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5—3 细胞呼吸的原理和应用 （课件PPT）
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第5章 细胞的能量供应和利用细胞呼吸的原理和应用第3节 新教材·生物(RJ)·必修一课标要点 1．说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量。 2．探究酵母菌细胞呼吸的方式。 3．阐明有氧呼吸和无氧呼吸的过程。 4．探讨细胞呼吸原理的应用。学法指导 1．分析教材中探究酵母菌细胞呼吸方式的两个装置图，明确二者的区别(科学探究)。 2．理解有氧呼吸的过程，并与无氧呼吸进行比较，掌握有氧呼吸和无氧呼吸的区别及联系(生命观念)。 3．借助教材实例分析细胞呼吸原理的应用(生命观念)。研习1探究酵母菌细胞呼吸方式的实验过程及关键步骤1．细胞呼吸概念(1) 实质：________有机物，________能量。(2) 物质变化：有机物氧化分解，生成_________________。(3) 能量变化：释放出能量并生成________。分解释放CO2或其他产物ATP2．探究酵母菌细胞呼吸的方式 (1) 酵母菌作为实验材料的原因：在____________的条件下都能生存，属于____________。 (2) 不同条件下的装置兼性厌氧菌有氧和无氧① 有氧条件装置澄清的石灰水 NaOH溶液 ② 无氧条件装置澄清的石灰水 (3) 检测细胞呼吸产物所用试剂与现象灰绿色变混浊 溴麝香草酚蓝溶液 (4) 结论 ① 酵母菌的呼吸方式是___________________________________________； ② 有氧条件下，_________________________________________________； ③ 无氧条件下，__________________________________________________________。有氧呼吸和无氧呼吸有氧呼吸产生大量的CO2和水无氧呼吸产生酒精和少量的CO2 重铬酸钾溶液，在酸性条件下与酒精发生化学反应，变成( ) A．黄色 B．蓝色 C．砖红色 D．灰绿色D1．实验课题的分析 (1) 本实验的探究课题可以转变为：探究有氧条件和无氧条件下酵母菌细胞呼吸的情况。 (2) 根据检测目的不同，可细化为两个子课题：①在有氧和无氧条件下酵母菌细胞呼吸产生CO2的多少；②在有氧和无氧条件下酵母菌细胞呼吸是否产生酒精。具体分析如下：2．探究过程 提出问题：酵母菌使葡萄糖发酵产生酒精是在有氧还是无氧条件下？酵母菌在有氧和无氧条件下细胞呼吸的产物是什么？提出问题：酵母菌使葡萄糖发酵产生酒精是在有氧还是无氧条件下？酵母菌在有氧和无氧条件下细胞呼吸的产物是什么？作出假设：针对上述问题，根据已有的知识和生活经验(如酵母菌可用于酿酒、发面等)作出合理的假设设计并进行试验① 配制酵母菌培养液 ② 检测CO2的产生，装置如图所示 自A、B中各取2mL滤液分别注入编号为1、2的两支试管中→分别滴加0.5mL溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液→振荡并观察溶液的颜色变化③ 检测酒精的产生实验现象实验结论：① 甲、乙两装置中石灰水都变混浊，且甲中混浊程度大 且快② 2号试管中溶液由橙色变成灰绿色，1号试管无灰绿色 变化葡萄糖酵母菌有O2无O2CO2(大量)＋H2O C2H5OH ＋ CO2(少量)3．产物检测(1) 检测CO2的产生 CO2可使澄清的石灰水变混浊，还可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄。石灰水混浊程度大，或者溴麝香草酚蓝溶液变成黄色的时间短，说明酵母菌产生的CO2多，反之则少。(2) 检测酒精的产生 橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与酒精反应变成灰绿色。名师点评 (1) 第一组装置中的第一个锥形瓶中盛放的试剂是NaOH溶液，其目的是：使进入A中的空气先经NaOH处理后，排除空气中CO2对实验结果的干扰。 (2) 第二组装置中B瓶放置一段时间后，才能与装有澄清石灰水的锥形瓶连接，其目的是让酵母菌将B瓶中的氧气消耗掉，确保产物CO2均来自于无氧呼吸。 (3) 酵母菌是兼性厌氧生物，是因为它既能进行有氧呼吸也能进行无氧呼吸，而人体中的某些细胞既能进行有氧呼吸也能短暂地进行无氧呼吸，但人只能是需氧型生物，所以生物异化作用类型的区分，不是以能否进行有氧、无氧呼吸为依据的，而是以在有氧或无氧的条件下能否正常生存为依据的。下图是探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置，请分析： (1) 本实验的自变量和因变量分别是什么？甲、乙装置中是如何控制自变量的？ 自变量是氧气的有无，因变量是产生CO2的多少和酒精的有无。甲中用橡皮球或者气泵充气的目的是保证A瓶中有氧气存在，乙中B瓶密封保证无氧环境。(2) 图甲中质量分数为10%的NaOH溶液的作用是什么？ NaOH与空气中的CO2反应生成Na2CO3和H2O，保证了通入酵母菌培养液的气体不含CO2，避免对实验结果的干扰。 (3) B瓶装好后，要过一段时间再连接装有澄清石灰水的锥形瓶，这是为什么？ B瓶封口后，锥形瓶内的空气中有氧，酵母菌开始进行有氧呼吸，也产生CO2。所以，要过一段时间，等B瓶中氧气消耗完以后，再将产生的气体通入澄清石灰水，保证通入澄清石灰水中的是无氧呼吸产生的CO2。 (4) 葡萄糖溶液应先煮沸再冷却后加入锥形瓶中，煮沸和冷却的原因是什么？ 煮沸可杀死葡萄糖溶液中的微生物，一方面可以排除其他微生物对实验结果的影响，另一方面也可以排出溶液中的O2；冷却是防止溶液温度过高将酵母菌杀死。(5) 根据酵母菌产物的检测，可以用什么方法检测司机是否饮酒？ 利用酒精在酸性条件下可以与橙色重铬酸钾溶液发生化学反应，生成灰绿色产物，从而检测司机是否饮酒。 (6) 实验能说明有氧呼吸中有水的产生吗？为什么？ 不能。反应发生在酵母菌培养液中，有氧呼吸产生的水进入培养液中，分辨不出来。 1．某同学为了研究酵母菌呼吸作用的类型，制作了如图所示的实验装置。甲、乙中各加等量的经煮沸后冷却的葡萄糖溶液，并加等量的酵母菌，乙内用液体石蜡隔绝空气。对该实验的分析，正确的是(多选)( )BC A．该实验能以有无CO2的产生来判断酵母菌的呼吸作用类型 B．将葡萄糖溶液煮沸可以防止杂菌污染，以免影响实验结果 C．乙和甲比较，说明酵母菌在不同的条件下有不同的呼吸作用类型 D．乙为甲的空白对照实验，以排除无关因素对酵母菌呼吸作用的影响 解析：由于酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都能产生CO2，所以该实验不能以有无CO2的产生来判断酵母菌的呼吸作用类型；由于配制的葡萄糖溶液中可能有杂菌，所以将葡萄糖溶液煮沸来防止杂菌污染，以免影响实验结果；由于乙装置中用石蜡进行密封，形成无氧环境，所以乙和甲比较，说明酵母菌在不同的条件下有不同的呼吸作用类型；乙和甲都是实验组，相互形成对照，自变量是有无氧气。解题探究 (1) 直接信息：乙中封有石蜡，而甲中没有，说明乙中的酵母菌进行____________，甲中的酵母菌进行___________。甲与乙的不同是________________。 (2) 易错分析：酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都会产生_______，所以该实验不能以有无CO2产生来判断酵母菌的____________。CO2无氧呼吸有氧呼吸 是否隔绝空气 呼吸作用类型 (3) 对比实验：对比实验是指设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素与实验对象的关系，这样的实验称为对比实验。对比实验不设对照组，均为实验组(或互为实验组和对照组)，是对照实验的一种特殊形式，即相当于“相互对照实验”。 2．设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素与实验对象的关系，这样的实验叫( ) A．对照实验 B．对比实验 C．模拟实验 D．演示实验B 3．下图是与酵母菌呼吸作用相关的实验装置，以下说法中不正确的是( )D A．一段时间后装置甲温度高于装置乙 B．若将装置甲改成等量破碎的酵母菌细胞，其他条件不变，则测定到的温度会降低 C．装置乙中的葡萄糖溶液煮沸冷却后加入的目的是排除溶解氧，以控制实验的自变量 D．