一、呼吸作用的實(shí)質(zhì)
細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)物氧化分解，并釋放能量，又叫細(xì)胞呼吸。
二、探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式
1．實(shí)驗(yàn)原理
(1)酵母菌：在有氧和無氧條件下都能生存，屬于兼性厭氧菌。
(2)反應(yīng)過程
酵母菌eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(有氧條件下：葡萄糖→CO2＋H2O＋能量,無氧條件下：葡萄糖→酒精＋CO2＋能量))
(3)產(chǎn)物的檢測
2.實(shí)驗(yàn)步驟
提出問題：酵母菌使葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)生酒精是在有氧還是
無氧條件下？酵母菌在有氧和無氧條件下細(xì)
胞呼吸的產(chǎn)物是什么？
↓
作出假設(shè)：針對(duì)上述問題，根據(jù)已有的知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)
(如酵母菌可用于釀酒、發(fā)面等)作出合理的假設(shè)
↓
eq \a\vs4\al(設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn))eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(（1）配制酵母菌培養(yǎng)液,（2）檢測CO2產(chǎn)生，裝置如下圖所示：,,（3）檢驗(yàn)酒精的產(chǎn)生：自錐形瓶A、B中各取2 mL,濾液分別注入編號(hào)為1、2的兩支試管中→分別,滴加0.5 mL溶有0.1 g重鉻酸鉀的濃硫酸溶,液→振蕩并觀察溶液的顏色變化))
↓
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(（1）甲、乙兩裝置中澄清的石灰水都變混濁，,且甲中混濁程度大且快,（2）2號(hào)試管中溶液由橙色變成灰綠色，1號(hào),試管不變色))
↓
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：eq \a\vs4\al(葡萄糖)—eq \b\lc\|(\a\vs4\al\c1(\(――→,\s\up9(\a\vs4\al(有O2)))CO2（大量）＋H2O,\(――→,\s\up9(\a\vs4\al(無O2)))酒精＋CO2（少量）))
三、細(xì)胞呼吸的過程
1．有氧呼吸
(1)主要場所——線粒體(寫出代表的結(jié)構(gòu)名稱)
(2)化學(xué)反應(yīng)式
C6H12O6＋6H2O＋6O2eq \(――→,\s\up9(酶))6CO2＋12H2O＋能量。
(3)物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程
(4)能量轉(zhuǎn)化
2．無氧呼吸
(1)條件：無氧條件下。
(2)場所：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。
(3)過程
①第一階段：葡萄糖eq \(――→,\s\up9(酶))丙酮酸＋[H](與有氧呼吸的第一階段完全相同)
②第二階段：
(4)類型
①乳酸發(fā)酵：C6H12O6eq \(――→,\s\up9(酶))2C3H6O3(乳酸)＋少量能量。
②酒精發(fā)酵：C6H12O6eq \(――→,\s\up9(酶))2C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量。
四、細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用
(1)酒精在中性或酸性條件下與重鉻酸鉀溶液反應(yīng)產(chǎn)生灰綠色。( × )
(2)有氧條件下，酵母菌產(chǎn)生ATP的主要部位是線粒體。( √ )
(3)有氧呼吸的第三階段既消耗水又產(chǎn)生水。( × )
(4)無氧呼吸能產(chǎn)生ATP，但沒有[H]的生成過程。( × )
(5)新鮮的蔬菜、水果應(yīng)該在低溫、無氧環(huán)境下保存。( × )
(6)種子風(fēng)干脫水后呼吸強(qiáng)度減弱。( √ )
知識(shí)點(diǎn)一 探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式
