第11講 細(xì)胞呼吸的方式和過程
1.活動：探究酵母菌的呼吸方式。2.說明細(xì)胞通過細(xì)胞呼吸將儲存在有機(jī)分子中的能量轉(zhuǎn)化為生命活動可以利用的能量。
考點(diǎn)一　探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式
考點(diǎn)二　細(xì)胞呼吸的方式和過程
主要考點(diǎn) 必備知識
探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式
（1）酵母菌是單細(xì)胞真菌, 在有氧和無氧的條件下都能生存，屬于兼性厭氧型真菌（真核生物）。
（3）酒精的檢測：橙色的重鉻酸鉀溶液在酸性條件下與酒精發(fā)生反應(yīng)，變成灰綠色。
（2）CO2的檢測方法:CO2使澄清石灰水變渾濁、 CO2使溴麝香草酚藍(lán)水溶液由藍(lán)變綠再變黃。
可以用來檢測汽車司機(jī)是否喝了酒。具體做法是：讓司機(jī)呼出的氣體直接接觸到載有用硫酸處理過的重鉻酸鉀或三氧化鉻的硅膠（兩者均為橙色），如果呼出的氣體中含有酒精，重鉻酸鉀或三氧化鉻就會變成灰綠色的硫酸鉻。
重鉻酸鉀可以檢測有無酒精存在。想一想，這一原理在日常生活中可以有什么用處？
2.實(shí)驗(yàn)步驟(1)配制酵母菌培養(yǎng)液(酵母菌＋葡萄糖溶液)。(2)檢測CO2產(chǎn)生的多少的裝置如圖所示。
(3)檢測酒精的產(chǎn)生： 從A、B中各取2 mL酵母菌培養(yǎng)液的濾液，分別注入編號為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。
4.實(shí)驗(yàn)結(jié)論(1)酵母菌在有氧和無氧條件下都能進(jìn)行細(xì)胞呼吸。(2)在有氧條件下產(chǎn)生大量CO2，在無氧條件下進(jìn)行細(xì)胞呼吸產(chǎn)生____________。
設(shè)置兩個或兩個以上的實(shí)驗(yàn)組，通過對結(jié)果的比較分析，來探究某種因素對實(shí)驗(yàn)對象的影響，這樣的實(shí)驗(yàn)叫作對比實(shí)驗(yàn)，也叫相互對照實(shí)驗(yàn)。 在“探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式”實(shí)驗(yàn)中，需要設(shè)置有氧和無氧兩種條件來探究酵母菌在不同氧氣條件下細(xì)胞呼吸的方式，這兩個實(shí)驗(yàn)組的結(jié)果都是事先未知的，通過對比可以看出氧氣條件對細(xì)胞呼吸的影響。對比實(shí)驗(yàn)也是科學(xué)探究中常用的方法之一。
將B瓶先反應(yīng)一段時間，然后再連接盛有澄清石灰水的錐形瓶
考向　探究酵母菌的呼吸方式1.甲、乙兩組同學(xué)擬用下面裝置探究細(xì)胞在有氧和無氧條件下CO2的產(chǎn)生量，為此展開了如下討論。你認(rèn)為其中最不合理的觀點(diǎn)是( )A.圖中A用以除去充入的CO2，以所充氣體中是否含氧作為自變量而不是是否充氣B.若圖中B是酵母菌培養(yǎng)液，因其在不同條件下繁殖速度不同影響實(shí)驗(yàn)，可換成　蘋果小塊C.圖中C若是溴麝香草酚藍(lán)溶液，可用變色所用的時間比較CO2的產(chǎn)生量D.若在有氧、無氧條件下產(chǎn)生等量的CO2，說明在兩種條件下底物的消耗量相等
解析：在有氧呼吸的過程中，每消耗1 ml的葡萄糖就會消耗6 ml O2，同時產(chǎn)生6 ml CO2，在無氧呼吸過程中，每消耗1 ml的葡萄糖，
會產(chǎn)生2 ml CO2，若在有氧、無氧條件下產(chǎn)生等量的CO2，說明無氧條件下底物的消耗量多于有氧條件下底物的消耗量，D錯誤。
2.為探究酵母菌的呼吸方式，在連通CO2和O2傳感器的100 mL錐形瓶中，加入40 mL活化酵母菌和60mL葡萄糖培養(yǎng)液，密封后在最適溫度下培養(yǎng)。培養(yǎng)液中O2和CO2相對含量變化見下圖。下列有關(guān)分析錯誤的是( )A.t1→t2，酵母菌的有氧呼吸速率不斷下降B.t3時，培養(yǎng)液中葡萄糖的消耗速率比t1時快C.若降低10 ℃培養(yǎng)，O2相對含量達(dá)到穩(wěn)定所　需時間會縮短D.實(shí)驗(yàn)后的培養(yǎng)液濾液加入適量酸性重鉻酸鉀　溶液后變成灰綠色