装置甲、乙中酵母菌均能产生CO2而且都产生于线粒体中 解析：装置甲用来验证酵母菌有氧呼吸，装置乙用来验证酵母菌无氧呼吸，在相同且适宜条件下，有氧呼吸释放的能量多，所以装置甲温度高于装置乙；酵母菌细胞破碎后，代谢会减弱，测定的温度会比之前低；装置乙葡萄糖溶液煮沸冷却是为了排出氧气，以控制实验的自变量，酵母菌无氧呼吸能够产生CO2，产生于无氧呼吸第二阶段，场所在细胞质基质。研习2有氧呼吸与无氧呼吸的过程分析及比较1．有氧呼吸(1) 概念反应物：___________等有机物产物：_______________ 有氧呼吸物质变化条件：能量变化：_________参与及_________催化释放能量并生成_____________ 大量ATP葡萄糖二氧化碳和水有氧 多种酶(2) 主要场所——线粒体酶嵴表面积基质(3) 过程细胞质基质 少量线粒体基质 少量线粒体内膜 大量(4) 总反应式 _________________________________________________(5) 有氧呼吸的特点条件：_______________________ 能量释放：__________________ 能量转化特点一部分储存在___________中其余部分以_______________形式散失热能有氧参与、多种酶催化 逐步释放 ATP2．无氧呼吸(1) 条件：无氧条件下。(2) 场所：______________。(3) 过程 ① 第一阶段：与有氧呼吸的第一阶段完全相同。 ② 第二阶段：细胞质基质(4) 化学反应式① C6H12O6――→_______________＋少量能量② C6H12O6――→________________＋________＋少量能量酶酶(5) 发酵 ①概念：酵母菌、乳酸菌等微生物的___________。 ②类型： a．酒精发酵：发酵产物为酒精。 b．乳酸发酵：发酵产物为乳酸。2C3H6O3(乳酸) 2C2H5OH(酒精) 2CO2无氧呼吸 1．细胞有氧呼吸中，水作为反应物参与的过程是( ) A．葡萄糖→丙酮酸 B．丙酮酸→二氧化碳和氢 C．氢与氧结合生成水 D．ADP和Pi形成ATPB 2．在有氧呼吸过程中，进入细胞的氧将( ) ①与氢结合生成水 ②与碳结合生成二氧化碳 ③在线粒体中被消耗 ④在线粒体与细胞质基质中被消耗 A．①③ B．①④ C．②③ D．②④A 3．下列各项应用中，主要利用无氧呼吸原理的是( ) A．利用葡萄、粮食和酵母菌制酒 B．提倡慢跑等健康运动 C．稻田定期排水 D．花盆中的土壤板结后，及时松土A 4．马铃薯块茎进行无氧呼吸时，只能释放少量能量，其他能量( ) A．储藏在葡萄糖中 B．存留于酒精中 C．存留于乳酸中 D．以热能形式散失C 1．有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解及分析(1) 有氧呼吸过程中物质和能量的变化 ① 各反应物参与的阶段：葡萄糖在第一阶段参与，H2O在第二阶段参与，O2在第三阶段参与。 ② 各生成物产生的阶段：[H]在第一、二阶段产生，CO2在第二阶段产生，H2O在第三阶段产生。 ③ 能量变化的特点：三个阶段都产生能量，但大量的能量在第三阶段产生。 (2) 不同生物无氧呼吸的产物不同是因为不同生物细胞中参与无氧呼吸的酶不同。 (3) 无氧呼吸只在第一阶段释放出少量的能量，生成少量ATP。无氧呼吸之所以释放能量少，是因为无氧呼吸过程中，有机物分解不彻底，还有大量能量储存在不彻底的氧化产物酒精或乳酸中。 (4) 细胞呼吸释放的能量大部分以热能形式散失，少部分转移到ATP中。 (5) 葡萄糖分子不能直接进入线粒体被分解，必须在细胞质基质中分解为丙酮酸才能进入线粒体被分解。 (6) 总反应式剖析2．有氧呼吸与无氧呼吸的比较续表名师点评 (1) 产生CO2的不只是有氧呼吸，产生酒精的无氧呼吸过程中也有CO2的产生。 (2) 有氧呼吸过程中产生的水和反应物中的水，其来源和去向不同，所以不是同一分子。(3) 细胞呼吸中[H]和ATP的来源和去路(4) 能量代谢 ① 有氧呼吸三个阶段都释放能量产生ATP，而无氧呼吸只在第一阶段释放能量产生ATP。 ② 细胞呼吸释放的能量大部分以热能形式散失，少部分转移到ATP中。 1．1 mol葡萄糖分解成乳酸时，只释放出196.65 kJ的能量，其中有61.08 kJ的能量储存在ATP中，其余的能量以热能的形式散失。那么，1 mol葡萄糖通过乳酸发酵可形成多少mol的ATP？其能量转换效率是多少？可形成2 mol的ATP。能量转换效率是31.06%。2．无氧呼吸释放的能量为什么比有氧呼吸少？ 无氧呼吸是有机物不彻底的氧化分解，还有一部分能量存在于不彻底的氧化产物乳酸和酒精中。3．剧烈运动过后的肌肉酸疼是怎样造成的？ 剧烈运动，氧气供应不足，肌肉细胞无氧呼吸产生了乳酸。 1．将200 mL含酵母菌的培养液放入500 mL的密闭容器内，该容器内酵母菌不同呼吸方式的CO2释放速率随时间变化情况如图所示，请回答下列问题。 (1) 图中a曲线表示的呼吸方式为___________，判断依据是____________________________________________________________________________________________________________。 开始时酵母菌可利用密闭容器内的氧气进行有氧呼吸，随着时间的延长，氧气量逐渐减少，有氧呼吸减弱直至为零有氧呼吸 (2) 密闭容器内开始产生酒精的时间是________(填“6 h前”“6 h时”或“6 h后”)。 (3) 8 h时细胞内ATP的合成场所是_______________，此时合成ATP所需能量________(填“能”或“不能”)来自丙酮酸的分解。 (4) 密闭容器内CO2的总释放量在6 h时________(填“小于”“等于”或“大于”)8 h时。6 h前 细胞质基质 不能小于 解析：(1)刚开始时容器内有氧气，酵母菌进行有氧呼吸，随着氧气的逐渐消耗，有氧呼吸逐渐减弱，开始出现无氧呼吸，因此曲线a表示有氧呼吸，曲线b表示无氧呼吸。 (2) 从图形分析，密闭容器内酵母菌在6 h前开始进行无氧呼吸，即6 h前酒精就开始产生。 (3) 8 h时酵母菌只进行无氧呼吸，细胞内合成ATP的场所是细胞质基质，此时产生的ATP来自无氧呼吸第一阶段，即葡萄糖分解为丙酮酸和[H]的过程。 (4) 根据图形分析，酵母菌的细胞呼吸速率一直为正值，酵母菌一直在释放CO2，故随时间的变化，CO2的总释放量一直在增加。解题探究 (1) 隐含信息：酵母菌在密闭容器内的呼吸类型为_____________________________________。 (2) 关键信息：对图中曲线代表的呼吸类型进行判断：曲线a表示_________，曲线b表示__________。 (3) 易混信息：设问(4)考查的CO2的总释放量是指某时间节点前释放的CO2的________。积累量 有氧呼吸和无氧呼吸 有氧呼吸 无氧呼吸 (4) 结合上题图，分析密闭容器中酵母菌何时终止有氧呼吸？为什么？ 8 h时。酵母菌进行有氧呼吸释放CO2在8 h时为0，即有氧呼吸过程终止。 (5) 密闭容器中，在6 h时CO2的释放量________(填“小于”“等于”或“大于”)8 h时。并分析原因。 根据图形分析，6 h时酵母菌有氧呼吸较强，而8 h时酵母菌只进行无氧呼吸，且强度较强。大于 (6) 归纳提炼： 酵母菌为兼性厌氧型生物，其有氧呼吸和无氧呼吸能产生二氧化碳。故在较低浓度的氧气条件下，其产生的二氧化碳量为有氧呼吸和无氧呼吸之和。 2．在有氧呼吸的下列反应阶段中，一定不在线粒体中进行的是( ) A．[H]与氧气结合生成水 B．C6H12O6分解为丙酮酸和[H] C．丙酮酸分解为CO2和[H] D．ADP与Pi结合生成ATPB 解析：[H]与氧气结合生成水发生在线粒体内膜上，A错误；C6H12O6分解为丙酮酸和[H]，是有氧呼吸的第一阶段，发生在细胞质基质中，不发生在线粒体中，B正确；丙酮酸与水反应生成CO2和[H]，是有氧呼吸的第二阶段，发生在线粒体基质中，C错误；ADP与Pi反应形成ATP在细胞质基质和线粒体中都可以发生，D错误。 3．真核细胞有氧呼吸中含碳物质的变化是葡萄糖――→丙酮酸――→CO2，其中①②表示两个阶段。下列叙述正确的是(多选)( ) A．①和②中产生[H]较多的是② B．①和②产生的[H]都用于生成H2O C．①和②是有氧呼吸中释放大量能量的阶段 D．①和②发生的场所分别是细胞质基质和线粒体①② ABD 解析：有氧呼吸第一、二阶段均能产生[H]，其中产生[H]较多的是第二阶段，A正确；①和②产生的[H]都与氧结合生成水，B正确；释放大量能量的是有氧呼吸的第三阶段，题中①和②分别代表有氧呼吸的第一、二阶段，发生的场所分别是细胞质基质、线粒体，C错误，D正确。 4．如图表示人体细胞中的两种细胞呼吸类型，下列有关叙述中，错误的是( ) A．③过程既产生[H]，也消耗[H] B．②过程中需要①过程提供[H] C．