呼吸可将脂肪氧化为乳酸或酒精 ( ) 5.不同生物无氧呼吸产物不同的直接原因是酶不同， 根本原因是基因选择性表达的结果。 （ ） √ × × × 控制不同酶合成的基因不同 无氧呼吸时有机物中的能量大部分储存在乳酸或酒精中 习题巩固 × 供氧不足才进行无氧呼吸 31 6.线粒体和叶绿体都具有较大膜面积和复杂的酶系统， 有利于新陈代谢高效而有序地进行 ( ) 7.剧烈运动时肌细胞产生的CO2全部来自线粒体 ( ) 8.线粒体是人体细胞产生CO2的唯一场所 ( ) 9.人体骨骼肌细胞在缺氧条件下， 细胞呼吸产生的CO2体积多于吸收的O2的体积 ( ) 10.分泌蛋白的合成与分泌与ATP水解反应相联系 ( ) √ √ √ √ 习题巩固 × 人体细胞进行的是有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸 葡萄糖 丙酮酸 CO2+H2O 乳酸 乙醇+CO2 ① ② ③ ④ 11.植物细胞能进行过程①和③或①和④（ ） 12.真核细胞的细胞质基质能进行过程①和②（ ） 13.原核细胞不能进行过程②( ) 14.乳酸菌细胞内过程④消耗[H]，并产生少量ATP( ) 15.哺乳成熟的红细胞只能进行过程①和④（ ） 16.葡萄糖中的能量通过过程①和③一部分转移至ATP， 其余的存留在酒精中（ ） √ × √ × × × 马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚细胞进行产乳酸的无氧呼吸 还有一部分以热能的形式散失 习题巩固 33 项目 有氧呼吸 无氧呼吸 不同点 场所 条件 产物 能量 特点 相同点 过程 实质 意义 细胞质基质、线粒体 细胞质基质 需O2、多种酶 CO2、H2O 酒精和CO2或乳酸 大量（2870KJ/mol） 少量(196.65或225.94KJ/mol) 有机物彻底分解， 能量完全释放 有机物没有彻底分解，能量没完全释放 第一阶段(葡萄糖丙酮酸)相同 氧化分解有机物，释放能量，产生ATP 为生物体生命活动提供能量 不需O2、多种酶 有氧呼吸和无氧呼吸的比较 34 1.呼吸作用中释放出来的能量绝大多数以 的形式散失了， 产生的热能可用于维持体温或提高外界环境温度。 2.呼吸作用产生的CO2能 （降低/升高）环境中的pH值。 3.若呼吸底物为葡萄糖，人和动物呼吸作用 产生的CO2 （大于/等于/小于）O2的消耗量。 4.无氧呼吸过程中 （有/没有）[H]积累。 5.无氧呼吸过程中底物中能量 （有/没有）全部释放出来。 热能 降低 等于 没有 没有 有氧呼吸和无氧呼吸的比较 物质 来源 去向 [H] ①有氧呼吸：C6H12O6和H2O； ②无氧呼吸：C6H12O6 ①有氧呼吸： 与O2结合生成水； ②无氧呼吸：还原丙酮酸 ATP ①有氧呼吸：三个阶段都产生； ②无氧呼吸：只在第一阶段产生 用于细胞中绝大多数 需要能量的生命活动 细胞呼吸中[H]和ATP的来源和去向 36 有氧呼吸、无氧呼吸 2 三、细胞呼吸的意义 1.为生物体提供能量；2.生物体代谢的枢纽。 糖类 葡萄糖 丙酮酸 有氧呼吸 第二、三阶段 脂肪 甘油 + 脂肪酸 蛋白质 氨基酸 有机酸 脱氨基 作用 NH3 细胞呼吸是蛋白质、糖类和脂质代谢的枢纽 β氧化 37 A.甲中产生的CO2其氧元素 来自葡萄糖和水 B.乙反应结束后可用酸性重铬酸钾溶液检测酒精 C.甲和乙消耗等量的葡萄糖释放的能量相等 D.实验结果表明葡萄糖不能进入线粒体或不能在线粒体中分解 1．