5.3 细胞呼吸的原理和应用课件-2024-2025学年高一上学期生物人教版必修1

生物体生命活动的主要能源物质 糖类 生物体生命活动所需的直接能源物质 ATP 呼吸作用 糖类中储存的能量如何转化为生命活动所需要的直接能量ATP？ 1 呼吸： 细胞呼吸是否 都需要氧气呢？ 发生在肺部的气体交换，呼出CO2，吸入O2 。 呼吸作用的实质： 是细胞内的有机物氧化分解，并释放能量。 第五章 细胞的能量供应和应用 第3节 细胞呼吸的原理和应用 S z L w h 学习目标 学习目标 1.通过探究酵母菌的细胞呼吸方式，说出细胞呼吸的类型（重难点） 2.描述线粒体适合进行有氧呼吸的结构，说明有氧呼吸过程中物质与能量的变化（重难点） 3.比较有氧呼吸与无氧呼吸的异同，阐明细胞呼吸的实质 4.了解细胞呼吸原理在生产和生活中的应用 一、探究细胞呼吸的方式 实验材料： （在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。） 酵母菌 探究·实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式 提出问题 01 酵母菌在有氧和无氧的环境下均能呼吸吗?呼吸产物分别是什么？ 作出假设 02 酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸，细胞呼吸的产物可能有CO2和酒精。 探究·实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式 设计实验 03 细胞呼吸的条件 有氧条件 无氧条件 细胞呼吸的产物 是否产生酒精/CO2 影响实验结果的可变因素（温度、培养液浓度、pH、酵母菌活性等） 实验思路？ 分析变量 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。 自变量: 因变量: 无关变量: 怎样控制有氧和无氧条件？ 怎样鉴定有无CO2产生？如何比较CO2产生的多少？ 怎样鉴定有无酒精产生？ 探究·实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式 设计实验 03 通气/密封 A.通入澄清的石灰水： B.使溴麝香草酚蓝水溶液： ①CO2的检测： 澄清→浑浊 蓝→绿→黄 （根据浑浊程度检测CO2产生的多少） （根据其变黄色时间的长短，检测CO2产生的多少） 设计实验 03 ②酒精的检测： 探究·实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式 橙色的重铬酸钾溶液在酸性 下与酒精发生反应： 橙色→灰绿色 进行实验 04 探究·实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式 （1）配置酵母菌培养液： 酵母菌＋ 分别装入A、B两个锥形瓶中。 煮沸并冷却葡萄糖溶液 煮沸的目的： 冷却后加入的目的： 除去溶液中的氧气（为后续无氧条件培养提供条件）；杀菌，去除葡萄糖溶液中可能存在的其他杂菌。 避免高温杀死酵母菌。 进行实验 04 探究·实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式 （2）搭建实验装置： 气泵 A B C D E 有氧呼吸装置： 无氧呼吸装置： B-D E-C-A-D 进行实验 04 探究·实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式 密闭一段时间后，待容器中的O2消耗完再连接澄清石灰水 使酵母菌消耗瓶内原有氧气，造成无氧环境，确保CO2完全来自于无氧呼吸 除去空气中的CO2。保证第三个锥形瓶中的澄清石灰水变混浊完全是由酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。 进行实验 04 探究·实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式 （3）产物检测及实验现象的观察： 有氧装置澄清石灰水变浑浊，出现时间快； 无氧装置澄清石灰水变浑浊，出现时间慢。 