③过程需要大量O2参与 D．②③过程进行的场所相同D 解析：③过程包括有氧呼吸的第二、三阶段，有氧呼吸的第二阶段产生[H]，有氧呼吸的第三阶段消耗[H]和O2，A、C正确；②过程是无氧呼吸的第二阶段，反应物是第一阶段产生的[H]和丙酮酸，B正确；②过程的场所是细胞质基质，③过程的场所是线粒体，D错误。研习3影响呼吸速率的因素(1) 遗传特性：不同种类的植物呼吸速率不同。 如：旱生＜水生，阴生＜阳生(2) 生长发育时期：同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同。 如：幼苗期＞成熟期(3) 器官类型：同一植物不同器官呼吸速率不同。 如：生殖器官＞营养器官1．内因(1) 温度2．外因 ①作用机制：通过影响细胞呼吸酶的活性来影响细胞呼吸速率。 ②曲线特征：与温度影响酶催化效率的曲线特征一致。随温度的升高，呼吸速率先升高，达到一定温度后，随温度的升高，呼吸速率降低。 ③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，来降低细胞呼吸速率，减少有机物的消耗。(2) O2浓度 ①影响原理：氧气促进有氧呼吸，抑制无氧呼吸。② 曲线分析a．A点时，O2浓度为零，细胞只进行无氧呼吸。 b．O2浓度为0～10%时，随O2浓度的升高，有氧呼吸速率升高，无氧呼吸速率减慢。B点时，有氧呼吸释放的CO2量等于无氧呼吸释放的CO2量，此时有氧呼吸消耗的葡萄糖量应为无氧呼吸消耗葡萄糖量的1/3；C、D点：横坐标相同，无氧呼吸停止。 c．O2浓度在0～20%时，随O2浓度升高，有氧呼吸速率逐渐加快。 d．随O2浓度的升高，细胞呼吸速率先减慢后加快，最后趋于稳定。 e．O2浓度为5%左右时，细胞呼吸强度最弱。 ③ 实际应用 a．保鲜：低氧(O2浓度为5%左右)有利于蔬菜保鲜。 b．促进生长：农作物中耕松土可以增加土壤中氧气的含量，促进根部有氧呼吸，促进生长。 c．防止无氧呼吸：陆生植物长时间水淹，土壤中氧含量降低，植物因无氧呼吸产生的酒精积累而烂根。 d．控制呼吸方式：制葡萄酒时，初期进行有氧呼吸，使酵母菌大量繁殖，发酵时严格控制无氧环境，促进酵母菌的无氧呼吸。 e．包扎伤口应选用透气的敷料，抑制破伤风杆菌的无氧呼吸。(3) 水分 ①作用机制：水为细胞呼吸提供反应环境，一定范围内随水含量的增加，细胞呼吸加强。 ②应用：种子在贮藏时，必须降低含水量，使种子呈现风干状态，降低细胞呼吸，减少有机物消耗；同时防止微生物大量繁殖，使种子变质。(4) 二氧化碳 ① 影响原理：CO2是细胞呼吸的终产物，积累过多会抑制细胞呼吸。 ② 曲线分析③实际应用 a．保鲜：地窖中CO2浓度高，有利于蔬菜水果的储存。 b．抑菌：薯片等食品充气保存，可抑制微生物的繁殖。名师点评有O2存在时不一定只进行有氧呼吸 (1) 当O2浓度较低时，既进行有氧呼吸，也进行无氧呼吸，且无氧呼吸占优势。 (2) 当O2浓度较高时，无氧呼吸逐渐减弱，有氧呼吸逐渐增强，当O2浓度增加到一定值时，只进行有氧呼吸。 下表是某植物器官(无氧呼吸产生酒精和二氧化碳)随氧气浓度变化无氧呼吸和有氧呼吸强度的变化，据表分析：(1) 氧气浓度对有氧呼吸和无氧呼吸有什么影响？氧气对有氧呼吸有促进作用，对无氧呼吸有抑制作用。 (2) O2浓度为0时、在2.5%～10%之间时、在10%以上时，该器官的细胞呼吸方式有什么不同？ O2浓度为0时，只进行无氧呼吸；O2浓度在2.5%～10%之间时，进行有氧呼吸和无氧呼吸；O2浓度在10%以上时，只进行有氧呼吸。 (3) O2浓度为5%时，有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2量相等，二者消耗的葡萄糖是不是也一样多？ 不是。根据有氧呼吸和无氧呼吸的方程式可以看出： 有氧呼吸时，C6H12O6 → 6CO2； 无氧呼吸时，C6H12O6 → 2CO2。 所以当有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2量相等时，二者消耗的葡萄糖之比是1∶3。 1．如图表示某植物的非绿色器官在O2浓度为a、b、c、d时，CO2释放量和O2吸收量的变化。下列相关叙述正确的是( )B A．O2浓度为a时最适于储藏该植物器官B．O2浓度为b时，无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的5倍C．O2浓度为c时，无氧呼吸强度最弱D．O2浓度为d时，有氧呼吸强度与无氧呼吸强度相等 解析：O2浓度为c时最适于储藏该植物器官，因为c点呼吸强度最弱；O2浓度为b时，有氧呼吸吸收O2的量是3，消耗葡萄糖的量是0.5，无氧呼吸产生的CO2的量是8－3＝5，所以消耗葡萄糖的量是2.5，所以无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的5倍；O2浓度为d时，无氧呼吸强度最弱，是0；O2浓度为d时，只进行有氧呼吸。归纳总结判断细胞呼吸方式的三大依据 2．下图为探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置。下列叙述正确的是( )A．实验自变量为温度B．实验因变量为CO2的多少C．空气泵泵入的气体应先除去O2D．乙、丙两试管加入干酵母后应煮沸冷却除去CO2B 解析：该实验的自变量是氧气的有无，温度属于无关变量，A错误；该实验通过Ca(OH)2溶液检测CO2的产生量，B正确；空气泵通入气体是为有氧呼吸提供O2，但应先除去泵入气体中的CO2，C错误；乙、丙两试管的培养液需煮沸(除去CO2和无菌)冷却后再加入干酵母，避免高温杀死酵母菌，D错误。 3．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O2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CO2多D．有氧呼吸和无氧呼吸释放的能量相等B 解析：从图中可以看出，在O2浓度为a时，O2吸收量是CO2释放量的一半，说明此时释放的CO2一半来自有氧呼吸，一半来自无氧呼吸，有氧呼吸与无氧呼吸释放的CO2量相等，因此有氧呼吸比无氧呼吸消耗的有机物少，但释放的能量多。研习4细胞呼吸方式的判断及呼吸速率的测定1．实验装置2．实验原理 装置甲中NaOH溶液的作用是吸收呼吸所产生的CO2，红色液滴移动的距离代表种子有氧呼吸吸收的O2量。装置乙中红色液滴移动的距离代表种子呼吸吸收的O2量与产生的CO2量的差值。单位时间内红色液滴移动的距离即表示呼吸速率。3．实验分析4．物理误差的校正 为使实验结果精确，除减少无关变量的干扰外，还应设置对照装置。对照装置与两装置相比，不同点是用“煮熟的种子”代替“发芽种子”，其余均相同。名师点评该实验适用于以葡萄糖(糖类)作为呼吸的底物 (1) 为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应将装置进行灭菌，所测种子进行消毒处理。 (2) 若探究种子呼吸状况不必遮光，但需死种子作为对照。 (3) 若探究植株(或幼苗)呼吸状况，应做遮光处理，以防止光合作用的干扰，同时可设置同种状况但杀死的植株或幼苗作为对照。 关闭活塞，在25 ℃下经20 min后读出刻度管中着色液滴移动的距离。设装置1和装置2中着色液滴分别向左移动x和y(mm)。x和y值反映了容器内气体体积的减少量。请回答下列问题。 (1) 装置1中加入NaOH溶液的目的是_________________________________。吸收二氧化碳 (2) x代表________________，y代表___________________________________。消耗氧气的体积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商是________。 (4) 若要测定已长出一片真叶幼苗的RQ，则应将该装置放于何种条件下进行？____________。原因是________________________________________________________________________。避免幼苗进行光合作用，干扰呼吸作用产生的气体量的变化0.85黑暗条件下 (5) 为使测得的x和y值更精确，还应再设置一对照装置。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_____________________________________________________________________________。等量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(或非生物因素)引起的气体体积变化 (6) 小明同学在做这个实验时，将生理状态相同的发芽种子等量分装到两个装置中。