(2024年1月·贵州高考适应性演练)用酵母菌做实验材料探究细胞呼吸，将酵母菌(甲)、细胞质基质(乙)及线粒体(丙)分别放入3支试管，向试管中加入等量、相同浓度的葡萄糖溶液，均供氧充足，一段时间后，得到葡萄糖和CO2的相对含量变化如图所示。下列叙述错误的是(　 ) C 习题巩固 由于供氧充足，甲进行有氧呼吸，有氧呼吸产生的CO2其氧元素来自葡萄糖和水，A正确； 由题意可知，乙只能进行无氧呼吸，乙反应结束后产生的酒精可用酸性重铬酸钾检测，检测后乙所在试管溶液呈灰绿色，B正确； 甲(进行有氧呼吸)和乙(只进行无氧呼吸)消耗等量的葡萄糖，前者释放的能量多于后者，C错误； 丙中葡萄糖无消耗，说明葡萄糖不能进入线粒体或不能在线粒体中分解，D正确。 38 2.(2023·山东高考)水淹时，玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足，使液泡膜上的H＋转运减缓，引起细胞质基质内H＋积累，无氧呼吸产生的乳酸也使细胞质基质pH降低。pH降低至一定程度会引起细胞酸中毒。细胞可通过将无氧呼吸过程中的丙酮酸产乳酸途径转换为丙酮酸产酒精途径，延缓细胞酸中毒。下列说法正确的是(　 ) A.正常玉米根细胞液泡内pH高于细胞质基质 B.检测到水淹的玉米根有CO2的产生不能判断是否有酒精生成 C.转换为丙酮酸产酒精途径时释放的ATP增多以缓解能量供应不足 D.转换为丙酮酸产酒精途径时消耗的[H]增多以缓解酸中毒 可能是有氧呼吸 B 习题巩固 玉米根细胞由于较长时间进行无氧呼吸导致能量供应不足，使液泡膜上的H＋转运减缓，引起细胞质基质内H＋积累，说明细胞质基质内H＋转运至液泡需要消耗能量，为逆浓度梯度的主动运输，即液泡中H＋浓度高，故正常玉米根细胞液泡内pH低于细胞质基质，A错误； 玉米根部短时间水淹时，根部氧气含量少，但部分根细胞可以进行有氧呼吸产生CO2，因此检测到水淹的玉米根有CO2的产生不能判断是否有酒精生成，B正确； 丙酮酸产乳酸途径和丙酮酸产酒精途径均无ATP的产生，C错误； 丙酮酸产酒精途径消耗的[H]与丙酮酸产乳酸途径消耗的[H]的量相同，D错误。 39 A.膜间隙高浓度的H＋全部来自有机物的分解 B.NADH中的能量可通过H＋的电化学势能转移到ATP中 C.蛋白质复合体运输H＋和ATP合成酶复合体运输H＋的方式 分别为主动运输和协助扩散 D.寒冷条件下棕色脂肪细胞被激活时， 线粒体有氧呼吸释放的能量中热能所占比例明显增加 3．(2024·南京模拟)细胞呼吸过程中形成 的NADH等物质通过电子传递系统将电子 传递给氧生成水，并偶联ATP合成的过程称为 氧化磷酸化，如图为细胞呼吸过程中电子传递和氧化磷酸化过程。已知人体棕色脂肪细胞线粒体内膜上有一种特殊的通道蛋白UCP。ATP合成酶竞争性地将膜间隙高浓度的H＋回收到线粒体基质。下列说法不正确的是(　 ) A 有氧呼吸第二阶段，即来自水 通过UCP转运减低了线粒体内膜两侧的H＋浓度差 习题巩固 膜间隙高浓度的H＋来自细胞呼吸第一阶段和有氧呼吸第二阶段，即来自有机物和水，A 错误； 图中NADH 中电子被电子载体所接受，使得线粒体膜间隙的H＋浓度升高，在线粒体内膜两侧形成一个质子跨膜梯度，NADH 中的能量变为H＋电化学势能，再通过H＋向膜内运输变为ATP中的能量，B正确； H＋由线粒体基质进入线粒体膜间隙的过程为逆浓度梯度，且需要能量，运输方式为主动运输；ATP合成酶复合体运输H＋是顺浓度的，运输方式为协助运输，C正确； 结合题图可知，棕色脂肪细胞被激活时，通过UCP转运减低了线粒体内膜两侧的H＋浓度差，使得有氧呼吸合成ATP减少，以热能形式散失的能量所占比例明显增加，D正确。 