下圖甲、乙為探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置。
(1)條件：甲裝置為有氧條件，必須持續(xù)通入空氣，以保證氧氣的充足。乙裝置為無氧條件。
(2)試劑
①處為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的NaOH溶液，作用是吸收通入空氣中的CO2，避免空氣中的CO2影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
②處為澄清石灰水。
③處為澄清石灰水。
發(fā)展素養(yǎng)
對(duì)比實(shí)驗(yàn)是指設(shè)置兩個(gè)或兩個(gè)以上的實(shí)驗(yàn)組，通過對(duì)結(jié)果的比較分析，來探究某種因素與實(shí)驗(yàn)對(duì)象的影響。對(duì)比實(shí)驗(yàn)不設(shè)對(duì)照組，均為實(shí)驗(yàn)組(或互為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組)，是對(duì)照實(shí)驗(yàn)的一種特殊形式，即相當(dāng)于“相互對(duì)照實(shí)驗(yàn)”。
探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式實(shí)驗(yàn)中，設(shè)置有氧和無氧兩個(gè)條件，該實(shí)驗(yàn)的對(duì)照類型是什么？(科學(xué)探究——水平二)
提示：相互對(duì)照實(shí)驗(yàn)。
1．(2020·甘肅天水一中高一檢測)下列有關(guān)“探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式”實(shí)驗(yàn)的敘述，錯(cuò)誤的是( )
A．CO2可使溴麝香草酚藍(lán)溶液由藍(lán)變綠再變黃
B．實(shí)驗(yàn)中需控制的無關(guān)變量有溫度、pH、培養(yǎng)液濃度等
C．可通過觀察澄清石灰水是否變混濁來判斷酵母菌的呼吸方式
D．實(shí)驗(yàn)中將葡萄糖溶液煮沸的目的是滅菌和去除溶液中的O2
解析：選C。CO2可使溴麝香草酚藍(lán)溶液由藍(lán)變綠再變黃，A正確；在該實(shí)驗(yàn)中，溫度、pH、培養(yǎng)液濃度等都屬于無關(guān)變量，無關(guān)變量需相同且適宜，B正確；酵母菌是兼性厭氧菌，有氧呼吸和無氧呼吸都有CO2生成，而CO2可使澄清石灰水變混濁，因此通過觀察澄清石灰水是否變混濁不能判斷酵母菌的呼吸方式，C錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)中將葡萄糖溶液煮沸的目的是滅菌和去除溶液中的O2，D正確。
2．(2020·河南濮陽高一期末)一位學(xué)生將葡萄糖和酵母菌溶液放入一個(gè)保溫瓶中，并用帶有兩個(gè)孔的塞子封口，如下圖所示。隨著反應(yīng)進(jìn)行，指示劑的顏色開始改變(該指示劑遇酸變紅)。下列判斷正確的是( )
A．保溫瓶內(nèi)的溫度將一直慢慢升高
B．保溫瓶中氧氣的含量對(duì)酵母菌細(xì)胞呼吸的類型有重要的影響
C．實(shí)驗(yàn)可用來測定酵母菌細(xì)胞呼吸釋放的CO2量
D．指示劑變色的情況與保溫瓶中空氣的量無關(guān)，與葡萄糖的量有關(guān)
答案：B
知識(shí)點(diǎn)二 細(xì)胞呼吸的過程分析
1．有氧呼吸和無氧呼吸的比較
[溫馨提醒]
(1)有氧呼吸過程中各元素的去向和來源
(2)無氧呼吸第二階段不產(chǎn)生ATP和[H]，第一階段產(chǎn)生的[H]還原丙酮酸產(chǎn)生酒精和CO2或乳酸。
(3)不是所有植物的無氧呼吸產(chǎn)物都是酒精和二氧化碳，如馬鈴薯塊莖、玉米胚、甜菜根等的無氧呼吸產(chǎn)物為乳酸。
2．判斷細(xì)胞呼吸方式的三大依據(jù)
3．有氧呼吸和無氧呼吸(產(chǎn)生酒精)的有關(guān)計(jì)算
(1)消耗等量的葡萄糖時(shí)產(chǎn)生的CO2摩爾數(shù)：無氧呼吸∶有氧呼吸＝1∶3。
(2)消耗等量的葡萄糖時(shí)需要的O2和產(chǎn)生的CO2摩爾數(shù)：有氧呼吸需要的O2∶有氧呼吸和無氧呼吸產(chǎn)生的CO2之和＝3∶4。
(3)產(chǎn)生等量的CO2時(shí)消耗的葡萄糖摩爾數(shù)：無氧呼吸∶有氧呼吸＝3∶1。
發(fā)展素養(yǎng)