进行实验 04 探究·实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式 （3）产物检测及实验现象的观察： 酵母菌培养液→过滤→取样→滴加酸性重铬酸钾溶液→振荡→观察 提示：因为葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，因此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。 进行实验 探究·实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式 （3）产物检测及实验现象的观察： 酵母菌培养液→过滤→取样→滴加酸性重铬酸钾溶液→振荡→观察 04 +有氧装置的酵母菌滤液 +无氧装置的酵母菌滤液 灰绿色 不变灰绿色 实验分析 探究·实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式 05 条件 澄清石灰水/出现的时间 重铬酸钾——浓硫酸溶液 A组有氧 B组无氧 变混浊／快 不出现灰绿色 变混浊／慢 出现灰绿色 （1）酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。 （2）在有氧条件下,酵母菌通过细胞呼吸产生产生CO2多而快, 在无氧条件下进行细胞呼吸产生酒精和少量的CO2。 得出结论 06 探究·实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式 【思维拓展1】 为了保证实验的科学性，你觉得该实验还需哪些改进？ 实验改进 探究·实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式 探究·实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式 【思维拓展2】 本实验中哪个是对照组，哪个是实验组？ 本实验的两组都是实验组 有氧呼吸装置 无氧呼吸装置 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。 探究·实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式 拓展：对比实验与对照实验区别 对比实验： 对照实验： 对照组： 实验组： 结果未知 结果未知 结果已知 结果未知 实验组1： 实验组2： 1、(2023·河北唐县高三模拟)酸性重铬酸钾既能将酒精中的羟基氧化成羧基，也能将葡萄糖中的醛基氧化成羧基，因此酸性重铬酸钾溶液与酒精和葡萄糖都会出现由橙色变为灰绿色的颜色变化。在探究酵母菌无氧呼吸产物时，下列检测或鉴定不一定能成功的是（ ） A.可在B瓶中加入澄清石灰水检测CO2的产生 B.培养一段时间后，向A瓶中加入酸性重铬酸钾溶 液，观察颜色变化 C.可用斐林试剂检测葡萄糖是否消耗完 D.适当延长酵母菌培养时间，充分耗尽葡萄糖后再进行鉴定 B 当堂检测 2、（2022·重庆卷）从如图中选取装置，用于探究酵母菌细胞呼吸方式，正确的组合是（ ） A．⑤→⑧→⑦和⑥→③ B．⑧→①→③和②→③ C．⑤→⑧→③和④→⑦ D．⑧→⑤→③和⑥→⑦ 注：箭头表示气流方向 B 当堂检测 细胞呼吸 有氧呼吸 无氧呼吸 包括 科学家根据大量的实验结果得出结论： 对于绝大多数生物来说，_____呼吸是细胞呼吸的主要形式，这一过程必须有 的参与。 有氧 氧 二、有氧呼吸 外膜 内膜 DNA/RNA 核糖体 嵴 基质 1.主要场所： 分布有氧呼吸的酶 线粒体 增大内膜的表面积 2.最常利用的底物： 葡萄糖(C6H12O6) （也可能是脂肪等其他能源物质） 二、有氧呼吸 3.反应过程： 葡萄糖不变 无荧光 葡萄糖减少 丙酮酸生成 微弱荧光 葡萄糖减少CO2 生成 大量荧光 线粒体 细胞质基质 细胞质基质 线粒体 等量的葡萄糖、氧气、荧光素和荧光素酶 1 2 3 实验一：破碎细胞，得到不同组分 推论1：葡萄糖不能在线粒体中分解 推论2：葡萄糖在细胞质基质中分解，生成丙酮酸和少量的能量 推论3：丙酮酸在线粒体中分解生成CO2和大量能量 （1）对比1号、2号试管，分析葡萄萄分解的场所在哪里？产物有什么？对比2号、3号试管，如何解释3号试管中没有丙酮酸？ 二、有氧呼吸 3.反应过程： 二、有氧呼吸 3.反应过程： 推论2：葡萄糖在细胞质基质中分解，生成丙酮酸和少量的能量 C6H12O6 C3H4O3 尝试写出：发生在细胞质基质中的化学反应式 第一阶段： 信息1：细胞质基质中，葡萄糖在酶的催化下还能生成[H]，即氧化型辅酶Ⅰ(NAD+)转化为还原型辅酶Ⅰ（NADH)。