【同步讲义】高中生物（人教版2019）必修第一册--5.3《细胞呼吸的原理和应用》讲义

第3节　细胞呼吸的原理和应用

一、细胞呼吸的方式

1．探究酵母菌细胞呼吸的方式

(1)酵母菌细胞呼吸的方式

(2)呼吸产物的检测

(3)实验结论

①酵母菌在         条件下都能进行细胞呼吸。

②产物

2．细胞呼吸的类型

            和            。

二、有氧呼吸

1．总反应式

            。

2．过程

3．概念

(1)场所：              。

(2)条件：           参与、              催化。

(3)物质变化

①反应物：              等有机物。

②产物：                。

(4)能量变化：释放能量并生成大量                  。

4．有氧呼吸与有机物在体外燃烧的不同特点

(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                  ；

(3)有氧呼吸释放的能量有相当一部分储存在           中。

三、无氧呼吸

1．场所：          。

2．类型和过程

3.概念

(1)物质变化：有机物            ，生成               。

(2)能量变化：释放出能量并生成少量              。

四、细胞呼吸原理的应用

1．有氧呼吸原理的应用

(1)利用淀粉、            或谷氨酸棒状杆菌可以生产食醋或味精。

(2)提倡慢跑等有氧运动使细胞进行                 ，避免肌细胞产生大量            。

(3)及时松土有利于             。

(4)稻田定期排水有利于根系           ，防止幼根变黑、腐烂。

2．无氧呼吸原理的应用

(1)利用粮食通过               发酵可以生产各种酒。

(2)包扎伤口应选用              的敷料。

(3)破伤风芽孢杆菌可通过          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。

考点01 探究酵母菌细胞呼吸的方式

【典型例题】

下图为酵母菌细胞呼吸实验的示意图，相关叙述正确的是（       ）

A．条件X下的细胞呼吸中，没有的产生和消耗

B．条件Y下的物质a是在线粒体中产生

C．物质a可使溴麝香草酚蓝水溶液的颜色由蓝变黄再变绿

D．试剂甲为酸性条件的重铬酸钾溶液，葡萄糖不能与之反应发生颜色变化

【易错分析】实验注意事项

①配制酵母菌培养液时，必须将煮沸的葡萄糖溶液冷却到常温，才可加入酵母菌。否则，高温会杀死酵母菌

②甲装置中，让空气间歇性地依次通过3个锥形瓶，在通人A瓶之前先用NaOH溶液处理，这样既能保证O2的充分供应，又能排除空气中的C02对实验结果的千扰。

③乙装置中B瓶应封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，其目的是先让酵母菌将B瓶中的O2消耗完，确保通入澄清石灰水中的C02来自无氧呼吸。

考点02  有氧细胞和无氧呼吸的过程

【典型例题】

细胞内葡萄糖分解代谢过程如图，下列相关叙述中不合理的是（       ）

A．丙酮酸是有氧呼吸和无氧呼吸共有的中间产物

B．丙酮酸通过③④过程分解时，分解需要的酶是不同的

C．葡萄糖通过①→②、①→③、①→④过程分解后，释放出的能量大多数以热能形式散失

D．②过程产生的CO2中的氧完全来自丙酮酸

【拓展延伸】细胞呼吸方式的判断

考点03 影响细胞呼吸的因素

【典型例题】

如图是在适宜温度条件下测得的小麦种子气体交换相对值与O2浓度之间的关系。下列叙述正确的是（       ）

A．马铃薯块茎CO2释放总量与O2浓度之间的关系可以用上图表示

B．若图中的AB段与BC段的距离等长，则有氧呼吸消耗的葡萄糖占总消耗量的一半

C．P点时产生CO2的场所是线粒体内膜

D．图中O2吸收量最终不再增加的主要原因是细胞中呼吸酶的数量有限

【易错分析】结合O2浓度影响细胞呼吸的曲线分析：

(1)O2浓度为C时，AB＝BC，此时有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖不是一样多，理由是根据有氧呼吸和无氧呼吸的方程式可以看出，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。

