資源簡介

5.3 細胞呼吸的原理和應(yīng)用
學習目標
1． 探究酵母菌的呼吸方式。
2． 說明有氧呼吸和無氧呼吸的過程及其異同。
3． 說明細胞呼吸的原理，并探討其再生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用。
一、細胞呼吸的方式
基礎(chǔ)梳理
1． 細胞呼吸的實質(zhì)
細胞內(nèi)的 氧化分解，并釋放 。
2． 探究細胞呼吸的方式
酵母菌在 和 條件下都能生存，屬于 菌，因此便于用來研究細胞呼吸的不同方式。
3． 檢測的產(chǎn)生
可以使 變混濁，也可以使 溶液，由藍變 再變 。
4． 檢測酒精的產(chǎn)生
橙色的 溶液在 條件下與乙醇（俗稱酒精）發(fā)生化學反應(yīng)，變成 色。
5． 酵母菌在有氧和無氧條件下都能進行細胞呼吸。
在有氧條件下，酵母菌通過細胞呼吸產(chǎn)生大量的 和 ；
在無氧條件下，酵母菌通過細胞呼吸產(chǎn)生 ，還產(chǎn)生少量的 。
易錯提示
呼吸≠細胞呼吸≠呼吸運動：
（1）呼吸是通過運動吸入，排出的過程。
（2）細胞呼吸是指有機物在細胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解，生成和或其他產(chǎn)物，釋放出能量并產(chǎn)生的過程。
（3）呼吸運動是指胸廓有節(jié)律地擴大和縮小，從而完成吸氣與呼氣地活動。
二、有氧呼吸
基礎(chǔ)梳理
6． 對于絕大多數(shù)生物來說，有氧呼吸是細胞呼吸的主要形式，這一過程必需有氧的參與。
（1）有氧呼吸的主要場所是 。
（2）線粒體具有內(nèi)、外兩層膜，內(nèi)膜的某些部位向線粒體的內(nèi)腔折疊形成 ，從而使內(nèi)膜的表面積大大增加。
（3）線粒體的 上和 中含有許多與有氧呼吸有關(guān)的酶。
7． 有氧呼吸最常利用的物質(zhì)是 ，其化學方程式可以簡寫成：
。
8． 有氧呼吸分為三個階段，每個階段的化學反應(yīng)都有相應(yīng)的酶催化。
（1）第一個階段是，1分子的葡萄糖分解成2分子的 ，產(chǎn)生少量的 ，并釋放出 的能量。這一階段不需要氧的參與，是在 中進行的。
（2）第二個階段是，丙酮酸和 徹底分解成 和，并釋放出 的能量。這一階段不要氧直接參與，是在 中進行的。
（3）第三個階段是，上述兩個階段產(chǎn)生的，經(jīng)過一系列的化學反應(yīng)，與 結(jié)合形成水，同時釋放 的能量。這一階段需要氧參與，是在 上進行的。
有氧呼吸：是指細胞在 的參與下，通過多種 的催化作用，把 等有機物徹底氧
化分解，產(chǎn)生 和 ，釋放 ，生成大量 的過程。
易錯提示
（1）這里的是一種十分簡化的表達方式，這一產(chǎn)生的過程實質(zhì)是指氧化型輔酶Ⅰ（）轉(zhuǎn)化成還原型輔酶Ⅰ（）。
（2）葡萄糖不能進入線粒體，被氧化分解葡萄糖在細胞質(zhì)基質(zhì)中分解成丙酮酸，并在有氧條件下，才能進入線粒體被氧化分解成和水。
（3）有氧呼吸的前兩個階段不消耗氧氣，只有第三個階段消耗氧氣。
（4）有氧呼吸第二個階段消耗水，第三個階段產(chǎn)生水。
（5）有氧呼吸第一個階段和第二個階段都產(chǎn)生，第二個階段遠遠多于第一個階段。
（6）有氧呼吸三個階段都釋放能量，前兩個階段釋放少量能量，第三個階段釋放大量能量，這些能量有兩個去路：
①一部分能量儲存在中（約占34.05%），供生命直接利用。
②另外大部分能量以熱能的形式散失，以維持或提升體溫。
三、無氧呼吸
基礎(chǔ)梳理
9． 除酵母菌以外，還有許多種細菌（如乳酸菌）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骨骼肌的肌細胞等，除了能夠進行有氣呼吸，在缺氧條件下也能進行無氧呼吸。一般地說，無氣呼吸最常利用的物質(zhì)也是 。
10． 無氧呼吸的全過程，可以概括為兩個階段，這兩個階段需要不同的酶的催化，但都是在
中進行的。
（1）第一個階段與有氧呼吸的第一個階段完全相同。
（2）第二個階段是 在酶（與催化有氧呼吸的酶不同）的催化作用下，分解成酒精和二氧化碳，或者轉(zhuǎn)化成乳酸。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。葡萄糖分子中的大部分能量則存留在酒精或乳酸中。
