?細(xì)胞呼吸的原理和應(yīng)用




重難點
題型
分值
重點
探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式
選擇題、非選擇題
6-10
有氧呼吸和有氧呼吸的過程
影響細(xì)胞呼吸的因素分析
難點
細(xì)胞呼吸方式的判斷
影響細(xì)胞呼吸的因素
與與細(xì)胞呼吸相關(guān)的計算


核心知識點一：細(xì)胞呼吸類型實驗的判斷
1. 對細(xì)胞呼吸概念的剖析
細(xì)胞呼吸是指有機(jī)物在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解，生成二氧化碳和水或其他產(chǎn)物，釋放能量并生成ATP的過程。
問題探討：細(xì)胞呼吸全過程都在線粒體內(nèi)進(jìn)行嗎？可以在細(xì)胞外進(jìn)行細(xì)胞呼吸嗎？
提示：細(xì)胞呼吸在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行，整個過程不都在線粒體內(nèi)完成，在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行有氧呼吸第一階段以及無氧呼吸過程。細(xì)胞呼吸需要多種酶等物質(zhì)的參與，不能在生物外進(jìn)行。
細(xì)胞呼吸的底物只有葡萄糖嗎？細(xì)胞呼吸釋放的能量都儲存在ATP中嗎？
提示：細(xì)胞呼吸的底物為有機(jī)物，可以是糖類還可以是脂肪，只是在氧化分解時消耗的氧氣、產(chǎn)生的能量等方面存在差異；細(xì)胞呼吸釋放的能量大部分以熱能的形式散失，一部分能量儲存在ATP中。
2. 探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式
（1）實驗原理
①酵母菌：酵母菌是一種單細(xì)胞真菌，其代謝類型是兼性厭氧型，可用于研究細(xì)胞呼吸的不同方式。
②細(xì)胞呼吸產(chǎn)物的檢測

問題探討：衡量二氧化碳產(chǎn)生量多少的衡量指標(biāo)是什么？
提示：澄清石灰水變渾濁的程度；石灰水出現(xiàn)混濁的時間快慢；溴麝香草酚藍(lán)溶液的顏色變化；溴麝香草酚藍(lán)溶液變?yōu)辄S色所需要的時間。
（2）對實驗裝置圖的分析

問題探討：①實驗設(shè)計需遵循對照原則，此實驗為何不設(shè)置對照組？
提示：此實驗為對比實驗，對比實驗不另設(shè)對照組，而是通過有氧和無氧條件下的兩個實驗組相互對照得出實驗結(jié)論。
②上述裝置圖甲中空氣先通過第一個錐形瓶溶液的目的是什么？
提示：圖甲中空氣先通過NaOH溶液的目的是消除CO2，以保證使第三個錐形瓶中的澄清石灰水變混濁的CO2確是由酵母菌有氧呼吸產(chǎn)生的。
③裝置圖乙中B瓶先密封放置一段時間后，再連通盛澄清石灰水的錐形瓶的目的是什么？
提示：該目的是耗盡氧氣，以確保B瓶處于“無氧”狀態(tài)，確保產(chǎn)物CO2均來自無氧呼吸。
（3）產(chǎn)物檢測實驗現(xiàn)象
條件
澄清的石灰水的變化/出現(xiàn)變化的時間
重鉻酸鉀—濃硫酸溶液
甲組（有氧）
變混濁/快
無變化
乙組（無氧）
變混濁/慢
出現(xiàn)灰綠色
（4）實驗結(jié)論