(2)在保存蔬菜、水果时，应选择R点对应的O2浓度，理由是此时总CO2释放量最少，有机物的损耗最少。

(3)低氧环境下，有机物消耗少的原因是在低氧条件下，无氧呼吸受到抑制，强度较弱，有氧呼吸因氧气不足，强度也比较小，故总的CO2释放量少，呼吸强度弱。

考点04 细胞呼吸在生物、生活中的应用

【典型例题】

下列有关细胞呼吸原理在生产生活中应用的叙述，错误的是（       ）

A．提倡有氧慢跑能防止无氧呼吸产生乳酸

B．播种前浸种能提高种子的含水量，促进细胞呼吸

C．水稻田定期排水能避免无氧呼吸产生酒精，防止烂根

D．密闭条件下制作面包，使酵母菌无氧呼吸产生更多的CO2

【解题必备】细胞呼吸在生产、生活中的应用

①有氧呼吸原理的应用

a.包扎伤口应选用透气的敷料，其目的是抑制微生物的无氧呼吸。

b.及时松土有利于根系对无机盐的吸收。

c.稻田定期排水有利于根系的有氧呼吸，防止无氧呼吸产生酒精而发生烂根、死亡现象。

d.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。

②无氧呼吸原理的应用

a.利用乳酸菌发酵制作酸奶，利用酵母菌发酵酿酒。

b.破伤风芽孢杆菌可通过无氧呼吸进行大量繁殖，较深的伤口需及时清理并注射破伤风抗毒血清等。

题组A  基础过关练

1．酵母菌泛指能发酵糖类的各种单细胞的真菌。下列关于酵母菌的代谢的说法，错误的是（        ）

A．在氧气充足时，酵母菌产生CO2的场所是线粒体基质

B．在无氧条件下，酵母菌产生CO2的场所是细胞质基质

C．酵母菌不能同时依靠有氧呼吸和无氧呼吸供给能量

D．酵母菌无氧呼吸时产生CO2和酒精，并释放能量

2．细胞有氧呼吸的化学反应式可以简写成（       ）

A．C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量

B．C6H12O62C3H6O3（乳酸）+少量能量

C．6CO2+12H2OC6H12O6+6O2+6H2O

D．ADP+Pi＋能量ATP

3．有氧运动是指人在机体细胞充分获得氧的情况下所进行的体育锻炼。下列说法正确的是（        ）

A．有氧运动能避免肌细胞无氧呼吸产生大量酒精

B．有氧运动时人体通过有氧呼吸获得较多能量

C．有氧运动时葡萄糖在线粒体中彻底分解成水和CO2

D．有氧运动时葡萄糖分解释放出的能量主要存储在ATP中

4．下列关于有氧呼吸和无氧呼吸的叙述，正确的是（       ）

A．有氧呼吸和无氧呼吸的每个阶段都有ATP的合成

B．可用澄清石灰水检验培养液中的酵母菌是否进行了无氧呼吸

C．人体细胞中CO2的产生一定发生在线粒体中

D．有氧呼吸所产生的H2O，其中的H来自葡萄糖

5．下列对细胞呼吸的相关叙述，错误的是（　　）

A．同一叶片在不同生长发育时期，其细胞呼吸速率有差异

B．低氧环境条件下细胞呼吸分解有机物量少有利于水果保鲜

C．粮食种子适宜在零下低温、低氧和中等湿度的环境中储藏

D．温室大棚中，可以通过夜间适当降温来提高农作物的产量

6．在细胞呼吸过程中，若有CO2放出，则可以判断（　　）

A．一定是无氧呼吸 B．一定是有氧呼吸

C．一定不产生乳酸 D．一定不产生酒精

7．下图是有氧呼吸过程图解，请据图回答：

(1)图中③所代表的物质名称是__________。

(2)如果O2供应不足，则人体内C6H12O6的分解产物是__________。

(3)若探究酵母菌是否在有氧、无氧条件下均能产生CO2.现提供了如下图（A~D）的实验装置（装置可重复使用）：根据实验目的选择装置序号及顺序，有氧条件下的实验装置序号__________；无氧条件下的装置序号__________。

(4)请写出该图的总反应：__________。

题组B  能力提升练

8．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，错误的是（       ）

A．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

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．乙中通过滴加酸性重铬酸钾溶液鉴定是否有酒精生成

D．乙为甲的对照实验，用以排除无关因素对酵母菌呼吸作用的影响

9．下图是外界条件对植物细胞呼吸速率的影响曲线图。以下分析不正确的是（　　）

A．从甲图中可知，细胞呼吸最旺盛时的温度在B点对应的温度。AB段可说明在一定的温度范围内，随着温度升高，细胞呼吸加快

B．乙图中曲线Ⅰ表示无氧呼吸类型，曲线Ⅱ表示有氧呼吸类型

C．如果乙图中曲线Ⅰ描述的是水稻根细胞的呼吸，那么在DE段根细胞内积累的物质是乳酸

D．曲线Ⅱ表示的生理过程在根尖分生区细胞内也会发生

10．把土豆依次放在空气、N2和空气中各储藏一周。在实验室中测定CO2的释放量，得到如图所示的实验结果。下列叙述正确的是（　　）

A．土豆的无氧呼吸不产生CO2

B．在第一周只进行了无氧呼吸

C．在第二周暂时没有进行细胞呼吸

D．第三周的无氧呼吸先强后弱

11．测定下列哪一项，可简便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CO2生成 D．O2消耗量与CO2生成量的比值