11． 無氧呼吸的的化學方程式可以概括為以下兩種：
；
。
無氧呼吸：是指在沒有氧氣參與的情況下， 等有機物經(jīng)過不完全分解，釋放 量能量的過程。
12． 細胞呼吸包括 和 。
細胞呼吸：是指 在細胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解，生成 或其他產(chǎn)物，釋放能量并生成的過程。
所有生物的生存，都離不開細胞呼吸釋放的能量。
易錯提示
（1）動物的無氧呼吸產(chǎn)生乳酸。
（2）細胞內(nèi)酶的不同決定了丙酮酸還原產(chǎn)物的不同：大部分植物的無氧呼吸產(chǎn)生酒精和，但少數(shù)植物器官的無氧呼吸產(chǎn)生乳酸，如馬鈴薯塊莖、甜菜根、玉米的胚。
四、細胞呼吸原理的應(yīng)用
基礎(chǔ)梳理
13． 細胞呼吸的原理在生活和生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。生活中，慢頭、面包、泡菜等許多傳統(tǒng)食品的制作，現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)青霉素、味精等產(chǎn)品，都建立在對微生物細胞呼吸原理利用的基礎(chǔ)上。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，人們采取的很多措施也與調(diào)節(jié)呼吸作用的強度有關(guān)。例如，中耕松土、適時排水，就是通過改善氧氣供應(yīng)來促進作物根系的呼吸作用，以利于作物的生長；在儲藏果實、蔬菜時，往往需要采取 溫度、 氧氣含量等措施減弱果蔬的呼吸作用，以減少有機物的消耗。
隨堂訓練
1．細胞呼吸的實質(zhì)是（ ）
A.分解有機物，貯藏能量 B.合成有機物，貯藏能量
C.分解有機物，釋放能量 D.合成有機物，釋放能量
2．如圖為“探究酵母菌細胞呼吸 的方式”的實驗裝置，有關(guān)敘述錯誤的是（ ）
A.A瓶加入質(zhì)量分數(shù)為10%的NaOH溶液是為了吸收空氣中的CO2
B.若向B瓶和D瓶中加入重鉻酸鉀的濃硫酸溶液，則D瓶內(nèi)的溶液會變黃
C.可根據(jù)溴麝香草酚藍水溶液變黃的時間長短，來檢測CO2的產(chǎn)生速率
D.乙組D瓶先封口放置一段時間的目的是消耗瓶中的O2以形成無氧的環(huán)境
3．下列有關(guān)“探究酵母菌細胞呼吸的方式”實驗的敘述，正確的是（ ）
A.判斷酵母菌的呼吸方式可通過觀察澄清石灰水是否變渾濁
B.二氧化碳可以使溴麝香草酚藍水溶液由藍變黃再變綠
C.酒精在酸性條件下，能與橙色的重鉻酸鉀溶液發(fā)生反應(yīng)變成灰綠色
D.實驗中需控制的無關(guān)變量有溫度、氧氣、pH等
4．下列敘述中錯誤的是（ ）
A.有氧呼吸中，線粒體內(nèi)進行的是第二、三階段
B.線粒體內(nèi)能分解丙酮酸，不能分解葡萄糖
C.葡萄糖分解成丙酮酸，發(fā)生在細胞質(zhì)基質(zhì)
D.有氧呼吸中水的生成是在細胞質(zhì)基質(zhì)中
5．讓小白鼠吸入放射性的18O2，該小白鼠體內(nèi)細胞最先出現(xiàn)含18O的化合物是（ ）
A.細胞質(zhì)基質(zhì)的CO2 B.線粒體內(nèi)的H2O
C.細胞質(zhì)基質(zhì)的丙酮酸 D.線粒體內(nèi)的CO2
6．現(xiàn)有兩瓶密封的罐頭已過保質(zhì)期，甲瓶瓶蓋鼓起，乙瓶外觀無變化，打開后發(fā)現(xiàn)兩瓶罐頭均已變質(zhì)。對此現(xiàn)象解釋合理的是（ ）
①甲罐頭變質(zhì)是被異養(yǎng)厭氧細菌污染，細菌代謝的產(chǎn)物有CO2和乳酸
②甲罐頭變質(zhì)是被異養(yǎng)厭氧細菌污染，細菌代謝的產(chǎn)物有酒精和CO2
③甲罐頭變質(zhì)是被異養(yǎng)厭氧細菌污染，細菌代謝的產(chǎn)物有CO2和H2O
④乙罐頭變質(zhì)是被異養(yǎng)厭氧細菌污染，細菌代謝的產(chǎn)物是乳酸
⑤乙罐頭變質(zhì)是被異養(yǎng)厭氧細菌污染，細菌代謝的產(chǎn)物是酒精
A.①④ B.③⑤ C.②⑤ D.②④
7．下列關(guān)于人體內(nèi)有氧呼吸和無氧呼吸的比較，正確的是（ ）