40 必需氨基酸是人体不能自己合成的，必须从外界环境获取的 4.(2024·丹东模拟)糖类、脂肪和蛋白质是细胞的主要营养物质，如图是人体有机物代谢过程模式图。图中字母表示物质，数字表示代谢过程。下列叙述错误的是(　 ) A.①过程发生在细胞质基质中， A为丙酮酸 B.D为脂肪酸，大多数是饱和的， 熔点较高 C.图中三大类营养物质氧化分解 过程中形成ATP最多的过程是④ D.⑥和⑪过程能产生人体所需的8种必需氨基酸 D 习题巩固 ①过程是糖酵解过程，即葡萄糖经一系列氧化分解转变为丙酮酸的过程，故A是丙酮酸，该过程发生的场所是细胞质基质，A正确； D是脂肪酸，脂肪酸可分为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸，大多数动物脂肪含饱和脂肪酸，熔点较高，室温下呈固态，B正确； 图中④过程，即[H]和O2生成水的过程会产生大量的ATP，较其他氧化分解过程释放的ATP多，C正确； 必需氨基酸是人体不能自己合成的，必须从外界环境获取的，故⑥和⑪过程均不能产生人体的必需氨基酸，D错误。 41 课堂小结 影响细胞呼吸的因素及应用 3 影响细胞呼吸的因素及应用 3 一、温度 温度 呼吸速率 温度通过影响 而影响细胞呼吸速率。 细胞呼吸的最适温度一般在25 ℃～35 ℃之间。 酶的活性 1.最适温度 2.超过最适温度 3.低于最适温度 细胞呼吸最强。 呼吸酶活性降低，甚至变性失活，细胞呼吸受抑制。 呼吸酶活性下降，细胞呼吸受抑制。 应用 1. 储存食品（冰箱）； 2.大棚栽培在夜间和阴天适当 以降低呼吸作用消耗的有机物； 3. 水和面发得快。 低温 降温 温 44 影响细胞呼吸的因素及应用 3 二、 O2浓度 直接影响呼吸速率和呼吸性质。对无氧呼吸有抑制作用。 2. 氧气浓度0~b时 有氧呼吸和无氧呼吸同时存在， 有氧呼吸速率增大， 无氧呼吸速率减小。 1. 氧气浓度为0时 只进行无氧呼吸 3. 氧气浓度b~c时 细胞只进行有氧呼吸 45 4. 氧气浓度为a时 无氧呼吸减弱，有氧呼吸较弱， 细胞呼吸（A)最弱， 储存蔬菜、水果、粮食等， 应控制氧气浓为a(或a附近)。 5. 氧气浓度为b时 无氧呼吸被完全抑制， 细胞只进行有氧呼吸， 细胞呼吸即为有氧呼吸。 无氧呼吸消失点 6.氧气浓度为c时 有氧呼吸速率达到最大， 再增加氧气浓度，呼吸速率不再增加。 限制因素可能是呼吸底物的量或酶的量与酶的活性等。 二、 O2浓度 应用 1.中耕松土， 可增强根的呼吸作用， 有利于矿质元素的吸收。 2.在储存蔬菜、水果、粮食时， 为了减少有机物消耗， 应控制低氧(a点氧气浓度)环境。 二、 O2浓度 影响细胞呼吸的因素及应用 3 三、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。 应用 储藏粮食时适当增加CO2浓度，可抑制细胞呼吸， 减少有机物消耗。 48 影响细胞呼吸的因素及应用 3 四、H2O浓度 1.影响 ①直接影响——水是有氧呼吸的反应物，可直接参与反应。 ②间接影响——许多生化反应需在水中才能进行， 自由水含量升高，细胞呼吸加快。 2.应用 ①粮食在收仓前要进行晾晒处理，减少有机物消耗。 ②干种子萌发前进行浸泡处理。 49 1.包扎伤口：选用透气消毒纱布， 抑制厌氧细菌（破伤风杆菌）的呼吸与繁殖。 2.酵母菌酿酒：选通气，后密封。先让酵母菌有氧呼吸， 大量繁殖，再无氧呼吸产生酒精。 3.花盆经常松土：促进根部有氧呼吸，利于吸收无机盐等。 4.有氧运动：提倡慢跑，防止剧烈运动，肌细胞无氧呼吸产生乳酸。 