12．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，导致细胞释放的能量减少

B．无氧呼吸增强，导致细胞内乳酸增多、pH略有下降

C．无氧呼吸只在第一阶段释生成少量ATP

D．由于O2缺乏，造成有氧呼吸第一阶段产生的丙酮酸减少，影响第二、三阶段的进行

13．有关细胞利用葡萄糖进行细胞呼吸的过程如图。下列说法正确的是（　　）

A．过程①③中，葡萄糖中的能量大部分以热能形式散失，其余存储在ATP中

B．物质A是丙酮酸，过程①②③④都会产生[H]

C．人剧烈运动产生CO2的场所只有线粒体

D．当O2浓度为0时，线粒体仍能产生ATP

14．图1表示萌发的小麦种子中可能发生的相关生理过程，A～E表示物质，①～④表示过程。有一瓶含有酵母菌的葡萄糖培养液，当通入不同浓度的O2时，其产生的酒精和CO2的量如图2所示。回答问题：

(1)图1中催化反应②和④的酶分别位于__________中。

(2)图1中①②过程主要发生在小麦种子萌发的早期，其中E为___________，④过程为有氧呼吸的第二阶段，其中物质A、B分别是__________，③发生的场所是__________。

(3)图2当氧浓度为a时，酒精产生量与CO2产生量相等，说明此时只进行__________呼吸，当氧浓度为b时，产生CO2的量多于酒精的量，说明酵母菌还进行了有氧呼吸，当氧浓度为d时，没有酒精产生，说明酵母菌只进行__________呼吸。

(4)图2当氧浓度为c时，产生6mo1酒精的同时会产生6mo1CO2，需要消耗3mo1葡萄糖，剩余的9mo1CO2来自有氧呼吸，需消耗__________mo1葡萄糖，因此用于酵母菌酒精发酵的葡萄糖占比为__________。

题组C  培优拔尖练

15．以下甲、乙两图都表示苹果组织细胞中 CO2释放量和 O2吸收量的变化（假设细胞呼吸底物只有葡萄糖）。下列相关叙述错误的是（ ）

A．甲图中 O2浓度为 a 时的情况对应乙图中的 A 点

B．甲图中 O2浓度为 b 时细胞中有酒精产生

C．甲图中 O2浓度为 d 时最适合苹果储藏

D．乙图中 C 点对应的 O2浓度是最适合苹果储藏的浓度

16．人体运动强度与氧气消耗量和血液中乳酸含量的关系如下图，下列说法正确的是（       ）

A．有氧呼吸时葡萄糖中所释放的能量大部分储存在ATP中

B．高强度运动下，肌肉细胞中二氧化碳的产生量大于氧气的消耗量

C．肌细胞进行无氧呼吸时只有第一阶段生成少量ATP

D．运动强度为c时，无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的3倍

17．将酵母菌培养液进行离心处理。把沉淀的酵母菌细胞洗涤后破碎，并再次离心处理为只含有细胞质基质的上清液和只含有细胞器的沉淀两部分，分别放入甲、乙试管中。取第三支试管加入酵母菌培养液并编号为丙。向3支试管中同时加入等量适宜浓度的葡萄糖溶液。在有氧条件下，最终能通过细胞呼吸产生二氧化碳和水的试管是（       ）

A．甲 B．乙 C．丙 D．乙和丙

18．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

19．以酵母菌和葡萄糖为材料进行“乙醇(酒精)发酵实验”,装置如图。下列关于该实验过程与结果的叙述,错误的是              (　　)

A.将温水化开的酵母菌悬液加入盛有葡萄糖溶液的甲试管后需振荡混匀

B.在甲试管内的混合液表面需滴加一薄层液体石蜡以制造富氧环境

C.乙试管中澄清的石灰水变混浊可推知酵母菌细胞呼吸产生了CO2

D.拔掉装有酵母菌与葡萄糖混合液的甲试管塞子后可闻到酒精的气味

20．如表是某种植物种子在甲、乙、丙三种不同的条件下萌发,测得的气体量(相对值)的变化结果(假设细胞呼吸的底物都是葡萄糖)。下列说法正确的是              (　　)

A.在甲条件下进行的是产生CO2和乳酸的无氧呼吸

B.在乙条件下有氧呼吸消耗的葡萄糖比无氧呼吸多

C.在丙条件下有氧呼吸强度达到了最大值

D.在乙条件下释放的CO2来自细胞质基质和线粒体

21．图甲是真核细胞呼吸作用的过程示意图，图乙是“探究酵母菌细胞呼吸的方式”装置图，其装置内的酵母菌是指新鲜的食用酵母菌与5%的葡萄糖溶液制成的酵母菌培养液，请据图回答：

(1)图甲中X代表______________物质，能产生ATP的过程有_____________（填序号）。

(2)图甲中能在人体成熟的红细胞中发生的生理过程有_____________（填序号）。

(3)图乙可用于判断酵母菌呼吸方式，其中NaOH溶液的作用是___________________，

(4)若实验后图乙中的装置一红色液滴左移，装置二红色液滴不动，请写出其生理过程化学反应式是________________________________________________________________________________。