解析：在t1→t2時刻，單位時間內(nèi)氧氣的減少速率越來越慢，說明酵母菌的有氧呼吸速率不斷下降，A正確；t3時刻，培養(yǎng)液中氧氣的含量不再發(fā)生變化，說明酵母菌基本不再進(jìn)行有氧呼吸，此時主要進(jìn)行無氧呼吸，t1和t3產(chǎn)生CO2的速率基本相同，因此t3時，溶液中消耗葡萄糖的速率比t1時快，B正確；圖示所給溫度是最適溫度此時酶的活性最高，反應(yīng)速率最快，因此若降低溫度，氧氣相對含量達(dá)到穩(wěn)定時所需要的時間會變長，C錯誤；據(jù)圖可知，酵母菌進(jìn)行了無氧呼吸，無氧呼吸過程會產(chǎn)生酒精，酒精與酸性重鉻酸鉀溶液反應(yīng)后變成灰綠色，D正確。
1.源于必修1 P91：由于 反應(yīng)發(fā)生顏色變化，因此，應(yīng)將酵母菌的培養(yǎng)時間適當(dāng)延長以耗盡溶液中的葡萄糖。2.源于必修1 P92“科學(xué)方法”：對比實(shí)驗(yàn)中兩組都是實(shí)驗(yàn)組，兩組之間相互對照。教材中對比實(shí)驗(yàn)的實(shí)例有： (填序號)。①探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式；②魯賓和卡門的同位素標(biāo)記法實(shí)驗(yàn)；③赫爾希和蔡斯采用放射性同位素標(biāo)記T2噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)；④比較過氧化氫在不同條件下的分解。
葡萄糖也能與酸性重鉻酸鉀
1.細(xì)胞呼吸：指有機(jī)物在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他產(chǎn)物，釋放出能量并生成ATP的過程。
注意：呼吸作用與物質(zhì)的燃燒相比，都是物質(zhì)的氧化分解過程；都能產(chǎn)生二氧化碳等產(chǎn)物，并且都釋放出能量。
細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)物氧化分解，并釋放能量。
3.酵母菌在有氧和無氧條件下都進(jìn)行細(xì)胞呼吸
科學(xué)家根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出結(jié)論：細(xì)胞呼吸可分為有氧呼吸和無氧呼吸兩種類型。
[H]指的是氧化型輔酶Ⅰ（NAD+）轉(zhuǎn)化成還原型輔酶Ⅰ（NADH）
第一階段：1分子葡萄糖分解形成2分子丙酮酸，同時產(chǎn)生少量的[H]和少量ATP。
第二階段：丙酮酸和水徹底分解成CO2 和大量[H]，同時產(chǎn)生少量的ATP 。
第三階段：前兩階段產(chǎn)生的[H]與氧氣結(jié)合形成水，產(chǎn)生大量能量。
注意：同有機(jī)物在生物體外的燃燒相比，有氧呼吸具有不同的特點(diǎn)：有氧呼吸是在溫和的條件下進(jìn)行的；有機(jī)物中的能量是經(jīng)過一系列的化學(xué)反應(yīng)逐步釋放的；這些能量有相當(dāng)一部分儲存在ATP中。 有氧呼吸產(chǎn)生的大部分能量都以熱能的形式散失，用于維持人的體溫。只有少部分的能量977.28KJ儲存在ATP中，有氧呼吸的能量轉(zhuǎn)換效率：約34%。
指細(xì)胞在氧的參與下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機(jī)物徹底氧化分解，產(chǎn)生二氧化碳和水，釋放能量，生成大量ATP的過程。
思考： 有氧呼吸的第幾個階段能夠形成ATP？在哪里形成ATP？ 第幾個階段產(chǎn)生[H]？哪里消耗[H]？ 第幾個階段消耗O2？第幾個階段產(chǎn)生CO2？ 如果用18O標(biāo)記H2O，能否在CO2中發(fā)現(xiàn)18O？ 葡萄糖能否進(jìn)入線粒體中氧化分解？進(jìn)入線粒體的是哪種物質(zhì)？ 線粒體是否是進(jìn)行有氧呼吸的必備結(jié)構(gòu)？