5.稻田定期排水：抑制无氧呼吸产生酒精，防止酒精中毒， 烂根死亡。 6.在人工气候室栽培作物，降低夜温以减少呼吸消耗， 有利于物质积累。 7.泡菜和酸奶的制作：利用乳酸菌的无氧呼吸产生乳酸。 细胞呼吸与生产生活实际的联系 1．(2024年1月·安徽高考适应性演练)下列有关细胞呼吸及其原理应用的叙述，错误的是( 　 ) A.乳酸发酵会产生使溴麝香草酚蓝溶液变黄的物质 B.酵母菌无氧呼吸会产生使酸性重铬酸钾溶液变为灰绿色的物质 C.黏土掺沙有利于农作物根细胞有氧呼吸，促进根系生长 D.地窖中甘薯的呼吸作用会增加密闭环境内CO2浓度，有利于贮藏 A 习题巩固 二氧化碳会使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，乳酸发酵不会产生二氧化碳，A错误； 酵母菌无氧呼吸会产生酒精，使酸性重铬酸钾溶液变为灰绿色，B正确； 黏土掺沙会增加氧气含量，有利于农作物根细胞有氧呼吸，从而促进根系生长，C正确； 地窖中甘薯的呼吸作用会增加密闭环境内CO2浓度，可以抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗，有利于贮藏，D正确。 51 2.（多选）人的肌肉组织分为快肌纤维和慢肌纤维两种，快肌纤维几乎不含有线粒体，与短跑等剧烈运动有关；慢肌纤维与慢跑等有氧运动有关。下列叙述错误的是（　 　） A.消耗等摩尔葡萄糖，快肌纤维比慢肌纤维产生的ATP多 B.两种肌纤维均可在细胞质基质中产生丙酮酸、[H]和ATP C.短跑时快肌纤维无氧呼吸产生大量乳酸，故产生酸痛感觉 D.慢跑时慢肌纤维产生的ATP，主要来自于有氧呼吸的第二阶段 E.两种肌纤维的呼吸作用起点都可以是葡萄糖 AD 习题巩固 52 A.在时间a之前，植物根细胞无CO2释放， 只进行无氧呼吸产生乳酸 B.a～b时间内植物根细胞存在经无氧呼吸 产生酒精和CO2的过程 C.每分子葡萄糖经无氧呼吸产生酒精时 生成的ATP比产生乳酸时的多 D.植物根细胞无氧呼吸产生的酒精跨膜运输的过程不需要消耗ATP 3.(2023·全国乙卷)植物可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境。在无氧条件下，某种植物幼苗的根细胞经呼吸作用释放CO2的速率随时间的变化趋势如图所示。下列相关叙述错误的是(　 ) C 第二阶段不产生ATP 习题巩固 在时间a之前，植物根细胞无CO2释放，说明此时段植物根细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸，A正确； 在无氧条件下，a～b时间内植物根细胞释放CO2，推测该时段植物根细胞存在产生酒精和CO2的无氧呼吸过程，B正确； 在葡萄糖经无氧呼吸产生酒精或乳酸的过程中，只有第一阶段释放能量，这两个过程的第一阶段相同，故消耗1分子葡萄糖，这两个过程生成的ATP相同，C错误； 酒精跨膜运输的方式为自由扩散，不需要消耗ATP，D正确。 53 4.[多选](2023·山东高考改编)某种植株的非绿色器官在不同O2浓度下，单位时间内O2吸收量和CO2释放量的变化如图所示。若细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖，下列说法正确的是( 　 ) BCD A.