酵母菌細胞富含蛋白質，可以用作飼料添加劑。在培養(yǎng)酵母菌用作飼料添加劑時，要給培養(yǎng)裝置通氣或進行震蕩，以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生產葡萄酒時，卻要密封發(fā)酵。
討論：1.都是培養(yǎng)酵母菌，為什么有的需要通氣，有的需要密封？2.為什么通氣有利于酵母菌大量繁殖？3.在密封發(fā)酵時，酵母菌將有機物轉化為酒精對它自身有什么意義？
通氣可以給酵母菌提供呼吸所需要的氧氣，利于酵母菌進行旺盛的有絲分裂。密封為了避免空氣進入，便于酵母菌在無氧條件下分解有機物產生酒精。
在有氧條件下，酵母菌分解營養(yǎng)物質釋放的能量多，這些能量可以為酵母菌細胞進行物質代謝和細胞分裂提供充足的動力。
密封發(fā)酵時，酵母菌將有機物轉化為酒精的同時，能為自己的生命活動提供能量。
酵母菌是一種單細胞真菌，它與人類的生活息息相關，做面包、饅頭、釀酒等，都是利用酵母菌的呼吸作用。
呼吸作用的實質是細胞內有機物的氧化分解，并釋放出能量，因此也叫細胞呼吸
細胞呼吸是否都需要氧？生物在有氧和無氧條件下是否都進行細胞呼吸呢？
“探究酵母菌細胞呼吸方式”
實驗原理1.酵母菌的生存特點酵母菌在有氧和無氧條件下都能生存，屬于兼性厭氧菌，因此便于用來研究細胞呼吸的不同方式
酵母菌是一種單細胞真菌，依賴外來的有機物進行異養(yǎng)生活，主要以出芽生殖的方式產生后代。
結構：單細胞，真核生物營養(yǎng)：異養(yǎng)生殖方式：出芽生殖呼吸方式：兼性厭氧型
2.有氧呼吸和無氧呼吸的反應過程（反應式）。
3.產物檢測：（1）檢測CO2①使澄清石灰水變混濁（根據(jù)混濁程度檢測CO2產生的多少）②溴麝香草酚藍水溶液：藍→變綠→再變黃（根據(jù)其變黃色時間的長短，檢測CO2產生的多少）（2）檢測酒精：酒精+重鉻酸鉀（濃硫酸溶液）：橙色→灰綠色
酵母菌使葡萄糖發(fā)酵產生酒精是在有氧還是無氧的條件下？ 酵母菌在有氧和無氧條件下細胞呼吸的產物是什么？
針對上述問題，據(jù)已有知識和生活經驗（如酵母菌可用于釀酒、發(fā)面等）作出合理假設。
1.配制酵母菌培養(yǎng)液：新鮮酵母菌+5%葡萄糖溶液2.檢測CO2的產生（如圖裝置）
為什么將葡萄糖溶液先煮沸再冷卻后再加入酵母菌？
1.加熱煮沸可以殺死葡萄糖溶液中的細菌，排除其他微生物對實驗結果的影響。2.冷卻原因：防止溫度過高將酵母菌殺死。
保證酵母菌有充足的氧氣，以便進行有氧呼吸。
NaOH溶液的作用是除去空氣中的CO2，以保證第三個錐形瓶中使得澄清石灰水變渾濁的CO2是由酵母菌有氧呼吸產生的。
應該先封口放置一段時間，再通入澄清的石灰水中，Why?
剛封口的時候，錐形瓶中有氧氣，本實驗探究的是無氧呼吸，所以應先把氧氣消耗完，確保通入澄清石灰水中的CO2是無氧呼吸產生的。
①甲、乙裝置中的石灰水都變混濁，但甲中混濁程度高且速度快。 ②試管1中溶液顏色無變化，試管2中溶液顏色由橙色變成灰綠色。
①有氧條件下，酵母菌細胞呼吸產生CO2 ②無氧條件下，酵母菌細胞呼吸產生酒精和少量CO2。
設置兩個或兩個以上的實驗組，通過對比結果比較分析，來探究某種因素對實驗對象的影響，這樣的實驗叫對比實驗。
有氧呼吸是細胞呼吸的主要形式，這一過程必須有氧的參與。有氧呼吸的主要場所是線粒體。
線粒體的內膜上和基質中含有許多種與有氧呼吸有關的酶
思考：為什么葡萄糖不能在線粒體中氧化分解？
①線粒體膜上沒有運輸葡萄糖的載體，葡萄糖不能進入線粒體；②線粒體中沒有氧化分解葡萄糖的酶。
概括的說，有氧呼吸是指細胞在氧的參與下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機物徹底氧化分解，產生二氧化碳和水，釋放能量，產生大量ATP 的過程。
有氧呼吸三個階段的比較
在細胞內，1ml的葡萄糖徹底氧化分解可以釋放2870kj的能量，可以使977.28kj左右的能量儲存在ATP中，其余的能量都已熱能的形式散失了，請你計算一下，有氧呼吸的能量轉化效率是多少，這些能量大約能使多少ADP轉化為ATP?