假定其他操作步骤无误，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 以葡萄糖(糖类)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 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______________________________________________________________________。脂肪在被氧化分解时吸收的氧气量大于释放的二氧化碳量脂肪 1．下图装置可用于测定动物的呼吸速率。下列关于该装置的叙述错误的是( )A．试管内加入的试剂是NaOH溶液B．温水的作用是使瓶内温度相对稳定C．实验中细玻璃管内的红墨水向右移动D．该装置直接测定动物呼吸释放的CO2量D 2．提取鼠肝细胞的线粒体为实验材料，向盛有线粒体的试管中注入丙酮酸时，测得氧的消耗量较大；当注入葡萄糖时，没有测得氧的消耗，同时注入细胞质基质和葡萄糖时，氧消耗量又较大。下列叙述中与实验结果符合的是(多选)( ) A．有氧呼吸中，线粒体内进行的是第二、三阶段 B．线粒体能分解丙酮酸，不能分解葡萄糖 C．葡萄糖在细胞质基质内被分解成丙酮酸 D．水是在细胞质基质中生成的ABC 解析：有氧呼吸第一阶段在细胞质基质中进行，将葡萄糖分解形成丙酮酸；第二、三阶段在线粒体中进行；第三阶段中[H]与O2结合才有水的生成。 3．将下图中果酒发酵装置改装后用于探究酵母菌呼吸方式的实验，下列相关操作错误的是( ) A．探究有氧条件下酵母菌呼吸方式时打开阀a B．经管口3取样检测酒精和CO2的产生情况 C．实验开始前对改装后整个装置进行气密性检查 D．改装时将盛有澄清石灰水的试剂瓶与管口2连通B 解析：图中管口1为进气口，管口2为排气口，管口3可以检测液体中的成分，因此探究有氧条件下酵母菌的呼吸作用，应打开阀门a通入氧气；经管口3取样可以检测酒精的产生情况，管口2可以与澄清石灰水相连以检测CO2产生情况。梳理网络概念探究酵母菌细胞呼吸的方式有机物在细胞中进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的过程有大量CO2产生有酒精和少量CO2产生有氧气无氧气证明证明进行有氧呼吸进行无氧呼吸有氧呼吸第一个阶段：C6H12O6 → 丙酮酸+[H]+少量能量 酶第二个阶段：丙酮酸+H2O → CO2+[H]+少量能量 酶第三个阶段：[H]+O2 → H2O +大量能量酶场所场所细胞质基质线粒体无氧呼吸产酒精：C6H12O6 → 2CO2 + 2C2H5OH + 少量能量酶产乳酸：C6H12O6 → 2C3H6O3 + 少量能量酶影响因素O2浓度含水量CO2浓度温度原理的应用要语必备 1．有氧呼吸的反应式： C6H12O6＋6O2＋6H2O 6CO2＋12H2O＋能量。 2．真核生物有氧呼吸的三个阶段发生的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。 3．原核生物有氧呼吸的场所是细胞质和细胞膜。酶 4．CO2可使澄清的石灰水变混浊，也可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄。 5．在酸性条件下，橙色的重铬酸钾溶液与酒精反应变成灰绿色。 6．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，释放能量的过程，就是无氧呼吸。 7．真核生物有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，而无氧呼吸的场所只有细胞质基质。 8．温度主要通过影响呼吸酶的活性，从面影响细胞呼吸。 9．氧气浓度为零时，细胞只进行无氧呼吸；随着氧气浓度的增加，有氧呼吸增强，无氧呼吸受到抑制；之后，细胞只进行有氧呼吸。 10．随着二氧化碳浓度增加，细胞呼吸速率下降。 11．在一定范围内，细胞呼吸强度随含水量的增加而加强，随含水量的减少而减弱。课 后 题1．下列关于无氧呼吸和有氧呼吸过程的比较，正确的是( ) A．有氧呼吸和无氧呼吸均在第一、二阶段生成[H] B．有氧呼吸有CO2产生，无氧呼吸无CO2产生 C．有氧呼吸在三个阶段均放出能量，无氧呼吸第二阶段不释放能量 D．有氧呼吸和无氧呼吸的酶完全不同 C 解析：有氧呼吸在第一阶段和第二阶段均生成[H]，而无氧呼吸只在第一阶段生成[H]，A错误；有氧呼吸和产酒精的无氧呼吸均有CO2产生，B错误；有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段的酶相同，D错误。 2．某研究小组利用检测气压变化的密闭装置来探究微生物的呼吸方式，实验装置如图。关闭活栓后，U形管右管液面高度变化反映瓶中气体体积变化。实验开始时将右管液面高度调至参考点，实验中定时记录右管液面高度相对于参考点的变化(忽略其他原因引起的变化)。下列有关说法正确的是( )C A．甲组右管液面变化，表示的是微生物呼吸释放CO2的量B．乙组右管液面变化，表示的是微生物呼吸释放CO2的量C．甲组右管液面升高，乙组不变，说明微生物只进行有氧呼吸D．甲组右管液面不变，乙组下降，说明微生物进行乳酸发酵 解析：甲组装置内放的是NaOH溶液，用于吸收CO2，所以甲组右管液面变化是锥形瓶内的O2含量变化导致的，表示的是微生物呼吸消耗的氧气量，A错误；乙组装置内放的是蒸馏水，那么乙组右管液面变化是锥形瓶内CO2释放量和O2消耗量之间的差值引起的，B错误；甲组右管液面升高，表明微生物呼吸消耗O2，存在有氧呼吸，乙组不变，表明释放CO2量与消耗O2量相等，说明微生物只进行有氧呼吸，C正确；甲组右管液面不变，乙组下降，说明微生物进行酒精发酵，D错误。 3．“一骑红尘妃子笑，无人知是荔枝来”。古人为了吃到鲜荔枝，需要动用大量的人力、物力，而现在通过控制下列哪组条件便可轻松获得新鲜荔枝？( ) A．低O2、高CO2、零上低温、湿润 B．低O2、高CO2、零下低温、干燥 C．无O2、高CO2、零上低温、湿润 D．低O2、低CO2、零下低温、干燥A4．用含18O的葡萄糖进行有氧呼吸，则18O的转移途径是( ) A．葡萄糖→丙酮酸→水 B．葡萄糖→丙酮酸→氧 C．葡萄糖→氧→水 D．葡萄糖→丙酮酸→CO2D 5．在水深超过200 m的深海，光线极少，能见度极低，一般动物极难生存。有一种电鳗有特殊的适应性，能通过自身发出高达5 000 V的生物电，击昏敌害，获取食物，保护自己。电鳗生物电的直接来源是( ) A．葡萄糖氧化分解 B．氨基酸氧化分解 C．脂肪的氧化分解 D．ATP的水解D 解析：电鳗放电是一种生命活动，其电能也是由生命活动的直接能源物质ATP水解释放的能量转化而来的。葡萄糖、氨基酸、脂肪的氧化分解均能释放能量，但它们分解所释放的能量必须储存在ATP中才能被生物体直接利用。 6．如图表示某种植物的非绿色器官在不同的氧浓度下O2吸收量和CO2生成量的变化，请据图回答： (1) 图中曲线QR区段CO2生成量急剧减少的主要原因是____________________________________________________________。O2浓度增加，无氧呼吸受抑制 (2)________点的生物学含义是无氧呼吸消失点，由纵轴、CO2生成量和O2吸收量共同围成的面积所代表的生物学含义是________________________________________________________________________。P 氧浓度逐渐增大的过程中，无氧呼吸生成的CO2总量 (3) 在原图中绘出无氧呼吸产生的CO2量随O2浓度变化而变化的曲线。 如图中虚线(所绘曲线应能表现下降趋势，并经过Q、B点以及P点在X轴上的投影点) (4) 若图中的AB段与BC段的距离等长，说明此时有氧呼吸释放的CO2与无氧呼吸释放的CO2相比________(填“一样多”“较多”或“较少”)，有氧呼吸消耗的葡萄糖量是无氧呼吸的________。一样多1/3 (5) 在长途运输新鲜蔬菜时，常常向塑料袋中充入N2，目的是__________________________________。你认为氧浓度应调节到________点的对应浓度更有利于蔬菜的运输，试说明理由：____________________________________________________________________________。降低氧浓度，减少有机物的消耗 此时有氧呼吸强度较低，同时又抑制了无氧呼吸，蔬菜中的有机物消耗最少R 解析：Q点时该植物器官只进行无氧呼吸，P点时该植物器官只进行有氧呼吸，B点有氧呼吸、无氧呼吸释放的CO2量相等，R点释放的CO2量最少，呼吸作用强度最弱，有机物的消耗量最少，此时有利于蔬菜的贮藏运输。 完成课时作业本课结束！