甲曲线表示O2吸收量 B.O2浓度为b时， 该器官不进行无氧呼吸 C.O2浓度由0到b的过程中， 有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加 D.O2浓度为a时较适合保存该器官，该浓度下细胞呼吸强度较小， 消耗葡萄糖较慢 CO2释放量 只进行有氧呼吸 a时，有氧呼吸和无氧呼吸均较弱 习题巩固 图中横坐标是O2浓度，当O2浓度为0时，甲曲线相对值不为0，说明甲曲线表示CO2释放量，乙曲线表示O2吸收量，A错误。 O2浓度为b时，两曲线相交，说明此时O2吸收量和CO2释放量相等，已知细胞呼吸分解的有机物全部为葡萄糖，故此时植物只进行有氧呼吸，不进行无氧呼吸，B正确。 O2浓度由0到b的过程中O2吸收量逐渐增加，有氧呼吸速率逐渐增加，则有氧呼吸消耗葡萄糖的速率逐渐增加，C正确。 据图可知，O2浓度为a时，氧气对无氧呼吸抑制较强，此时有氧呼吸和无氧呼吸均较弱，消耗葡萄糖较慢，适宜保存该器官，D正确。 54 5.(2022·松原市高三期末)“有氧运动”是指人体吸入的氧气与需求的相等，达到生理上的平衡。图示为人体运动强度与血液中乳酸含量和氧气消耗速率的关系。 下列说法错误的是( ) A.a、b和c运动强度下有氧呼吸和无氧 　呼吸同时存在 B.运动强度≥b后，肌肉细胞CO2的产 　生量将大于O2的消耗量 C.无氧呼吸释放的能量大部分以热能散失，其余储存在ATP中 D.若运动强度长时间超过c，会因乳酸增加而使肌肉酸胀乏力 B 有氧呼吸才会产生CO2 习题巩固 55 种子萌发时细胞吸水和呼吸速率变化曲线解读 1.在种子吸水的第Ⅰ阶段，吸水较快（以吸胀 作用吸水），增加自由水含量使呼吸速率 上升。 2.在种子吸水的第Ⅱ阶段，呼吸作用产生的 CO2量要比O2的消耗量大得多，说明此 期间主要进行无氧呼吸。 3.在胚根长出后，由于胚根突破种皮， 增加了O2的吸收量，种子以有氧呼吸为主， 同时胚根主要为渗透吸水。 4.从O2的吸收量可大于CO2的释放量看出，有脂肪参与呼吸作用。 细胞呼吸方式的判断方法 4 细胞呼吸方式的判断方法 4 一、根据反应物和产物来判断 有氧呼吸 C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 6CO2 + 12H2O + 能量 酶 无氧呼吸 C6H12O6 酶 2C3H6O3(乳酸) + 少量能量 C6H12O6 2C2H5OH(酒精) + 2CO2 + 少量能量 酶 1.消耗O2或产物中有H2O 一定存在有氧呼吸 3.无CO2释放 2.产物中有酒精或乳酸 一定存在无氧呼吸 只进行产乳酸的无氧呼吸或死亡 58 细胞呼吸方式的判断方法 4 二、 O2吸收量与CO2释放量 →只进行以葡萄糖为底物的有氧呼吸 或有氧呼吸+产乳酸的无氧呼吸。 1.不消耗O2，释放CO2 →只进行产酒精的无氧呼吸。 2.不消耗O2，不释放CO2 →只进行产乳酸的无氧呼吸或细胞已死亡。 3.CO2释放量= O2吸收量 4.CO2释放量>O2吸收量 →既进行有氧呼吸又进行产酒精的无氧呼吸。 5.CO2释放量<O2消耗量 →可能存在脂质的氧化分解。 59 细胞呼吸方式的判断方法 4 三、酒精与CO2释放量 1.酒精产生量=CO2释放量 →只进行产酒精的无氧呼吸。 2.酒精的产生量<CO2释放量 →既有进行有氧呼吸， 又进行产酒精的无氧呼吸。 60 细胞呼吸方式的判断方法 4 四、依据反应场所来判断 ①若整个呼吸过程均在细胞质基质中进行，则为 ； ②若部分过程在线粒体中进行，则为 。 无氧呼吸 有氧呼吸 ①若只有二氧化碳和水产生，则为 ， ②若有乳酸或酒精产生，则为 。 有氧呼吸 无氧呼吸 1.真核细胞 2.原核细胞 原核细胞没有线粒体，故原核细胞的呼吸作用在细胞质和细胞膜上进行，其呼吸方式的判断应是根据产物判断： 61 1.