该阶段无O2参与 C6H12O6 → 2丙酮酸（C3H4O3）＋4[H]＋少量能量 酶 推论3：丙酮酸在线粒体中分解生成CO2和大量能量 二、有氧呼吸 3.反应过程： 丙酮酸在线粒体的什么部位分解呢？ 线粒体电镜照片 外膜 内膜 嵴 基质 二、有氧呼吸 3.反应过程： 实验二：破碎线粒体，得到不同组分 线粒体膜 线粒体基质 线粒体基质 线粒体膜 等量的丙酮酸、氧气、荧光素和荧光素酶 4 丙酮酸不变 无荧光 5 丙酮酸减少CO2 生成 微弱荧光 6 丙酮酸减少CO2 生成 大量荧光 二、有氧呼吸 3.反应过程： （2）对比4号、5号试管，分析丙酮酸分解的场所在哪里？产物有什么？对比5号、6号试管，如何解释6号试管中形成大量荧光？ 推论4：丙酮酸不能在线粒体膜上分解 推论5：丙酮酸在线粒体基质中分解，生成CO2 和少量的能量 推论6：丙酮酸被分解后，在线粒体膜上发生反应合成大量能量 二、有氧呼吸 3.反应过程： 推论5：丙酮酸在线粒体基质中分解，生成CO2 和少量的能量 尝试写出：发生在线粒体基质中的化学反应式 第二阶段： 信息2：利维和施利曼发现在线粒体基质中，某种酶可催化丙酮酸生成[H]，而这个过程需要H2O的参与，另外克雷布斯发现丙酮酸脱[H]的过程没有O2参与 2丙酮酸（C3H4O3）＋6H2O → 6CO2＋20[H]＋少量能量 酶 二、有氧呼吸 3.反应过程： 推论6：丙酮酸被分解后，在线粒体膜上发生反应合成大量能量 信息3：1912年至1913年，瓦勃从豚鼠肝细胞匀浆中粗提取了线粒体，发现它能消耗O2 信息4：超声波震碎线粒体之后，内膜自然卷成了颗粒朝外的小囊泡，这些小囊泡有氧化[H]的功能，而外膜未发现此功能 （1）氧气参与反应发生在哪个部位？ （2）内膜上的[H]来自哪里？ 尝试写出：发生在线粒体内膜上的化学反应式 第三阶段： 24 [H]＋6O2→ 12H2O ＋大量能量 酶 线粒体内膜 第一阶段和第二阶段 第二阶段： 酶 12H2O + 大量能量 24[H] + 6O2 酶 6CO2 +20 [H] +少量能量 2C3H4O3 +6H2O 场所：细胞质基质——葡萄糖的初步分解 第一阶段： C6H12O6 酶 2C3H4O3 +4 [H] + 少量能量 总反应式 场所：线粒体基质——丙酮酸彻底分解 第三阶段： 场所：线粒体内膜——[H]的氧化 C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量 酶 二、有氧呼吸 总反应式 C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量 酶 二、有氧呼吸 思考1：生成物中的CO2和H2O中的O分别来自反应物中的什么物质? H2O的O来自O2 CO2中的O来自丙酮酸（葡萄糖）和水 思考2：反应中O的“来龙去脉”? C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量 酶 总反应式 C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量 酶 二、有氧呼吸 思考3：有氧呼吸释放的能量有何用途？ 在细胞内，1mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放出2870kJ的能量，可使977.28kJ左右的能量储存在ATP中，其余的能量以热能的形式散失掉了。请问有氧呼吸的能量转化效率大约是多少？这些能量大约能使多少ADP 转化为ATP？ 997.28/2870≈34% 997.28/30.54=32mol 归纳有氧呼吸的能量利用特点： 释放能量多、转化效率高、能量逐级释放。 总反应式 C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量 酶 二、有氧呼吸 思考4：有氧呼吸逐级释放能量对于生物体来说具有什么意义？ 