除了酵母菌以外，還有許多細菌能夠進行無氧呼吸。此外，馬鈴薯塊莖，水稻根，蘋果果實等植物器官的細胞以及動物的骨骼肌細胞，除了能進行有氧呼吸，在缺氧條件下也能進行無氧呼吸，一般來說無氧呼吸最常利用的物質也是葡萄糖.
無氧呼吸的全過程可以概括的分為兩個階段，這兩個階段需要不同酶的催化，但是都在細胞質基質中進行
2C2H5OH+2CO2　酒精
2C3H6O3 乳酸
為什么釋放的能量只有少量？
因為酒精和乳酸中還有大量能量沒有釋放出來.
不同生物無氧呼吸的產物
玉米胚、馬鈴薯塊莖、甜菜塊根
酒精和CO2（酒精發(fā)酵）
※不同生物無氧呼吸產物不同的原因
直接原因：催化反應的酶不同
根本原因：控制酶合成的基因不同
在沒有氧氣參與的情況下，葡萄糖等有機物經過不完全分解，釋放少量能量的過程，就是無氧呼吸。
有氧呼吸和無氧呼吸都屬于細胞呼吸，細胞呼吸是指有機物在細胞內經過一系列的氧化分解生成二氧化碳和其他產物釋放能量應生出ATP的過程，所有的生物的生存都離不開細胞呼吸釋放的能量
1ml葡萄糖進行無氧呼吸大約能使幾mlADP轉化為ATP？
葡萄糖徹底分解為CO2和H2O
葡萄糖不徹底分解，形成乳酸或酒精和CO2
釋放少量能量，大部分能量儲存在乳酸或酒精中
有氧呼吸的三個階段均產生ATP
僅在第一階段產生ATP
第一階段反應完全相同，兩種呼吸方式實質相同，都是分解有機物，釋放能量。
〖1〗甲酵母菌進行有氧呼吸，乙酵母菌進行無氧呼吸，消耗等量的葡萄糖，則它們產生的ATP的量之比是（ ） A.1∶19 B.10∶1 C.1∶10 D.19∶1拓展：產生的CO2的量是( )A.2∶3 　 B.3∶2 C.3∶1　　 D.1∶3
〖2〗生物進行無氧呼吸和有氧呼吸都會產生的物質是( ） A.乳酸 B.二氧化碳 C.酒精 D.丙酮酸〖3〗 讓一只白鼠吸入有放射性的18O2,該白鼠體內最先出現(xiàn)的含有18O的化合物是( ) A.二氧化碳 B.水 C.丙酮酸 D.乳酸
四、細胞呼吸原理的應用
原理：為傷口創(chuàng)造有氧環(huán)境，避免厭氧菌的繁殖，有利于傷口愈合。
原理：早期通氣，有利于酵母菌進行有氧呼吸從而快速繁殖；后期密封，有利于酵母菌進行無氧呼吸產生酒精
利用N2或CO2降低O2的濃度降低細胞呼吸，延長保存期限。
三、細胞呼吸原理的應用
透氣性好，細胞呼吸正常，并能抑制破傷風桿菌等厭氧病菌的繁殖
稻田需要定期排水。如果稻田中的氧氣不足，水稻根的細胞就會進行無氧呼吸產生酒精發(fā)酵，時間長了，酒精就會對根細胞產生毒害作用，使根系變黑、腐爛。
稻田定期排水：促進水稻根細胞有氧呼吸。
原理：根對無機鹽的吸收是主動運輸過程，消耗能量；及時松土透氣，能增加土壤中O2的濃度，使根的有氧呼吸加強，產生大量的能量，從而促進植物根對無機鹽的吸收
原理：避免破傷風芽孢桿菌等進行無氧呼吸而大量繁殖，引起破傷風
生產醋酸、味精：利用醋酸菌、谷氨酸棒狀桿菌的有氧呼吸
制作酸奶、泡菜：利用乳酸菌的無氧呼吸產生乳酸
稻田定期排水：避免根因無氧呼吸產生大量酒精，對細胞產生毒害作用，造成爛根。
發(fā)面：利用酵母菌的有氧呼吸，是饅頭、面包變得松軟可口
應用：低溫儲存食品； 大棚栽培在夜間和陰天適當降溫；溫水和面發(fā)得快；
六、影響呼吸作用的外界因素
通過影響_________而影響細胞呼吸速率
細胞呼吸最弱，有機物消耗最少。
不消耗O2，產生CO2,只進行無氧呼吸。
②應用：中耕松土促進植物根部有氧呼吸； 無氧發(fā)酵過程需要嚴格控制無氧環(huán)境； 低氧儲存糧食、水果和蔬菜；
CO2是細胞呼吸的最終產物，積累過多會抑制細胞呼吸的進行，如圖所示。