氧的浓度会影响细胞呼吸。在a、b、c、d条件下,底物是葡萄糖,测得某植物种子萌发时CO2和O2体积变化的相对值如下图。则下列叙述中正确的是(　　) A.a、b、c、d条件下，细胞呼吸 的场所均为细胞质基质和线粒体 B.a条件时，细胞呼吸最终有[H]的积累 C.b、c条件下，细胞呼吸的产物只有二氧化碳和水 D.若底物是等量的脂肪，则在d条件下释放的CO2与吸收的O2的比值 可能不为1 D 习题巩固 62 2.种子贮藏中需要控制呼吸作用以减少有机物的消耗。若作物种子呼吸作用所利用的物质是淀粉分解产生的葡萄糖，下列关于种子呼吸作用的叙述，错误的是(　　) A.若产生的CO2与乙醇的分子数相等，则细胞只进行无氧呼吸 B.若细胞只进行有氧呼吸，则吸收O2的分子数与释放CO2的相等 C.若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸，则无O2吸收也无CO2释放 D.若细胞同时进行有氧和无氧呼吸， 则吸收O2的分子数比释放CO2的多 D 习题巩固 63 3.葡萄糖和脂肪是细胞呼吸常用的物质，葡萄糖中的氧含量远多于脂肪，科学研究中常用RQ(释放的CO2体积/消耗的O2体积)来推测生物的呼吸方式和用于呼吸的能源物质。下列叙述不正确的是(　　) A.水淹时植物根细胞的RQ>1，该植物根细胞呼吸的产物可能有酒精 B.若测得酵母菌在葡萄糖培养液中的RQ＝1，说明进行的是有氧呼吸 C.若测得某植物种子在萌发初期的RQ<1，该植物种子可能富含油脂 D.人体在剧烈运动的时候，若呼吸底物只有葡萄糖，RQ会大于1 D 习题巩固 64 细胞呼吸方式的判断方法 4 五、液滴移动法探究细胞的呼吸方式 2.装置2中着色液滴移动的距离代表呼吸作用消耗的氧气和释放的 二氧化碳的体积的差值。 实验原理 1.装置1中加入NaOH溶液的目的是 ，根据着色液滴 移动的距离可测出 的体积。 吸收二氧化碳 呼吸作用消耗的氧气 65 若实验组刻度左移5个单位，对照组刻度右移2个单位，则实际呼吸强度为_____个单位。 7 装置一 装置二 结果 红色液滴左移 红色液滴不动 红色液滴不动 红色液滴右移 红色液滴左移 红色液滴右移 红色液滴不动 红色液滴不动 只进行有氧呼吸或有氧+产乳酸的无氧 只进行产酒精的无氧呼吸 既进行有氧呼吸又进行产酒精的无氧 细胞已死亡或只进行产乳酸的无氧呼吸 66 实验误差的校正 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、温度等物理因素引起 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。 蒸馏水 5mL 67 1.不同种类的种子中储存的营养物质的种类不同。在科学研究中常通过呼吸熵（RQ＝（释放的CO2的体积/消耗的O2体积）推测生物用于有氧呼吸的能源物质。下图是测定发芽种子呼吸熵的两个装置，25 ℃下经20 min后装置一、二着色液滴分别向左移动x和y(mm)， 请回答： 发芽种子 发芽种子 (1)装置1中加入NaOH溶液的目的是 。 吸收二氧化碳 习题巩固 68 发芽种子 发芽种子 (2)x代表 ， y代表的 。 细胞呼吸消耗氧气的体积 消耗氧气和释放二氧化碳的体积之差 (3)若测得x＝200 mm，y＝30 mm，则该发芽种子的呼吸熵是 。 0.85 (4)若要测定已长出一片真叶幼苗的RQ，则应将该装置放于 条件下进 行，原因是 ，干扰呼吸作用产生的气体量的 变化。 