使有机物中的能量逐步地转移到ATP中 能量缓慢有序地释放，利于维持细胞的相对稳定状态 保证有机物中的能量得到最充分的利用 项目 过程 能量释放特点 释放能量去向 有氧呼吸 体外燃烧 相同点： 都是物质的氧化分解；产生CO2和H2O，都释放出能量 一次性迅速释放能量 经过一系列化学反应逐步缓慢释放 温和 剧烈 热能、ATP中 热能、不生成ATP 二、有氧呼吸 总反应式 C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量 酶 有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生H2O和CO2，释放能量，生成大量ATP的过程。 物质变化: 有机物（葡萄糖等）→ 无机物（CO2+H2O） 能量变化: 实质:细胞内的有机物氧化分解，释放能量 有机物中稳定的化学能 热能（多） ATP中活跃的化学能（少） 发生场所: 细胞质基质、线粒体（主要） 1、哪个阶段产生CO2？ 2、哪个阶段有O2参与反应？ 3、哪个阶段产生能量最多？ 7、能产生ATP的场所是？ 在有氧呼吸过程中： 细胞质基质、线粒体 5、哪个阶段产生水？ 4、哪个阶段有水参与？ 6、哪个阶段产生[H]最多? 第二阶段 第三阶段 第三阶段 第二阶段 第三阶段 第二阶段 当堂检测 8、分解1摩尔的葡萄糖需多少摩尔O2和产生多少摩尔CO2？ 都是6摩尔 判一判： 1.在氧气充足条件下，线粒体能将葡萄糖彻底氧化分解为CO2和H2O。 2.有氧呼吸产生的CO2中的氧原子来自反应物中的葡萄糖和O2 。 3.若用18O标记葡萄糖, 在生成的水中检测不到18O。 4.真核细胞无线粒体，一定不会进行有氧呼吸。 5.蛙的红细胞只能进行无氧呼吸。 6.硝化细菌因没有线粒体不能进行有氧呼吸。 7.有氧呼吸的实质是葡萄糖在线粒体中彻底氧化分解，并且释放大量能量的过程。 √ 当堂检测 × × √ × × × 3．如图表示真核细胞有氧呼吸的过程，①～③代表场所，甲、乙代表物质。下列叙述错误的是(　　) A．图示①、②、③中都有能量产生 B．①、②、③都有膜结构 C．甲表示丙酮酸 D．乙表示[H] B 当堂检测 三、无氧呼吸 1.场所： 细胞质基质 2.最常利用的底物： 3.反应过程： 概括的分为两个阶段，这两个阶段需要不同酶的催化。 自主阅读梳理：阅读教材P94，梳理下表内容： 无氧呼吸 场所 反应物 产物 释能 第一阶段 第二阶段 细胞质基质 葡萄糖 丙酮酸、[H] 少量 丙酮酸、[H] C2H5OH(酒精)、CO2 无 丙酮酸、[H] C3H6O3(乳酸) 无 细胞质基质 细胞质基质 葡萄糖(C6H12O6) 三、无氧呼吸 3.反应过程： C6H12O6 酶 2C3H4O3+4[H]+少量能量 第一阶段： 第二阶段： 2C3H4O3+4[H] 2C3H6O3（乳酸） 2C2H5OH（酒精） 2CO2 + 酶 酶 三、无氧呼吸 4.总反应式： (1)产生酒精的无氧呼吸(酒精发酵)： C6H12O6 2C2H5OH(酒精) + 2CO2 + 少量能量 酶 例:酵母菌和绝大多数植物，如：水稻的根、苹果果实。 (2)产生乳酸的无氧呼吸(乳酸发酵)： C6H12O6 酶 2C3H6O3(乳酸) + 少量能量 举例:①人和动物细胞（人体肌细胞无氧呼吸产生的乳酸，能在肝脏中再次转化为葡萄糖。）； ③某些植物的特殊器官，如：马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等。 ②乳酸菌； 未释放的能量存留在 或 中 1mol葡萄糖 196.65（kJ） 61.08kJ ATP 热能的形式散失(约69%) 乳酸 或酒精 释放 思考: 同样是分解葡萄糖，为何无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量，第二阶段不释放能量？ 三、无氧呼吸 5.能量去向： 乳酸 酒精 特别注意：无氧呼吸氧化分解有机物不彻底； 尚有大量的能量储存在酒精或乳酸中； 无氧呼吸仅第一阶段释放少量能量，生成少量ATP。 释放的能量大部分以热能形式散失，少部分存储在ATP中。 三、无氧呼吸 6.无氧呼吸的概念： 注：微生物的无氧呼吸叫做发酵 产生酒精的叫作酒精发酵，产生乳酸的叫作乳酸发酵。 细胞在_________参与的情况下，葡萄糖等有机物经过_______分解，释放_____能量，生成__________的过程。 没有氧气 不完全 少量 少量ATP 特点：有氧气时，无氧呼吸受到抑制。 三、无氧呼吸 6.无氧呼吸的概念： 细胞在_________参与的情况下，葡萄糖等有机物经过_______分解，释放_____能量，生成__________的过程。 