除酵母菌以外，還有許多種細(xì)菌和真菌能夠進(jìn)行無氧呼吸。此外，馬鈴薯塊莖、蘋果果實(shí)等植物器官的細(xì)胞以及動物骨骼肌的肌細(xì)胞等，除了能夠進(jìn)行有氧呼吸，在缺氧條件下也能進(jìn)行無氧呼吸。一般地說，無氧呼吸最常利用的物質(zhì)也是葡萄糖。
葡 萄 糖(C6H12O6)
2C2H5OH酒精 + CO2
第一階段與有氧呼吸的第一階段完全相同。
只在第一階段釋放少量能量，生成少量ATP。
兩個階段都在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中完成
大部分能量存留在酒精或乳酸中。
例：高等植物、酵母菌、蘋果果實(shí)
2C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量
2C3H6O3（乳酸）+ 少量能量
例：乳酸菌、玉米胚、甜菜塊根
無論是分解成酒精和二氧化碳或者是轉(zhuǎn)化成乳酸，無氧呼吸都只在第一階段釋放出少量的能量，生成少量ATP。葡萄糖分子中的大部分能量則存留在酒精或乳酸中。無氧呼吸分解葡萄糖釋放的總能量少，而且能量轉(zhuǎn)換效率也只有31%。
在沒有氧氣參與的情況下，葡萄糖等有機(jī)物經(jīng)過不完全分解，釋放少量能量的過程。
無氧呼吸的意義：高等植物在水淹的情況下，可以進(jìn)行短暫的無氧呼吸，將葡萄糖分解為乙醇和二氧化碳，釋放出能量以適應(yīng)缺氧環(huán)境條件。
酵母菌、乳酸菌等微生物的無氧呼吸也叫做發(fā)酵。產(chǎn)生酒精的叫做酒精發(fā)酵；產(chǎn)生乳酸的叫做乳酸發(fā)酵。
思考： 無氧呼吸的第幾個階段能夠形成ATP？在哪里形成ATP？ 第幾個階段產(chǎn)生[H]？哪里消耗[H]？ 無氧呼吸的第一階段是否和有氧呼吸的第一階段完全相同？ 葡萄糖經(jīng)過無氧呼吸，大部分的能量到哪里去？ 無氧呼吸和有氧呼吸，哪種呼吸方式效率高？
注意：呼吸作用的底物主要是葡萄糖，但也可能是其他有機(jī)物，如：脂肪等。一般來說，如果無氧呼吸產(chǎn)生的乳酸或酒精過多，會對細(xì)胞產(chǎn)生毒害。酵母菌在無氧以及其他條件適合的情況下，隨著發(fā)酵產(chǎn)物（如酒精）的增多，營養(yǎng)物質(zhì)的減少以及pH發(fā)生變化等的影響，它的繁殖速率逐漸下降，死亡率逐漸上升，酒精發(fā)酵最終就會停止。 人與鳥類和哺乳類維持體溫的能量來源都是細(xì)胞呼吸。在這些生物的細(xì)胞呼吸過程中，葡萄糖等分子中穩(wěn)定的化學(xué)能釋放出來：除一部分儲存在ATP中外，其余的則轉(zhuǎn)化成熱能，可以直接用于提升體溫；ATP水解釋放出的能量，除了維持各項(xiàng)生命活動外，有一部分也能轉(zhuǎn)化成熱能，用于提升體溫。而維持體溫的相對穩(wěn)定，還需復(fù)雜的調(diào)節(jié)機(jī)制。
細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、 線粒體(主要)
② 都分解有機(jī)物、釋放能量
4.有氧呼吸與無氧呼吸中[H]和ATP的來源和去路 (1)有氧呼吸過程中的[H]、ATP的來源和去路
(2)無氧呼吸過程中的[H]、ATP的來源和去路無氧呼吸中的[H]和ATP都是在第 階段產(chǎn)生的，場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。其中[H]在第 階段被全部消耗。
4.有氧呼吸與無氧呼吸中[H]和ATP的來源和去路
1)若不消耗O2，但產(chǎn)生CO2
3)若產(chǎn)生CO2的物質(zhì)的量比消耗O2的物質(zhì)的量多
2)若產(chǎn)生CO2的物質(zhì)的量與消耗O2的物質(zhì)的量相等
有氧呼吸和無氧呼吸共存
當(dāng)CO2 /O2=_____有氧呼吸和無氧呼吸消耗的葡萄糖一樣多。
當(dāng)________________有氧呼吸比無氧呼吸消耗的葡萄糖多。
當(dāng)_______________有氧呼吸比無氧呼吸消耗的葡萄糖少。
11，該植物根細(xì)胞呼吸的產(chǎn)物可能有酒精B.若測得酵母菌在葡萄糖培養(yǎng)液中的RQ＝1，說明進(jìn)行的是有氧呼吸C.若測得某植物種子在萌發(fā)初期的RQ

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