第5章 细胞的能量供应和利用细胞呼吸的原理和应用第3节 新教材·生物(RJ)·必修一课标要点 1．说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量。 2．探究酵母菌细胞呼吸的方式。 3．阐明有氧呼吸和无氧呼吸的过程。 4．探讨细胞呼吸原理的应用。学法指导 1．分析教材中探究酵母菌细胞呼吸方式的两个装置图，明确二者的区别(科学探究)。 2．理解有氧呼吸的过程，并与无氧呼吸进行比较，掌握有氧呼吸和无氧呼吸的区别及联系(生命观念)。 3．借助教材实例分析细胞呼吸原理的应用(生命观念)。研习1探究酵母菌细胞呼吸方式的实验过程及关键步骤1．细胞呼吸概念(1) 实质：________有机物，________能量。(2) 物质变化：有机物氧化分解，生成_________________。(3) 能量变化：释放出能量并生成________。分解释放CO2或其他产物ATP2．探究酵母菌细胞呼吸的方式 (1) 酵母菌作为实验材料的原因：在____________的条件下都能生存，属于____________。 (2) 不同条件下的装置兼性厌氧菌有氧和无氧① 有氧条件装置澄清的石灰水 NaOH溶液 ② 无氧条件装置澄清的石灰水 (3) 检测细胞呼吸产物所用试剂与现象灰绿色变混浊 溴麝香草酚蓝溶液 (4) 结论 ① 酵母菌的呼吸方式是___________________________________________； ② 有氧条件下，_________________________________________________； ③ 无氧条件下，__________________________________________________________。有氧呼吸和无氧呼吸有氧呼吸产生大量的CO2和水无氧呼吸产生酒精和少量的CO2 重铬酸钾溶液，在酸性条件下与酒精发生化学反应，变成( ) A．黄色 B．蓝色 C．砖红色 D．灰绿色D1．实验课题的分析 (1) 本实验的探究课题可以转变为：探究有氧条件和无氧条件下酵母菌细胞呼吸的情况。 (2) 根据检测目的不同，可细化为两个子课题：①在有氧和无氧条件下酵母菌细胞呼吸产生CO2的多少；②在有氧和无氧条件下酵母菌细胞呼吸是否产生酒精。具体分析如下：2．探究过程 提出问题：酵母菌使葡萄糖发酵产生酒精是在有氧还是无氧条件下？酵母菌在有氧和无氧条件下细胞呼吸的产物是什么？提出问题：酵母菌使葡萄糖发酵产生酒精是在有氧还是无氧条件下？酵母菌在有氧和无氧条件下细胞呼吸的产物是什么？作出假设：针对上述问题，根据已有的知识和生活经验(如酵母菌可用于酿酒、发面等)作出合理的假设设计并进行试验① 配制酵母菌培养液 ② 检测CO2的产生，装置如图所示 自A、B中各取2mL滤液分别注入编号为1、2的两支试管中→分别滴加0.5mL溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液→振荡并观察溶液的颜色变化③ 检测酒精的产生实验现象实验结论：① 甲、乙两装置中石灰水都变混浊，且甲中混浊程度大 且快② 2号试管中溶液由橙色变成灰绿色，1号试管无灰绿色 变化葡萄糖酵母菌有O2无O2CO2(大量)＋H2O C2H5OH ＋ CO2(少量)3．产物检测(1) 检测CO2的产生 CO2可使澄清的石灰水变混浊，还可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄。石灰水混浊程度大，或者溴麝香草酚蓝溶液变成黄色的时间短，说明酵母菌产生的CO2多，反之则少。(2) 检测酒精的产生 橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与酒精反应变成灰绿色。名师点评 (1) 第一组装置中的第一个锥形瓶中盛放的试剂是NaOH溶液，其目的是：使进入A中的空气先经NaOH处理后，排除空气中CO2对实验结果的干扰。 (2) 第二组装置中B瓶放置一段时间后，才能与装有澄清石灰水的锥形瓶连接，其目的是让酵母菌将B瓶中的氧气消耗掉，确保产物CO2均来自于无氧呼吸。 (3) 酵母菌是兼性厌氧生物，是因为它既能进行有氧呼吸也能进行无氧呼吸，而人体中的某些细胞既能进行有氧呼吸也能短暂地进行无氧呼吸，但人只能是需氧型生物，所以生物异化作用类型的区分，不是以能否进行有氧、无氧呼吸为依据的，而是以在有氧或无氧的条件下能否正常生存为依据的。下图是探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置，请分析： (1) 本实验的自变量和因变量分别是什么？甲、乙装置中是如何控制自变量的？ 自变量是氧气的有无，因变量是产生CO2的多少和酒精的有无。甲中用橡皮球或者气泵充气的目的是保证A瓶中有氧气存在，乙中B瓶密封保证无氧环境。(2) 图甲中质量分数为10%的NaOH溶液的作用是什么？ NaOH与空气中的CO2反应生成Na2CO3和H2O，保证了通入酵母菌培养液的气体不含CO2，避免对实验结果的干扰。 (3) B瓶装好后，要过一段时间再连接装有澄清石灰水的锥形瓶，这是为什么？ B瓶封口后，锥形瓶内的空气中有氧，酵母菌开始进行有氧呼吸，也产生CO2。所以，要过一段时间，等B瓶中氧气消耗完以后，再将产生的气体通入澄清石灰水，保证通入澄清石灰水中的是无氧呼吸产生的CO2。 (4) 葡萄糖溶液应先煮沸再冷却后加入锥形瓶中，煮沸和冷却的原因是什么？ 煮沸可杀死葡萄糖溶液中的微生物，一方面可以排除其他微生物对实验结果的影响，另一方面也可以排出溶液中的O2；冷却是防止溶液温度过高将酵母菌杀死。(5) 根据酵母菌产物的检测，可以用什么方法检测司机是否饮酒？ 利用酒精在酸性条件下可以与橙色重铬酸钾溶液发生化学反应，生成灰绿色产物，从而检测司机是否饮酒。 (6) 实验能说明有氧呼吸中有水的产生吗？为什么？ 不能。反应发生在酵母菌培养液中，有氧呼吸产生的水进入培养液中，分辨不出来。 1．某同学为了研究酵母菌呼吸作用的类型，制作了如图所示的实验装置。甲、乙中各加等量的经煮沸后冷却的葡萄糖溶液，并加等量的酵母菌，乙内用液体石蜡隔绝空气。对该实验的分析，正确的是(多选)( )BC A．该实验能以有无CO2的产生来判断酵母菌的呼吸作用类型 B．将葡萄糖溶液煮沸可以防止杂菌污染，以免影响实验结果 C．乙和甲比较，说明酵母菌在不同的条件下有不同的呼吸作用类型 D．乙为甲的空白对照实验，以排除无关因素对酵母菌呼吸作用的影响 解析：由于酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都能产生CO2，所以该实验不能以有无CO2的产生来判断酵母菌的呼吸作用类型；由于配制的葡萄糖溶液中可能有杂菌，所以将葡萄糖溶液煮沸来防止杂菌污染，以免影响实验结果；由于乙装置中用石蜡进行密封，形成无氧环境，所以乙和甲比较，说明酵母菌在不同的条件下有不同的呼吸作用类型；乙和甲都是实验组，相互形成对照，自变量是有无氧气。解题探究 (1) 直接信息：乙中封有石蜡，而甲中没有，说明乙中的酵母菌进行____________，甲中的酵母菌进行___________。甲与乙的不同是________________。 (2) 易错分析：酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都会产生_______，所以该实验不能以有无CO2产生来判断酵母菌的____________。CO2无氧呼吸有氧呼吸 是否隔绝空气 呼吸作用类型 (3) 对比实验：对比实验是指设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素与实验对象的关系，这样的实验称为对比实验。对比实验不设对照组，均为实验组(或互为实验组和对照组)，是对照实验的一种特殊形式，即相当于“相互对照实验”。 2．设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素与实验对象的关系，这样的实验叫( ) A．对照实验 B．对比实验 C．模拟实验 D．演示实验B 3．下图是与酵母菌呼吸作用相关的实验装置，以下说法中不正确的是( )D A．一段时间后装置甲温度高于装置乙 B．若将装置甲改成等量破碎的酵母菌细胞，其他条件不变，则测定到的温度会降低 C．装置乙中的葡萄糖溶液煮沸冷却后加入的目的是排除溶解氧，以控制实验的自变量 D．装置甲、乙中酵母菌均能产生CO2而且都产生于线粒体中 解析：装置甲用来验证酵母菌有氧呼吸，装置乙用来验证酵母菌无氧呼吸，在相同且适宜条件下，有氧呼吸释放的能量多，所以装置甲温度高于装置乙；酵母菌细胞破碎后，代谢会减弱，测定的温度会比之前低；装置乙葡萄糖溶液煮沸冷却是为了排出氧气，以控制实验的自变量，酵母菌无氧呼吸能够产生CO2，产生于无氧呼吸第二阶段，场所在细胞质基质。