没有氧气 不完全 少量 少量ATP 有机物（葡萄糖等）→ CO2和酒精或乳酸 有机物中稳定的化学能 实质:细胞内的有机物不彻底地氧化分解，释放少量能量 ATP中活跃的化学能（第一阶段） 热能（多） 物质变化: 能量变化: 条件： 缺氧或无氧条件下 大部分存留在酒精或乳酸中 思考1：在持续的下雨天中，好多农民的庄稼被淹，颗粒无收，为什么水太多会让植株死亡？ 庄稼长期处于水浸状态，土壤中含水量过高，根细胞缺氧而进行无氧呼吸产生了酒精，对根系有毒害作用，导致根系腐烂而死亡。 三、无氧呼吸 庄稼长期处于水浸状态，土壤中含水量过高，缺少氧进行正常呼吸，必然导致根系腐烂而死亡。 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。 思考3：剧烈运动后的肌肉酸疼是怎样造成的？ 提示　剧烈运动，氧气供应不足，肌肉细胞进行无氧呼吸，产生了乳酸，造成肌肉酸疼，但还是以有氧呼吸为主。 思考4：病毒进行有氧呼吸还是无氧呼吸？ 提示　病毒不能进行细胞呼吸。它是特殊的生物体，其所需要的ATP等全部从宿主细胞中获得。 思考2：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，为什么会产生这种差异？请分析其中的原因。 三、无氧呼吸 项目 有氧呼吸 无氧呼吸 不同点 场所 条件 产物 能量转化 ATP产生阶段 特点 相同点 联系 实质 细胞质基质、线粒体 细胞质基质 O2、多种酶等 不需要O2 、但需要多种酶等 H2O和CO2 酒精和CO2或乳酸 有机物中的化学能→ATP中活跃的化学能，大部分能量以热能散失 有机物中的化学能→ATP中活跃的化学能，热能散失，大部分能量储存在乳酸或酒精中 三个阶段均产生ATP 仅在第一阶段产生ATP 分解有机物，释放能量，合成ATP 第一阶段反应完全相同，且都在细胞质基质中进行 有机物彻底氧化分解，能量完全释放 有机物不彻底氧化分解，能量没有完全释放 四、总结：细胞呼吸 意义： 有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放能量并生成ATP的过程。包括有氧呼吸和无氧呼吸都属于细胞呼吸。 细胞呼吸： ②生物体代谢的枢纽。 ①为生物体提供能量； 细胞呼吸 能 量 热能 散失 能量 转移 ATP ADP Pi 能 量 细胞分裂 生长发育 主动运输 肌肉收缩 神经冲动的传导 C6H12O6 CO2＋H2O 细胞呼吸是蛋白质、糖类和脂质代谢的枢纽，可为体内其他化合物的形成提供原料。 当堂检测 1、判断正误 (1)细胞呼吸可以把蛋白质、糖类和脂质的代谢联系起来(　　) (2)无氧呼吸过程中没有氧气参与，所以有[H]的积累(　　) (3)水稻根、苹果果实、马铃薯块茎等植物器官的细胞无氧呼吸的产物 都是酒精和二氧化碳(　　) (4)人体产生二氧化碳的细胞呼吸方式一定是有氧呼吸(　　) (5)和有氧呼吸相比，无氧呼吸的两个阶段释放的能量较少(　　) (6)在有氧和无氧的条件下，葡萄糖中能量的去向都是大部分以热能的 形式散失，少部分储存在ATP中(　　) (7)人体肌细胞无氧呼吸产生的乳酸，能在肝脏中再次转化为葡萄糖(　) (8)过保质期的酸奶常出现胀袋现象是由于乳酸菌无氧呼吸产生的气体造成的(　　) √ × × √ × × √ × 2.如图表示细胞呼吸过程中葡萄糖分解的三个途径，有关说法正确的是（ ） A、催化过程②③④的酶均分布于细胞质基质 B、过程①②③④中均有ATP生成 C、过程①②③均能发生在酵母细胞中 D、过程③中的二氧化碳产生于线粒体内膜上 葡萄糖 丙酮酸 酒精和二氧化碳 二氧化碳和水 乳酸 ① ③ ② ④ C 当堂检测 当堂检测 3、如图表示萌发的小麦种子细胞中发生的相关生理过程，A～E表示物质，①～④表示过程。 (1)催化①②进行的酶存在 于 ， E表示的物质为 。 (2)当小麦种子的CO2的释 放量大于O2的吸收量时，说 明进行______________。 (3)人体中不可以进行的生 理过程为_____（填序号）， 原因是 。 (4)图中能生成ATP的代谢过程有 。 