運(yùn)動(dòng)成為當(dāng)今人們生活的一種時(shí)尚，人在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)因骨骼肌進(jìn)行無氧呼吸積累過多的乳酸而感到肌肉酸痛。健身教練提倡有氧運(yùn)動(dòng)，請(qǐng)從有氧呼吸和無氧呼吸的產(chǎn)物及釋放能量多少的角度分析原因。(科學(xué)思維——水平二)
提示：有氧呼吸的產(chǎn)物是CO2和H2O，對(duì)于機(jī)體的影響較小且有機(jī)物中的能量全部釋放。而無氧呼吸的產(chǎn)物為乳酸，其對(duì)機(jī)體不利且有機(jī)物中的能量僅釋放一部分。
1．(2020·吉林長春模擬)下圖表示萌發(fā)的小麥種子中可能發(fā)生的相關(guān)生理過程，a～e表示物質(zhì)，①～④表示過程。下列有關(guān)敘述正確的是( )
A．催化反應(yīng)②和④的酶都存在于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中
B．圖中物質(zhì)c為[H]，它只在有氧呼吸過程中產(chǎn)生
C．圖中①②過程主要發(fā)生在小麥種子萌發(fā)的早期，其中e為ATP
D．①④③過程為有氧呼吸的三個(gè)階段，其中物質(zhì)a、d分別是丙酮酸和O2
解析：選D。題圖為細(xì)胞呼吸的全過程，①②過程為無氧呼吸，①④③過程為有氧呼吸，a、b、c、d、e分別表示丙酮酸、CO2、[H]、O2、酒精；催化反應(yīng)②和④的酶分別存在于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體中，無氧呼吸的第一階段也產(chǎn)生[H]。
2．(2020·湖南岳陽模擬)下表是某種植物種子在甲、乙、丙三種不同的條件下萌發(fā)，測得的氣體量的變化結(jié)果。下列說法正確的是( )
A．在甲條件下進(jìn)行的是產(chǎn)生CO2和乳酸的無氧呼吸
B．在乙條件下有氧呼吸消耗的葡萄糖比無氧呼吸多
C．在丙條件下有氧呼吸強(qiáng)度達(dá)到了最大值
D．在乙條件下釋放的CO2來自細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體
解析：選D。甲條件下只釋放CO2，不吸收O2，進(jìn)行的是產(chǎn)生CO2和酒精的無氧呼吸，不產(chǎn)生乳酸，A錯(cuò)誤；乙條件下O2吸收量為6，則有氧呼吸消耗葡萄糖的量為1，無氧呼吸CO2釋放量為8－6＝2，無氧呼吸消耗葡萄糖的量為1，有氧呼吸和無氧呼吸中消耗的葡萄糖相等，B錯(cuò)誤；丙條件下只進(jìn)行有氧呼吸，但不能判斷有氧呼吸強(qiáng)度達(dá)到了最大值，C錯(cuò)誤；乙條件下釋放的CO2來自細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體，D正確。
3．下圖表示某植物的非綠色器官在氧濃度為a、b、c、d時(shí)，CO2釋放量和O2吸收量的變化。下列相關(guān)敘述正確的是( )
A．氧濃度為a時(shí)，最適于儲(chǔ)藏該植物器官，此時(shí)呼吸產(chǎn)物除CO2外還有酒精和乳酸
B．氧濃度為b時(shí)，無氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的5倍
C．氧濃度為c時(shí)，只進(jìn)行有氧呼吸
D．氧濃度為d時(shí)，有氧呼吸強(qiáng)度與無氧呼吸強(qiáng)度相等
答案：B
知識(shí)點(diǎn)三 影響細(xì)胞呼吸的環(huán)境因素及應(yīng)用
1．溫度
(1)分析：細(xì)胞呼吸是一系列酶促反應(yīng)，溫度通過影響酶的活性而影響細(xì)胞呼吸速率。如下圖所示，細(xì)胞呼吸的最適宜溫度一般在25～35 ℃之間。
(2)應(yīng)用eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(①低溫儲(chǔ)存食品,②大棚栽培在夜間和陰天適當(dāng)降溫,③溫水和面發(fā)酵快))
2．氧氣
(1)分析：如下圖所示，O2是有氧呼吸所必需的，且O2對(duì)無氧呼吸過程有抑制作用。
①O2濃度＝0時(shí)，只進(jìn)行無氧呼吸。
②0

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第3節(jié) 細(xì)胞呼吸的原理和應(yīng)用

版本： 人教版 (2019)

年級(jí)： 必修1《分子與細(xì)胞》

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