研习2有氧呼吸与无氧呼吸的过程分析及比较1．有氧呼吸(1) 概念反应物：___________等有机物产物：_______________ 有氧呼吸物质变化条件：能量变化：_________参与及_________催化释放能量并生成_____________ 大量ATP葡萄糖二氧化碳和水有氧 多种酶(2) 主要场所——线粒体酶嵴表面积基质(3) 过程细胞质基质 少量线粒体基质 少量线粒体内膜 大量(4) 总反应式 _________________________________________________(5) 有氧呼吸的特点条件：_______________________ 能量释放：__________________ 能量转化特点一部分储存在___________中其余部分以_______________形式散失热能有氧参与、多种酶催化 逐步释放 ATP2．无氧呼吸(1) 条件：无氧条件下。(2) 场所：______________。(3) 过程 ① 第一阶段：与有氧呼吸的第一阶段完全相同。 ② 第二阶段：细胞质基质(4) 化学反应式① C6H12O6――→_______________＋少量能量② C6H12O6――→________________＋________＋少量能量酶酶(5) 发酵 ①概念：酵母菌、乳酸菌等微生物的___________。 ②类型： a．酒精发酵：发酵产物为酒精。 b．乳酸发酵：发酵产物为乳酸。2C3H6O3(乳酸) 2C2H5OH(酒精) 2CO2无氧呼吸 1．细胞有氧呼吸中，水作为反应物参与的过程是( ) A．葡萄糖→丙酮酸 B．丙酮酸→二氧化碳和氢 C．氢与氧结合生成水 D．ADP和Pi形成ATPB 2．在有氧呼吸过程中，进入细胞的氧将( ) ①与氢结合生成水 ②与碳结合生成二氧化碳 ③在线粒体中被消耗 ④在线粒体与细胞质基质中被消耗 A．①③ B．①④ C．②③ D．②④A 3．下列各项应用中，主要利用无氧呼吸原理的是( ) A．利用葡萄、粮食和酵母菌制酒 B．提倡慢跑等健康运动 C．稻田定期排水 D．花盆中的土壤板结后，及时松土A 4．马铃薯块茎进行无氧呼吸时，只能释放少量能量，其他能量( ) A．储藏在葡萄糖中 B．存留于酒精中 C．存留于乳酸中 D．以热能形式散失C 1．有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解及分析(1) 有氧呼吸过程中物质和能量的变化 ① 各反应物参与的阶段：葡萄糖在第一阶段参与，H2O在第二阶段参与，O2在第三阶段参与。 ② 各生成物产生的阶段：[H]在第一、二阶段产生，CO2在第二阶段产生，H2O在第三阶段产生。 ③ 能量变化的特点：三个阶段都产生能量，但大量的能量在第三阶段产生。 (2) 不同生物无氧呼吸的产物不同是因为不同生物细胞中参与无氧呼吸的酶不同。 (3) 无氧呼吸只在第一阶段释放出少量的能量，生成少量ATP。无氧呼吸之所以释放能量少，是因为无氧呼吸过程中，有机物分解不彻底，还有大量能量储存在不彻底的氧化产物酒精或乳酸中。 (4) 细胞呼吸释放的能量大部分以热能形式散失，少部分转移到ATP中。 (5) 葡萄糖分子不能直接进入线粒体被分解，必须在细胞质基质中分解为丙酮酸才能进入线粒体被分解。 (6) 总反应式剖析2．有氧呼吸与无氧呼吸的比较续表名师点评 (1) 产生CO2的不只是有氧呼吸，产生酒精的无氧呼吸过程中也有CO2的产生。 (2) 有氧呼吸过程中产生的水和反应物中的水，其来源和去向不同，所以不是同一分子。(3) 细胞呼吸中[H]和ATP的来源和去路(4) 能量代谢 ① 有氧呼吸三个阶段都释放能量产生ATP，而无氧呼吸只在第一阶段释放能量产生ATP。 ② 细胞呼吸释放的能量大部分以热能形式散失，少部分转移到ATP中。 1．1 mol葡萄糖分解成乳酸时，只释放出196.65 kJ的能量，其中有61.08 kJ的能量储存在ATP中，其余的能量以热能的形式散失。那么，1 mol葡萄糖通过乳酸发酵可形成多少mol的ATP？其能量转换效率是多少？可形成2 mol的ATP。能量转换效率是31.06%。2．无氧呼吸释放的能量为什么比有氧呼吸少？ 无氧呼吸是有机物不彻底的氧化分解，还有一部分能量存在于不彻底的氧化产物乳酸和酒精中。3．剧烈运动过后的肌肉酸疼是怎样造成的？ 剧烈运动，氧气供应不足，肌肉细胞无氧呼吸产生了乳酸。 1．将200 mL含酵母菌的培养液放入500 mL的密闭容器内，该容器内酵母菌不同呼吸方式的CO2释放速率随时间变化情况如图所示，请回答下列问题。 (1) 图中a曲线表示的呼吸方式为___________，判断依据是____________________________________________________________________________________________________________。 开始时酵母菌可利用密闭容器内的氧气进行有氧呼吸，随着时间的延长，氧气量逐渐减少，有氧呼吸减弱直至为零有氧呼吸 (2) 密闭容器内开始产生酒精的时间是________(填“6 h前”“6 h时”或“6 h后”)。 (3) 8 h时细胞内ATP的合成场所是_______________，此时合成ATP所需能量________(填“能”或“不能”)来自丙酮酸的分解。 (4) 密闭容器内CO2的总释放量在6 h时________(填“小于”“等于”或“大于”)8 h时。6 h前 细胞质基质 不能小于 解析：(1)刚开始时容器内有氧气，酵母菌进行有氧呼吸，随着氧气的逐渐消耗，有氧呼吸逐渐减弱，开始出现无氧呼吸，因此曲线a表示有氧呼吸，曲线b表示无氧呼吸。 (2) 从图形分析，密闭容器内酵母菌在6 h前开始进行无氧呼吸，即6 h前酒精就开始产生。 (3) 8 h时酵母菌只进行无氧呼吸，细胞内合成ATP的场所是细胞质基质，此时产生的ATP来自无氧呼吸第一阶段，即葡萄糖分解为丙酮酸和[H]的过程。 (4) 根据图形分析，酵母菌的细胞呼吸速率一直为正值，酵母菌一直在释放CO2，故随时间的变化，CO2的总释放量一直在增加。解题探究 (1) 隐含信息：酵母菌在密闭容器内的呼吸类型为_____________________________________。 (2) 关键信息：对图中曲线代表的呼吸类型进行判断：曲线a表示_________，曲线b表示__________。 (3) 易混信息：设问(4)考查的CO2的总释放量是指某时间节点前释放的CO2的________。积累量 有氧呼吸和无氧呼吸 有氧呼吸 无氧呼吸 (4) 结合上题图，分析密闭容器中酵母菌何时终止有氧呼吸？为什么？ 8 h时。酵母菌进行有氧呼吸释放CO2在8 h时为0，即有氧呼吸过程终止。 (5) 密闭容器中，在6 h时CO2的释放量________(填“小于”“等于”或“大于”)8 h时。并分析原因。 根据图形分析，6 h时酵母菌有氧呼吸较强，而8 h时酵母菌只进行无氧呼吸，且强度较强。大于 (6) 归纳提炼： 酵母菌为兼性厌氧型生物，其有氧呼吸和无氧呼吸能产生二氧化碳。故在较低浓度的氧气条件下，其产生的二氧化碳量为有氧呼吸和无氧呼吸之和。 2．在有氧呼吸的下列反应阶段中，一定不在线粒体中进行的是( ) A．[H]与氧气结合生成水 B．C6H12O6分解为丙酮酸和[H] C．丙酮酸分解为CO2和[H] D．ADP与Pi结合生成ATPB 解析：[H]与氧气结合生成水发生在线粒体内膜上，A错误；C6H12O6分解为丙酮酸和[H]，是有氧呼吸的第一阶段，发生在细胞质基质中，不发生在线粒体中，B正确；丙酮酸与水反应生成CO2和[H]，是有氧呼吸的第二阶段，发生在线粒体基质中，C错误；ADP与Pi反应形成ATP在细胞质基质和线粒体中都可以发生，D错误。 3．真核细胞有氧呼吸中含碳物质的变化是葡萄糖――→丙酮酸――→CO2，其中①②表示两个阶段。下列叙述正确的是(多选)( ) A．①和②中产生[H]较多的是② B．①和②产生的[H]都用于生成H2O C．①和②是有氧呼吸中释放大量能量的阶段 D．①和②发生的场所分别是细胞质基质和线粒体①② ABD 解析：有氧呼吸第一、二阶段均能产生[H]，其中产生[H]较多的是第二阶段，A正确；①和②产生的[H]都与氧结合生成水，B正确；释放大量能量的是有氧呼吸的第三阶段，题中①和②分别代表有氧呼吸的第一、二阶段，发生的场所分别是细胞质基质、线粒体，C错误，D正确。 4．如图表示人体细胞中的两种细胞呼吸类型，下列有关叙述中，错误的是( ) A．③过程既产生[H]，也消耗[H] B．②过程中需要①过程提供[H] C．③过程需要大量O2参与 D．②③过程进行的场所相同D 解析：③过程包括有氧呼吸的第二、三阶段，有氧呼吸的第二阶段产生[H]，有氧呼吸的第三阶段消耗[H]和O2，A、C正确；②过程是无氧呼吸的第二阶段，反应物是第一阶段产生的[H]和丙酮酸，B正确；②过程的场所是细胞质基质，③过程的场所是线粒体，D错误。