遮光 避免幼苗进行光合作用 习题巩固 69 发芽种子 发芽种子 (5)为使测得的x和y值更精确，还应再设置另一对照装置。对照装置的容器 和小瓶中应分别放入 。 设对照装置的目的是 。 死的发芽种子和蒸馏水 用于校正装置1和装置2内因物理因素引起的气体体积变化 习题巩固 70 发芽种子 发芽种子 (6)按上述两装置正确操作，某同学 发现开始的一段时间内装置1中的 着色液滴向左移动，而装置2中 的着色液滴位置却不发生改变， 则可推定该种子发芽过程所消耗的能源物质主要是 ，理由是： 葡萄糖 若发现装置1和装置2中的着色液滴均向左移动，则该种子发芽过程中所消耗的能源物质主要是 ，理由是： 以葡萄糖为能源物质进行有氧呼吸时，吸收的氧气量等于释放的二氧化碳量。 脂肪 脂肪富含氢，在被氧化分解时吸收的氧气量大于释放的二氧化碳量。 习题巩固 71 课堂总结 习题检测 5 1.某超市有一批过保质期的酸奶出现涨袋现象。酸奶中可能含有的微生物有乳酸菌、酵母菌等。据此分析涨袋现象的原因，判断以下解释是否合理。 （1）是乳酸菌无氧呼吸产生气体造成的( ) （2）如果有酒味，可能是酵母菌无氧呼吸造成的( ) 习题检测 ✘ ✓ 74 习题检测 2.下图表示某种植株的非绿色器官在不同氧浓度下，O2的吸收量和CO2的释放量的变化。下列叙述正确的是( ) A.氧气浓度为0时， 该器官不进行呼吸作用 B.氧气浓度在10%以下时， 该器官只进行无氧呼吸 C.氧气浓度在10%以上时， 该器官只进行有氧呼吸 D.保存该器官时，氧气浓度越低越好 C 75 习题检测 3.将酵母菌培养液进行离心处理。把沉淀的酵母菌破碎后，再次 离心处理为只含有酵母菌细胞质基质的上清液和只含有酵母菌细胞器的沉淀物两部分，与未离心处理过的酵母菌培养液分别放入甲、乙、丙3支试管中，并向这3支试管内同时滴入等量、等浓度的葡萄糖溶液。在有氧条件下，最终能产生CO2和H2O的试管是（ ） A.甲 B.丙 C.甲和乙 D.丙和乙 B 76 习题检测 1.松土是许多农作物栽培中经常采取的一项措施。试分析农田松土给农作物的生长、当地的水土保持以及全球气候变暖等方面可能带来的影响，并指出如何尽量减少不利影响？ 松土透气可以使根细胞进行充分的有氧呼吸，从而有利于根系的生长和对无机盐的吸收，促进作物生长，吸收更多的 CO2，缓解全球气候变暖现象；增强根系的水土保持能力；避免根细胞无氧呼吸产生酒精对根系造成的伤害。此外，松土透气还有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖，促进这些微生物对土壤有机物的分解，为植物生长提供更多的 CO2，也有可能导致局部大气 CO2浓度上升。 松土不当，可能伤害植物根系；要根据不同植物、植物不同的生长阶段等，采取不同的松土方法。 77 习题检测 2.有氧呼吸过程是否含有无氧呼吸的步骤?结合地球早期大气中没有氧气以及原核细胞中没有线粒体等事实，想一想，地球早期的单细胞生物是否只能进行无氧呼吸?你体内的骨骼肌细胞仍保留着进行无氧呼吸的能力，这是否可以理解为漫长的生物进化史在你身上留下的印记? 有氧呼吸第一个阶段与无氧呼吸第一个阶段完全相同，都不需要氧气，都与线粒体无关。联想到地球的早期以及原核细胞的结构可以大胆作出这样的推测:在生物进化史上先出现无氧呼吸，而后才出现有氧呼吸。继而推测,地球早期的单细胞生物只进行无氧呼吸。体内骨骼肌细胞保留进行无氧呼吸的能力，可以理解为漫长的生物进化史在人类身上留下的印记，同时也可以理解为人体在进行长跑等剧烈运动时，在供氧不足的情况下，骨骼肌细胞保留一定的无氧呼吸来供能，有一定的适应意义。 78 THANKS $$