细胞质基质 酒精 有氧和无氧呼吸 ② 细胞中不存在相应的酶 ①③④ 四、细胞呼吸类型的判断 反应物和产物 细胞呼吸方式 有水生成 消耗O2 有酒精或乳酸生成 无CO2释放 不消耗O2，释放CO2 1、依据反应物和产物判断（以葡萄糖为底物为例） 一定存在有氧呼吸 一定存在有氧呼吸 一定存在无氧呼吸 一定为产生乳酸的无氧呼吸 一定为产酒精的无氧呼吸 四、细胞呼吸类型的判断 2、依据物质的量的关系判断（以葡萄糖为底物为例） 思考并填空：结合有氧/无氧呼吸反应式，思考下列物质的比例关系： ①有氧呼吸：葡萄糖∶O2∶CO2＝ 。 ②无氧呼吸：葡萄糖∶CO2∶酒精＝ ； 或葡萄糖∶乳酸＝ 。 ③消耗等量葡萄糖时，有氧呼吸与无氧呼吸产生的CO2的比为 。 ④产生等量CO2时，有氧呼吸与无氧呼吸消耗葡萄糖的比为 。 ⑤消耗等量葡萄糖时，有氧呼吸消耗O2的量与有、无氧呼吸产生CO2的量之和的比为 。 ⑥有氧呼吸过程中O2的消耗量和CO2的产生量之比为 。 1∶6∶6 1∶2∶2 1∶2 3∶1 3∶4 1∶3 1∶1 四、细胞呼吸类型的判断 2、依据物质的量的关系判断（以葡萄糖为底物为例） 物质的量的关系 细胞呼吸方式 O2吸收 = 0 O2吸收量＝CO2释放量 O2吸收量＜CO2释放量 酒精量＝CO2释放量 酒精量＜CO2释放量 只进行有氧呼吸或有氧呼吸与产乳酸的无氧呼吸同时进行 既进行有氧呼吸，也进行产酒精的无氧呼吸，多出的CO2来自无氧呼吸 只进行产酒精的无氧呼吸 既进行有氧呼吸，也进行产酒精的无氧呼吸，多出的CO2来自有氧呼吸 仅无氧呼吸 延伸思考：会出现O2吸收量＞CO2释放量吗？若会，什么情况下？为什么？ 四、细胞呼吸类型的判断 3、依据反应场所判断（以葡萄糖为底物为例） 反应场所 细胞呼吸方式 只在细胞质基质中进行 有线粒体参与 一定存在有氧呼吸 无氧呼吸 1.在呼吸作用过程中，若有CO2放出，则可以判断此过程(　　) A．一定是有氧呼吸 B．一定不是产生酒精的无氧呼吸 C．一定是无氧呼吸 D．一定不是产生乳酸的无氧呼吸 D 当堂检测 58 2.测定下列哪一项，可简便而且准确判断贮存的小麦种子的细胞呼吸方式？(　　) A．有无酒精生成 B．有无水生成 C．有无有机物消耗 D．O2消耗量与CO2生成量的比值 D 当堂检测 3、下列四支试管中分别含有不同化学物质和活性酵母菌细胞制备物。在适宜温度下，会产生CO2的试管有( ) ①葡萄糖+细胞膜已破裂的细胞 ②葡萄糖+线粒体 ③丙酮酸+线粒体 ④葡萄糖+细胞质基质 A、①② B、①③④ C、②③④ D、①④ B 当堂检测 4、现有一瓶掺有酵母菌的葡萄糖溶液，吸进O2与放出CO2的体积之比为3:5，这是因为( ) A.有1／4的葡萄糖用于进行有氧呼吸 B.有1／2的葡萄糖用于进行有氧呼吸 C.有1／3的葡萄糖用于进行有氧呼吸 D.有1／3的葡萄糖用于进行无氧呼吸 C 当堂检测 拓展：设计实验探究细胞呼吸类型 欲确认某生物的呼吸类型，应设置两套呼吸装置，如图所示(以发芽种子为例) (1)装置1中加入NaOH溶液的目的是 ，根据有色液滴移动的刻度可知 。 吸收CO2 呼吸作用消耗的O2的体积 (2)装置2有色液滴移动代表 。 细胞呼吸消耗的O2体积和释放CO2的体积的差值 判断原理：根据瓶内气压变化引起液滴移动情况判断 实验现象 结论 装置一液滴 装置二液滴 不动 不动 不动 右移 左移 右移 左移 不动 只进行产乳酸的无氧呼吸或种子已死亡 只进行产生酒精的无氧呼吸 进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸 只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸 为使实验结果精确，除减少无关变量（如装置本身由于气温或气压等的变化引起气体体积变化）的干扰外，还应设置对照装置。 对照装置与装置二相比，不同点是用“煮熟的种子”代替“发芽种子”， 其余均相同。 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。 如果实验材料是绿色植物: 为防止微生物呼吸作用对实验结果的干扰，应对装置进行灭菌、所测种子进行消毒处理。 1．如图是探究有活性的水稻种子呼吸作用的装置。下列叙述正确的是 A．将种子浸透的作用是增加种子细胞中自由水的含量，从而增强种子的代谢作用 B．实验开始时，红色小液滴位于0点，在其他条件适宜的情况下， 一段时间后，红色小液滴将向右移动 C．小液滴停止移动后，种子的呼吸方式是有氧呼吸 D．为确保红色小液滴的移动仅由种子的生理活动 引起，不需另设放置煮熟种子的对照实验装置 √ 当堂检测 2．(2022·沈阳模拟)图1所示是某同学为测定大豆种子呼吸速率所组装的实验装置。