研习3影响呼吸速率的因素(1) 遗传特性：不同种类的植物呼吸速率不同。 如：旱生＜水生，阴生＜阳生(2) 生长发育时期：同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同。 如：幼苗期＞成熟期(3) 器官类型：同一植物不同器官呼吸速率不同。 如：生殖器官＞营养器官1．内因(1) 温度2．外因 ①作用机制：通过影响细胞呼吸酶的活性来影响细胞呼吸速率。 ②曲线特征：与温度影响酶催化效率的曲线特征一致。随温度的升高，呼吸速率先升高，达到一定温度后，随温度的升高，呼吸速率降低。 ③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，来降低细胞呼吸速率，减少有机物的消耗。(2) O2浓度 ①影响原理：氧气促进有氧呼吸，抑制无氧呼吸。② 曲线分析a．A点时，O2浓度为零，细胞只进行无氧呼吸。 b．O2浓度为0～10%时，随O2浓度的升高，有氧呼吸速率升高，无氧呼吸速率减慢。B点时，有氧呼吸释放的CO2量等于无氧呼吸释放的CO2量，此时有氧呼吸消耗的葡萄糖量应为无氧呼吸消耗葡萄糖量的1/3；C、D点：横坐标相同，无氧呼吸停止。 c．O2浓度在0～20%时，随O2浓度升高，有氧呼吸速率逐渐加快。 d．随O2浓度的升高，细胞呼吸速率先减慢后加快，最后趋于稳定。 e．O2浓度为5%左右时，细胞呼吸强度最弱。 ③ 实际应用 a．保鲜：低氧(O2浓度为5%左右)有利于蔬菜保鲜。 b．促进生长：农作物中耕松土可以增加土壤中氧气的含量，促进根部有氧呼吸，促进生长。 c．防止无氧呼吸：陆生植物长时间水淹，土壤中氧含量降低，植物因无氧呼吸产生的酒精积累而烂根。 d．控制呼吸方式：制葡萄酒时，初期进行有氧呼吸，使酵母菌大量繁殖，发酵时严格控制无氧环境，促进酵母菌的无氧呼吸。 e．包扎伤口应选用透气的敷料，抑制破伤风杆菌的无氧呼吸。(3) 水分 ①作用机制：水为细胞呼吸提供反应环境，一定范围内随水含量的增加，细胞呼吸加强。 ②应用：种子在贮藏时，必须降低含水量，使种子呈现风干状态，降低细胞呼吸，减少有机物消耗；同时防止微生物大量繁殖，使种子变质。(4) 二氧化碳 ① 影响原理：CO2是细胞呼吸的终产物，积累过多会抑制细胞呼吸。 ② 曲线分析③实际应用 a．保鲜：地窖中CO2浓度高，有利于蔬菜水果的储存。 b．抑菌：薯片等食品充气保存，可抑制微生物的繁殖。名师点评有O2存在时不一定只进行有氧呼吸 (1) 当O2浓度较低时，既进行有氧呼吸，也进行无氧呼吸，且无氧呼吸占优势。 (2) 当O2浓度较高时，无氧呼吸逐渐减弱，有氧呼吸逐渐增强，当O2浓度增加到一定值时，只进行有氧呼吸。 下表是某植物器官(无氧呼吸产生酒精和二氧化碳)随氧气浓度变化无氧呼吸和有氧呼吸强度的变化，据表分析：(1) 氧气浓度对有氧呼吸和无氧呼吸有什么影响？氧气对有氧呼吸有促进作用，对无氧呼吸有抑制作用。 (2) O2浓度为0时、在2.5%～10%之间时、在10%以上时，该器官的细胞呼吸方式有什么不同？ O2浓度为0时，只进行无氧呼吸；O2浓度在2.5%～10%之间时，进行有氧呼吸和无氧呼吸；O2浓度在10%以上时，只进行有氧呼吸。 (3) O2浓度为5%时，有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2量相等，二者消耗的葡萄糖是不是也一样多？ 不是。根据有氧呼吸和无氧呼吸的方程式可以看出： 有氧呼吸时，C6H12O6 → 6CO2； 无氧呼吸时，C6H12O6 → 2CO2。 所以当有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2量相等时，二者消耗的葡萄糖之比是1∶3。 1．如图表示某植物的非绿色器官在O2浓度为a、b、c、d时，CO2释放量和O2吸收量的变化。下列相关叙述正确的是( )B A．O2浓度为a时最适于储藏该植物器官B．O2浓度为b时，无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的5倍C．O2浓度为c时，无氧呼吸强度最弱D．O2浓度为d时，有氧呼吸强度与无氧呼吸强度相等 解析：O2浓度为c时最适于储藏该植物器官，因为c点呼吸强度最弱；O2浓度为b时，有氧呼吸吸收O2的量是3，消耗葡萄糖的量是0.5，无氧呼吸产生的CO2的量是8－3＝5，所以消耗葡萄糖的量是2.5，所以无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的5倍；O2浓度为d时，无氧呼吸强度最弱，是0；O2浓度为d时，只进行有氧呼吸。归纳总结判断细胞呼吸方式的三大依据 2．下图为探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置。下列叙述正确的是( )A．实验自变量为温度B．实验因变量为CO2的多少C．空气泵泵入的气体应先除去O2D．乙、丙两试管加入干酵母后应煮沸冷却除去CO2B 解析：该实验的自变量是氧气的有无，温度属于无关变量，A错误；该实验通过Ca(OH)2溶液检测CO2的产生量，B正确；空气泵通入气体是为有氧呼吸提供O2，但应先除去泵入气体中的CO2，C错误；乙、丙两试管的培养液需煮沸(除去CO2和无菌)冷却后再加入干酵母，避免高温杀死酵母菌，D错误。 3．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O2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CO2多D．有氧呼吸和无氧呼吸释放的能量相等B 解析：从图中可以看出，在O2浓度为a时，O2吸收量是CO2释放量的一半，说明此时释放的CO2一半来自有氧呼吸，一半来自无氧呼吸，有氧呼吸与无氧呼吸释放的CO2量相等，因此有氧呼吸比无氧呼吸消耗的有机物少，但释放的能量多。研习4细胞呼吸方式的判断及呼吸速率的测定1．实验装置2．实验原理 装置甲中NaOH溶液的作用是吸收呼吸所产生的CO2，红色液滴移动的距离代表种子有氧呼吸吸收的O2量。装置乙中红色液滴移动的距离代表种子呼吸吸收的O2量与产生的CO2量的差值。单位时间内红色液滴移动的距离即表示呼吸速率。3．实验分析4．物理误差的校正 为使实验结果精确，除减少无关变量的干扰外，还应设置对照装置。对照装置与两装置相比，不同点是用“煮熟的种子”代替“发芽种子”，其余均相同。名师点评该实验适用于以葡萄糖(糖类)作为呼吸的底物 (1) 为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应将装置进行灭菌，所测种子进行消毒处理。 (2) 若探究种子呼吸状况不必遮光，但需死种子作为对照。 (3) 若探究植株(或幼苗)呼吸状况，应做遮光处理，以防止光合作用的干扰，同时可设置同种状况但杀死的植株或幼苗作为对照。 关闭活塞，在25 ℃下经20 min后读出刻度管中着色液滴移动的距离。设装置1和装置2中着色液滴分别向左移动x和y(mm)。x和y值反映了容器内气体体积的减少量。请回答下列问题。 (1) 装置1中加入NaOH溶液的目的是_________________________________。吸收二氧化碳 (2) x代表________________，y代表___________________________________。消耗氧气的体积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商是________。 (4) 若要测定已长出一片真叶幼苗的RQ，则应将该装置放于何种条件下进行？____________。原因是________________________________________________________________________。避免幼苗进行光合作用，干扰呼吸作用产生的气体量的变化0.85黑暗条件下 (5) 为使测得的x和y值更精确，还应再设置一对照装置。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_____________________________________________________________________________。等量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(或非生物因素)引起的气体体积变化 (6) 小明同学在做这个实验时，将生理状态相同的发芽种子等量分装到两个装置中。