3. 細(xì)胞呼吸方式及詳細(xì)過程
（1）有氧呼吸
①過程圖解

②有氧呼吸的總反應(yīng)式

（2）無氧呼吸
①過程圖解

②無氧呼吸反應(yīng)式


易錯點撥：
a. 不同生物無氧呼吸的產(chǎn)物不同，其直接原因在于催化反應(yīng)的酶不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同。
b. 無氧呼吸只釋放少量能量，其余能量儲存在分解不徹底的氧化產(chǎn)物——酒精或乳酸中。
c. 水稻等植物長期水淹后爛根的原因是無氧呼吸產(chǎn)生的酒精對細(xì)胞有毒害作用，玉米種子爛胚是因為無氧呼吸產(chǎn)生乳酸的對胚的毒害作用。
d. 有氧呼吸與無氧呼吸產(chǎn)物最大的區(qū)別是無氧呼吸沒有水生成，并且無氧呼吸只在第一階段產(chǎn)生能量。
e. 真核生物細(xì)胞并非都能進(jìn)行有氧呼吸，如蛔蟲細(xì)胞、哺乳動物成熟的紅細(xì)胞只能進(jìn)行無氧呼吸。
f. 原核生物無線粒體，但有些原核生物仍可進(jìn)行有氧呼吸，如藍(lán)藻、硝化細(xì)菌等，因為其細(xì)胞中含有與有氧呼吸有關(guān)的酶，場所為細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞膜。
g. 真核細(xì)胞中葡萄糖的徹底分解離不開線粒體，但線粒體不能直接將葡萄糖氧化分解——只有在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中將葡萄糖分解為“丙酮酸”后，丙酮酸才能在線粒體中被進(jìn)一步徹底氧化分解為CO2和H2O。
4. 細(xì)胞呼吸方式或類型的判定
（1）判斷細(xì)胞呼吸方式的三大依據(jù)

（2）“實驗法”判斷生物呼吸類型
①裝置

②實驗原理

③結(jié)果分析與判定
實驗現(xiàn)象
結(jié)論
甲裝置液滴
乙裝置液滴

不動
不動
只進(jìn)行產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸或種子已死亡
不動
右移
只進(jìn)行產(chǎn)生乙醇的無氧呼吸
左移
右移
進(jìn)行有氧呼吸和產(chǎn)生乙醇的無氧呼吸
左移
不動
只進(jìn)行有氧呼吸或進(jìn)行有氧呼吸和產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸
易錯點撥：
a. 若所放材料為綠色植物，整個裝置必須遮光處理，否則植物組織的光合作用會干擾呼吸速率的測定。
b. 防止微生物呼吸對實驗結(jié)果的干擾，應(yīng)將裝置及所測材料進(jìn)行消毒處理。
c. 如果實驗材料是酵母菌，實驗所用的葡萄糖溶液需煮沸，目的是滅菌，排除其他微生物的呼吸作用對實驗結(jié)果造成干擾。


例題1 當(dāng)酵母菌以葡萄糖為呼吸底物時，下列敘述正確的是（ ）
A. 如果測得CO2釋放量：O2吸收量＞4︰3，則無氧呼吸消耗葡萄糖多
B. 如果測得呼吸作用的過程中沒有產(chǎn)生水，則有[H]的積累
C. 檢測酒精可用重鉻酸鉀溶液，若有酒精的產(chǎn)生，顏色變化為無色變?yōu)榛揖G色
D. 檢測CO2可用溴麝香草酚藍(lán)溶液，隨CO2釋放，溶液的顏色變化由黃變綠再變藍(lán)
答案：A
解析：本題考查探究酵母菌呼吸方式中產(chǎn)物的鑒定以及細(xì)胞呼吸方式的比較，難度中等。當(dāng)有氧呼吸和無氧呼吸消耗的葡萄糖相等時，CO2釋放量：O2吸收量=4：3，所以CO2釋放量：O2吸收量＞4：3時，則無氧呼吸消耗葡萄糖多，A正確；如果測得呼吸作用的過程中沒有產(chǎn)生水，則說明只進(jìn)行無氧呼吸，[H]用于丙酮酸的還原，所以沒有[H]的積累，B錯誤；在酸性條件下，酒精能與橙色的重鉻酸鉀溶液反應(yīng)變成灰綠色，因此，若酸性重鉻酸鉀由橙色變?yōu)榛揖G色，說明酵母菌細(xì)胞進(jìn)行了無氧呼吸產(chǎn)生了酒精，C錯誤；二氧化碳可用溴麝香草酚藍(lán)水溶液檢測，該溶液會由藍(lán)變綠再變黃，D錯誤。