请回答下列问题： (1)设置乙装置的目的是排除__________________对实验的干扰。 (2)实验过程中有色液滴不断向左移动时，________(填“能”或“不能”)说明有氧呼吸速率不断增强。 微生物及环境因素 不能 当堂检测 (3)图1所示装置只能测出有氧 呼吸速率，若要测出发芽的大 豆种子的无氧呼吸，还需设置 对照组实验，对照组实验装置 中以等量的蒸馏水代替浓NaOH 溶液。图2是根据两组装置的测量结果绘制的大豆种子萌发过程中CO2释放和O2吸收速率的变化趋势。 对照组有色液滴的移动距离表示___________________________________。图2显示，在12～24 h期间，萌发种子的呼吸方式是____________________，第48 h后，萌发的种子O2吸收速率超过CO2释放速率，其原因是细胞呼吸的底物中可能还有________等物质。 当堂检测 大豆种子呼吸消耗的O2与释放的CO2的差 有氧呼吸和无氧呼吸 脂肪 五、影响细胞呼吸速率的因素 1.内部因素（遗传因素）： 酶的种类和数量 不同植物呼吸速率不同 （阳生植物＞阴生植物）； 同一植物不同发育时期不同 （幼苗期＞成熟期） 同一植物不同器官呼吸速率与不同 （生殖器官＞营养器官）； 探究不同环境因素对呼吸速率的影响时，要选取等量的同种生物在相同发育阶段的同一器官为材料。 五、影响细胞呼吸速率的因素 2.外部因素（环境因素）： C6H12O6 +6H2O +6O2 酶 6CO2 +12H2O+能量 温度：影响酶活性 O2：原料越多促进反应 水：自由水 越多代谢越旺盛 CO2浓度：产物越多抑制反应 五、影响细胞呼吸速率的因素 2.外部因素（环境因素）： （1） O2浓度： 直接影响呼吸速率和呼吸性质。 氧气浓度 呼吸速率 O 氧气浓度对有氧呼吸速率的影响 氧气浓度 呼吸速率 O 氧气浓度对无氧呼吸速率的影响 限制因素： 主要是酶的活性和数量 氧浓度达到一定值时，被完全抑制。 五、影响细胞呼吸速率的因素 2.外部因素（环境因素）： （1） O2浓度： 直接影响呼吸速率和呼吸性质。 氧气浓度 CO2 产生量 O 细胞 呼吸 有氧 呼吸 无氧 呼吸 A B C A：在O2浓度为零时只进行无氧呼吸； A~B：随O2浓度的升高，无氧呼吸受到抑制，而有氧呼吸还很弱，使得CO2释放总量减少。 B~C：主要与有氧呼吸加强有关。 C：无氧呼吸停止，只进行有氧呼吸。 五、影响细胞呼吸速率的因素 2.外部因素（环境因素）： （1） O2浓度： 直接影响呼吸速率和呼吸性质。 氧气浓度 CO2 产生量 O 细胞 呼吸 有氧 呼吸 无氧 呼吸 A B C 应用： 中耕松土促进植物根部 呼吸 无氧发酵过程需要严格控制无氧环境 氧储存粮食、水果和蔬菜 （有利于矿质元素的吸收） 有氧 低 五、影响细胞呼吸速率的因素 2.外部因素（环境因素）： （2）温度： 主要通过影响酶活性来影响呼吸速率 应用： ①生产上常利用这一原理在低温下贮存蔬菜、水果。 ②在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降温，降低细胞呼吸，减少有机物的消耗，提高产量（增加昼夜温差）。 ③温水和面发酵快。 五、影响细胞呼吸速率的因素 2.外部因素（环境因素）： （3） CO2浓度： 作为呼吸产物，根据化学平衡，CO2浓度高会抑制细胞呼吸的进行。 应用: 蔬菜水果保鲜：适当增加CO2浓度，抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。 五、影响细胞呼吸速率的因素 2.外部因素（环境因素）： （4） 水分： 水是有氧呼吸的底物；自由水越多，细胞代谢越旺盛。 应用: ①粮食入仓前要晾晒处理，目的是降低粮食中的自由水含量，降低细胞呼吸强度，减少储存时有机物的消耗。； ②干种子萌发前要浸泡处理以增强代谢 在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，随含水量的减少而减慢。当含水量过多时，呼吸速率减慢，甚至死亡。 【思考】从温度、氧气浓度、水分等角度分析，水果、蔬菜以及干种子应分别储存在什么条件下？ 干种子储存：零上低温、低氧、干燥 果蔬保鲜：零上低温、低氧、一定湿度 五、影响细胞呼吸速率的因素 六、细胞呼吸原理的应用 用透气的消毒纱布或“创可贴”等敷料包扎伤口。 