假定其他操作步骤无误，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 以葡萄糖(糖类)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 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______________________________________________________________________。脂肪在被氧化分解时吸收的氧气量大于释放的二氧化碳量脂肪 1．下图装置可用于测定动物的呼吸速率。下列关于该装置的叙述错误的是( )A．试管内加入的试剂是NaOH溶液B．温水的作用是使瓶内温度相对稳定C．实验中细玻璃管内的红墨水向右移动D．该装置直接测定动物呼吸释放的CO2量D 2．提取鼠肝细胞的线粒体为实验材料，向盛有线粒体的试管中注入丙酮酸时，测得氧的消耗量较大；当注入葡萄糖时，没有测得氧的消耗，同时注入细胞质基质和葡萄糖时，氧消耗量又较大。下列叙述中与实验结果符合的是(多选)( ) A．有氧呼吸中，线粒体内进行的是第二、三阶段 B．线粒体能分解丙酮酸，不能分解葡萄糖 C．葡萄糖在细胞质基质内被分解成丙酮酸 D．水是在细胞质基质中生成的ABC 解析：有氧呼吸第一阶段在细胞质基质中进行，将葡萄糖分解形成丙酮酸；第二、三阶段在线粒体中进行；第三阶段中[H]与O2结合才有水的生成。 3．将下图中果酒发酵装置改装后用于探究酵母菌呼吸方式的实验，下列相关操作错误的是( ) A．探究有氧条件下酵母菌呼吸方式时打开阀a B．经管口3取样检测酒精和CO2的产生情况 C．实验开始前对改装后整个装置进行气密性检查 D．改装时将盛有澄清石灰水的试剂瓶与管口2连通B 解析：图中管口1为进气口，管口2为排气口，管口3可以检测液体中的成分，因此探究有氧条件下酵母菌的呼吸作用，应打开阀门a通入氧气；经管口3取样可以检测酒精的产生情况，管口2可以与澄清石灰水相连以检测CO2产生情况。梳理网络概念探究酵母菌细胞呼吸的方式有机物在细胞中进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的过程有大量CO2产生有酒精和少量CO2产生有氧气无氧气证明证明进行有氧呼吸进行无氧呼吸有氧呼吸第一个阶段：C6H12O6 → 丙酮酸+[H]+少量能量 酶第二个阶段：丙酮酸+H2O → CO2+[H]+少量能量 酶第三个阶段：[H]+O2 → H2O +大量能量酶场所场所细胞质基质线粒体无氧呼吸产酒精：C6H12O6 → 2CO2 + 2C2H5OH + 少量能量酶产乳酸：C6H12O6 → 2C3H6O3 + 少量能量酶影响因素O2浓度含水量CO2浓度温度原理的应用要语必备 1．有氧呼吸的反应式： C6H12O6＋6O2＋6H2O 6CO2＋12H2O＋能量。 2．真核生物有氧呼吸的三个阶段发生的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。 3．原核生物有氧呼吸的场所是细胞质和细胞膜。酶 4．CO2可使澄清的石灰水变混浊，也可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄。 5．在酸性条件下，橙色的重铬酸钾溶液与酒精反应变成灰绿色。 6．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，释放能量的过程，就是无氧呼吸。 7．真核生物有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，而无氧呼吸的场所只有细胞质基质。 8．温度主要通过影响呼吸酶的活性，从面影响细胞呼吸。 9．氧气浓度为零时，细胞只进行无氧呼吸；随着氧气浓度的增加，有氧呼吸增强，无氧呼吸受到抑制；之后，细胞只进行有氧呼吸。 10．随着二氧化碳浓度增加，细胞呼吸速率下降。 11．在一定范围内，细胞呼吸强度随含水量的增加而加强，随含水量的减少而减弱。课 后 题1．下列关于无氧呼吸和有氧呼吸过程的比较，正确的是( ) A．有氧呼吸和无氧呼吸均在第一、二阶段生成[H] B．有氧呼吸有CO2产生，无氧呼吸无CO2产生 C．有氧呼吸在三个阶段均放出能量，无氧呼吸第二阶段不释放能量 D．有氧呼吸和无氧呼吸的酶完全不同 C 解析：有氧呼吸在第一阶段和第二阶段均生成[H]，而无氧呼吸只在第一阶段生成[H]，A错误；有氧呼吸和产酒精的无氧呼吸均有CO2产生，B错误；有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段的酶相同，D错误。 2．某研究小组利用检测气压变化的密闭装置来探究微生物的呼吸方式，实验装置如图。关闭活栓后，U形管右管液面高度变化反映瓶中气体体积变化。实验开始时将右管液面高度调至参考点，实验中定时记录右管液面高度相对于参考点的变化(忽略其他原因引起的变化)。下列有关说法正确的是( )C A．甲组右管液面变化，表示的是微生物呼吸释放CO2的量B．乙组右管液面变化，表示的是微生物呼吸释放CO2的量C．甲组右管液面升高，乙组不变，说明微生物只进行有氧呼吸D．甲组右管液面不变，乙组下降，说明微生物进行乳酸发酵 解析：甲组装置内放的是NaOH溶液，用于吸收CO2，所以甲组右管液面变化是锥形瓶内的O2含量变化导致的，表示的是微生物呼吸消耗的氧气量，A错误；乙组装置内放的是蒸馏水，那么乙组右管液面变化是锥形瓶内CO2释放量和O2消耗量之间的差值引起的，B错误；甲组右管液面升高，表明微生物呼吸消耗O2，存在有氧呼吸，乙组不变，表明释放CO2量与消耗O2量相等，说明微生物只进行有氧呼吸，C正确；甲组右管液面不变，乙组下降，说明微生物进行酒精发酵，D错误。 3．“一骑红尘妃子笑，无人知是荔枝来”。古人为了吃到鲜荔枝，需要动用大量的人力、物力，而现在通过控制下列哪组条件便可轻松获得新鲜荔枝？( ) A．低O2、高CO2、零上低温、湿润 B．低O2、高CO2、零下低温、干燥 C．无O2、高CO2、零上低温、湿润 D．低O2、低CO2、零下低温、干燥A4．用含18O的葡萄糖进行有氧呼吸，则18O的转移途径是( ) A．葡萄糖→丙酮酸→水 B．葡萄糖→丙酮酸→氧 C．葡萄糖→氧→水 D．葡萄糖→丙酮酸→CO2D 5．在水深超过200 m的深海，光线极少，能见度极低，一般动物极难生存。有一种电鳗有特殊的适应性，能通过自身发出高达5 000 V的生物电，击昏敌害，获取食物，保护自己。电鳗生物电的直接来源是( ) A．葡萄糖氧化分解 B．氨基酸氧化分解 C．脂肪的氧化分解 D．ATP的水解D 解析：电鳗放电是一种生命活动，其电能也是由生命活动的直接能源物质ATP水解释放的能量转化而来的。葡萄糖、氨基酸、脂肪的氧化分解均能释放能量，但它们分解所释放的能量必须储存在ATP中才能被生物体直接利用。 6．如图表示某种植物的非绿色器官在不同的氧浓度下O2吸收量和CO2生成量的变化，请据图回答： (1) 图中曲线QR区段CO2生成量急剧减少的主要原因是____________________________________________________________。O2浓度增加，无氧呼吸受抑制 (2)________点的生物学含义是无氧呼吸消失点，由纵轴、CO2生成量和O2吸收量共同围成的面积所代表的生物学含义是________________________________________________________________________。P 氧浓度逐渐增大的过程中，无氧呼吸生成的CO2总量 (3) 在原图中绘出无氧呼吸产生的CO2量随O2浓度变化而变化的曲线。 如图中虚线(所绘曲线应能表现下降趋势，并经过Q、B点以及P点在X轴上的投影点) (4) 若图中的AB段与BC段的距离等长，说明此时有氧呼吸释放的CO2与无氧呼吸释放的CO2相比________(填“一样多”“较多”或“较少”)，有氧呼吸消耗的葡萄糖量是无氧呼吸的________。一样多1/3 (5) 在长途运输新鲜蔬菜时，常常向塑料袋中充入N2，目的是__________________________________。你认为氧浓度应调节到________点的对应浓度更有利于蔬菜的运输，试说明理由：____________________________________________________________________________。降低氧浓度，减少有机物的消耗 此时有氧呼吸强度较低，同时又抑制了无氧呼吸，蔬菜中的有机物消耗最少R 解析：Q点时该植物器官只进行无氧呼吸，P点时该植物器官只进行有氧呼吸，B点有氧呼吸、无氧呼吸释放的CO2量相等，R点释放的CO2量最少，呼吸作用强度最弱，有机物的消耗量最少，此时有利于蔬菜的贮藏运输。 完成课时作业本课结束！
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