應用：適當增加CO2濃度，有利于水果和蔬菜的保鮮。
①影響：水作為有氧呼吸的反應物可直接參與反應； 水作為生物化學反應的介質影響反應的進行； 在一定范圍內，自由水含量越多，代謝越___，細胞呼吸越____；反之減慢。 水分多少影響蒸騰作用，影響氣孔的開關；
②應用：糧食在入倉前要進行晾曬處理； 干種子萌發(fā)前進行浸泡處理；
探究植物細胞呼吸的方式
甲組測定___________,記為x，乙組測定________________________，記為y.
O2吸收量與CO2釋放量的差
1.若甲組液滴________，乙組液滴________，則種子只進行以葡萄糖為底物的有氧呼吸。
2.若甲組液滴________，乙組液滴________，則種子只進行了無氧呼吸。
3.若甲組液滴________，乙組液滴________，則種子中既存在有氧呼吸又存在無氧呼吸4.若甲組液滴________，乙組液滴________，則種子進行了以脂肪等非糖物質的為底物的有氧呼吸。
1、下圖是探究酵母菌呼吸類型的裝置，如果裝置一中紅色液滴向左移，裝置二中紅色液滴向右移，證明酵母菌(　　)
A．只進行有氧呼吸 B．只進行無氧呼吸C．可能死亡 D．既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸
4.在科學研究中常用呼吸商（RQ=釋放CO2體積/消耗O2體積）表示生物用于有氧呼吸的能源物質不同。測定發(fā)芽種子呼吸商的裝置如下圖。
1）裝置1的小瓶中加入NaOH溶液的目的是_____________________________________________。
吸收呼吸產生的二氧化碳
2）x代表___________________________________值，y代表_______________________________________值。
消耗氧和釋放二氧化碳的體積之差
3）若測得x＝200（mm），y＝30（mm），則該發(fā)芽種子的呼吸商是___________。
(2)物理誤差的校正為使實驗結果精確除減少無關變量的干擾外，還應設置對照裝置。對照裝置與裝置二相比，不同點是用“煮熟的種子”代替“發(fā)芽種子”，其余均相同。
特別提醒　(1)為防止微生物呼吸對實驗結果的干擾，應將裝置進行滅菌、所測種子進行消毒處理。(2)若選用綠色植物作實驗材料，測定細胞呼吸速率，需將整個裝置進行遮光處理，否則植物的光合作用會干擾呼吸速率的測定。
在混有酵母菌的葡萄糖溶液內，分別通入不同濃度的氧氣時，其產生的C2H5OH和CO2的量如下表所示，分析表中數(shù)據(jù)，相關敘述正確的是
A.a濃度時，酵母菌有氧呼吸速率等于無氧呼吸速率B．b濃度時，單位時間內酵母菌有氧呼吸消耗的葡萄糖比無氧呼吸消耗的多C．c濃度時，單位時間內有50%的葡萄糖用于酵母菌的酒精發(fā)酵D．d濃度時，酵母菌只進行有氧呼吸不進行無氧呼吸
呼吸熵(RQ)＝細胞呼吸釋放的CO2量/吸收的O2量。下圖是生物氧化分解葡萄糖過程中呼吸熵與氧分壓的關系，以下敘述正確的是A．呼吸熵越大，細胞呼吸產生的CO2越多B．b點有氧呼吸強度大于a點C．為延長水果的保存時間，最好將氧分壓調至c點D．c點以后細胞呼吸強度不隨氧分壓變化而變化

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第3節(jié) 細胞呼吸的原理和應用

版本： 人教版 (2019)

年級： 必修1《分子與細胞》

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