土壤板结后及时松土透气 在控制通气的情况下，可以生产各种酒 在控制通气等条件下酵母菌有氧呼吸并大量繁殖；无氧条件下则酒精发酵。 避免厌氧病原菌（如破伤风芽孢杆菌）的繁殖，有利于伤口的痊愈。 使根细胞充分的有氧呼吸，能量供应增加，有利于根系生长和主动运输吸收无机盐。 六、细胞呼吸原理的应用 提倡有氧运动 防止根细胞缺氧而进行无氧呼吸产生酒精，毒害根细胞 稻田需要定期排水，否则水稻幼根会变黑、腐烂 破伤风芽孢杆菌只进行无氧呼吸，很适合在较深的伤口（缺少O2）里生存并大量繁殖。 细胞呼吸 呼吸方式 有氧呼吸 无氧呼吸 酶 C6H12O6 ＋ 6H2O ＋ 6O2 6CO2 ＋12H2O ＋ 能量 C6H12O6 2CO2 ＋2C2H5OH ＋少量能量 酶 葡萄糖 酶 2丙酮酸 少量能量 4〔H〕 + + 6O2 12H2O 酶 大量能量 24〔H〕 + + C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+少量能量 酶 细胞质基质 一：细胞质基质 三：线粒体内膜 二：线粒体基质 6CO2 6H2O 酶 2丙酮酸 少量能量 20〔H〕 + + + 影响因素 温度 水分 CO2浓度 O2浓度 课堂小结 当堂检测 1、基于对细胞呼吸原理的认识，判断有关表述的正误 (1)温度是通过影响酶的活性来影响细胞呼吸的( ) (2)农田长期水淹后造成的植物烂根与无氧呼吸有关 ( ) (3)破伤风芽孢杆菌适宜生活在有氧的环境中( ) (4)无氧和零下低温环境有利于水果保鲜( ) √ √ × × 2．如图所示为苹果果实在一段时间内，随着环境中O2浓度的提高，其吸收O2量和释放CO2量的曲线。结合此图，正确的表述是(　　) A．O2浓度为b时，无氧呼吸与有氧呼吸释放的CO2量相等 B．O2浓度为a时，果实的无氧呼吸水平最低 C．O2浓度为a时，若cd＝ca，则无氧呼吸消耗的 葡萄糖量与有氧呼吸消耗的葡萄糖量相等 D．O2浓度达到b以后，果实基本上靠 有氧呼吸提供能量 D 当堂检测 3.将一些苹果储藏在密闭容器中，较长时间后会闻到酒香。在不同浓度O2环境中，其02的消耗量与CO2的产生量如下表所示（假设细胞呼吸底物都是葡萄糖），则下列叙述错误的是（ ） 氧浓度 a b c d e CO2产生量（mol/min) 1.2 1.0 1.3 1.6 3.0 O2消耗量（mol/min) 0 0.5 0.7 1.2 3.0 A、氧气浓度为a时，苹果的细胞呼吸只在细胞质基质中进行 B、氧气浓度为c时，苹果产生C2H5OH的量为0.3mol/min C、氧气浓度为d时，消耗的葡萄糖中有1/2用于酒精发酵 D、氧气浓度为b时，较适宜苹果的储藏 B 当堂检测 4、呼吸熵(RQ)指单位时间内进行呼吸作用的生物释放二氧化碳量与吸收氧气量的比值(RQ＝释放的二氧化碳体积/消耗的氧气体积)。下图表示测定消毒过的萌发的小麦种子呼吸熵的实验装置。请分析回答： (1)实验装置乙中，KOH溶液中放置筒状滤纸的目的是_____________________。 当堂检测 增大吸收CO2的面积　 (2)假设小麦种子只以糖类为呼吸底物，在25 ℃下经10min观察墨滴的移动情况，如果发现甲装置中墨滴不动，乙装置中墨滴左移，则10 min内小麦种子进行__ ______过程；如果发现甲装置中墨滴右移，乙装置中墨滴不动，则10 min内小麦种子进行______ __过程。 4、呼吸熵(RQ)指单位时间内进行呼吸作用的生物释放二氧化碳量与吸收氧气量的比值(RQ＝释放的二氧化碳体积/消耗的氧气体积)。下图表示测定消毒过的萌发的小麦种子呼吸熵的实验装置。请分析回答： 当堂检测 有氧呼吸 无氧呼吸 当堂检测 4、呼吸熵(RQ)指单位时间内进行呼吸作用的生物释放二氧化碳量与吸收氧气量的比值(RQ＝释放的二氧化碳体积/消耗的氧气体积)。下图表示测定消毒过的萌发的小麦种子呼吸熵的实验装置。请分析回答： (3)在25 ℃下10 min内，如果甲装置中墨滴右移30 mm，乙装置中墨滴左移200 mm，则萌发小麦种子的呼吸熵是________。 (4)为校正装置甲中因物理因素引起的气体体积变化，还应设置一个对照装置。对照装置的大试管和小烧杯中应分别放入_____________________________。 1.15 煮沸杀死的萌发的小麦种子、清水 Lavf58.28.100 Lavf58.28.100 $$