例題2 下圖為細(xì)胞呼吸過程簡圖，其中①～⑤為不同過程。下列敘述正確的是（　?。?br />
A. 原核細(xì)胞的過程①發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，真核細(xì)胞的過程③發(fā)生在線粒體基質(zhì)
B. 酵母菌在有氧條件下會發(fā)生圖中①②③過程，無氧條件下發(fā)生圖中①④⑤過程
C. 圖中[H]存在的形式主要為NADPH，過程④⑤不產(chǎn)生ATP
D. ②④⑤過程存在差異的主要原因是起催化作用的酶不同
答案：D
解析：本題考查細(xì)胞呼吸的過程以及細(xì)胞呼吸方式的差異，難度中等。過程③為有氧呼吸第三階段，發(fā)生在線粒體內(nèi)膜上，A錯誤；有氧條件下酵母菌會發(fā)生有氧呼吸，即圖中①②③過程，酵母菌的無氧呼吸產(chǎn)生酒精和CO2，不產(chǎn)生乳酸，B錯誤；圖中[H]存在的形式主要為NADH，無氧呼吸只在第一階段釋放出少量能量，生成少量ATP，過程④⑤不產(chǎn)生ATP，C錯誤；丙酮酸在不同酶的催化下生成不同的產(chǎn)物，D正確。

例題3 如圖是驗證酵母菌細(xì)胞呼吸類型的實驗裝置，兩套裝置的培養(yǎng)條件一致（不考慮環(huán)境中物理因素的影響）， 下列相關(guān)敘述不正確的是（ ）

A. 若酵母菌只進(jìn)行有氧呼吸，則裝置1中紅色液滴左移，裝置2中紅色液滴不移動
B. 若酵母菌只進(jìn)行無氧呼吸，則裝置1中紅色液滴不移動，裝置2中紅色液滴向右移
C. 若裝置1中的紅色液滴向左移，移動距離可表明酵母菌有氧呼吸所消耗的氧氣量
D. 若酵母菌同時進(jìn)行有氧呼吸和無氧呼吸，則裝置1中紅色液滴向左移，裝置2中紅色液滴不移動
答案：D
解析：本題考查細(xì)胞呼吸方式的判斷，難度較大。裝置1中NaOH溶液的作用是吸收細(xì)胞呼吸所產(chǎn)生的CO2，紅色液滴移動的距離是細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸消耗的氧氣引起裝置內(nèi)的氣體壓強(qiáng)減小所致；裝置2中的蒸餾水既不吸收CO2、也不產(chǎn)生O2，所以紅色液滴移動的距離代表細(xì)胞呼吸釋放CO2和消耗O2的體積之差。綜上分析，若酵母菌只進(jìn)行有氧呼吸，則產(chǎn)生的CO2量與消耗的O2量相等，裝置 1 中紅色液滴向左移，裝置 2 中紅色液滴不移動，A正確；若酵母菌只進(jìn)行無氧呼吸，則會產(chǎn)生CO2，但不消耗O2，因此裝置 1 中紅色液滴不移動，裝置 2 中紅色液滴向右移，B正確；若裝置 1 中的紅色液滴向左移，則移動距離可表明酵母菌有氧呼吸所消耗的氧氣量，C正確；若酵母菌同時進(jìn)行有氧呼吸和無氧呼吸，則細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2量大于消耗的O2量，所以裝置 1 中紅色液滴向左移，裝置 2 中紅色液滴向右移，D錯誤。

核心知識點二：細(xì)胞呼吸計算題解題策略

1. 影響細(xì)胞呼吸的環(huán)境因素以及應(yīng)用
（1）溫度
①曲線分析

通過影響與細(xì)胞呼吸有關(guān)的酶的活性來影響呼吸速率。在最適溫度時，呼吸強(qiáng)度最大細(xì)胞呼吸速率最大；超過最適溫度，呼吸酶活性降低甚至變性失活，呼吸速率下降；低于最適溫度，酶活性下降，呼吸速率下降。
②應(yīng)用
低溫下儲存蔬菜和水果；蔬菜大棚夜間適當(dāng)降溫以降低呼吸消耗，提高產(chǎn)量。
（2）氧氣濃度
①曲線分析

O2是有氧呼吸所必需的，且O2對無氧呼吸過程有抑制作用。O2濃度＝0時，只進(jìn)行無氧呼吸；0

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第3節(jié) 細(xì)胞的衰老和死亡

版本： 人教版 (2019)

年級： 必修1《分子與細(xì)胞》

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