A.二氧化碳只是有氧呼吸的產(chǎn)物
B.葡萄糖只能作為有氧呼吸分解的底物
C.還原氫只在有氧呼吸過程中產(chǎn)生
D.無氧呼吸的兩個階段都能產(chǎn)生ATP
8．生物體內(nèi)葡萄糖分解代謝過程的圖解如圖所示，下列有關(guān)說法正確的是（ ）
A.反應(yīng)①②③④都可在人體細胞中進行
B.上圖反應(yīng)均在細胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)完成
C.反應(yīng)①和②都必須在有氧條件下進行
D.糧食貯藏過程中，有時會發(fā)生糧堆濕度增大現(xiàn)象，這是因為呼吸作用產(chǎn)生了水
9．現(xiàn)有一瓶摻有酵母菌的葡萄糖液，吸進氧氣的體積與放出二氧化碳的體積之比為3∶5，有氧呼吸與無氧呼吸消耗的葡萄糖比值為（ ）
A.1/4 B.1/3 C.1/2 D.2/3
10．某研究小組通過實驗探究適宜溫度條件下，氧氣濃度變化對某植物細胞呼吸的影響，結(jié)果如圖所示。據(jù)圖分析，下列敘述錯誤的是( )
A.氧氣濃度為C時某植物呼吸方式有無氧呼吸和有氧呼吸
B.欲讓某植物貯存更長時間最好選擇R點對應(yīng)的氧氣濃度
C.R點時細胞呼吸產(chǎn)生二氧化碳的場所是線粒體基質(zhì)
D.欲測定呼吸作用強度,一定要遮光處理
11．細胞呼吸原理廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實踐中。下表中有關(guān)措施與對應(yīng)的目的不恰當?shù)氖? )
選項 應(yīng)用 措施 目的
A 種子儲存 曬干 降低自由水含量，降低細胞呼吸強度
B 乳酸菌制作酸奶 先通氣，后密封 加快乳酸菌繁殖，有利于乳酸發(fā)酵
C 水果保鮮 零度以上低溫 降低酶的活性，降低細胞呼吸
D 栽種農(nóng)作物 疏松土壤 促進根有氧呼吸，利于吸收無機鹽
A.A B.B C.C D.D
答案解析
一、細胞呼吸的方式
基礎(chǔ)梳理
1. 有機物 能量
2. 有氧 無氧 兼性厭氧
3. 澄清石灰水 溴麝香草酚藍 綠 黃
4. 重鉻酸鉀 酸性 灰綠
5. 二氧化碳 水 酒精 二氧化碳
二、有氧呼吸
基礎(chǔ)梳理
6. （1）線粒體
（2）嵴
（3）內(nèi)膜 基質(zhì)
7. 葡萄糖
8. （1）丙酮酸 少 細胞質(zhì)基質(zhì)
（2）水 二氧化碳 少 線粒體基質(zhì)
（3）氧 大 線粒體內(nèi)膜
氧 酶 葡萄糖 二氧化碳 水 能量
三、無氧呼吸
基礎(chǔ)梳理
9. 葡萄糖
10. 細胞質(zhì)基質(zhì)
（2）丙酮酸
11.
葡萄糖 少
12. 有氧呼吸 無氧呼吸 有機物 二氧化碳
四、細胞呼吸原理的應(yīng)用
基礎(chǔ)梳理
13. 降低 降低
隨堂訓練
1．C 【解析】細胞呼吸是指有機物在細胞內(nèi)經(jīng)過一些列的氧化分解，生成二氧化碳或其他產(chǎn)物，釋放出能量并生成ATP的過程，C正確。
2．B 【解析】A瓶加入質(zhì)量分數(shù)為10%的NaOH溶液.是為了吸收空氣中的CO2，A正確；甲裝置是酵母菌進行有氧呼吸，產(chǎn)生二氧化碳和水.乙裝置是酵母菌無氧呼吸產(chǎn)生酒精和二氧化碳，故向B瓶和D瓶中加入重鉻酸鉀的濃硫酸溶液，則D瓶內(nèi)的溶液會變灰綠色，B錯誤；可根據(jù)溴磨香草酚藍水溶液變黃的時間長短，來檢測CO2的產(chǎn)生速率，C正確；乙組D瓶先封口放置一段時間的目的是消耗瓶中的O2以形成無氧的環(huán)境，D正確。故選B。
3．C 【解析】由于酵母菌的有氧呼吸和無氧呼吸都能產(chǎn)生CO2，使澄清石灰水變渾濁，所以判斷酵母菌的呼吸方式不能通過觀察澄清石灰水是否變渾濁來判斷，A錯誤；二氧化碳可以使溴麝香草酚藍水溶液由藍變綠再變黃，B錯誤；酒精在酸性條件下，能與橙色的重鉻酸鉀溶液發(fā)生反應(yīng)變成灰綠色，C正確；實驗中自變量是有無氧氣，所以需控制的無關(guān)變量有溫度、pH、培養(yǎng)液的濃度和用量等，D錯誤。
4．D 【解析】解析：有氧呼吸的第二、三階段在線粒體內(nèi)進行，A正確；細胞內(nèi)葡萄糖分解為丙酮酸的過程在細胞質(zhì)基質(zhì)中進行，丙酮酸的分解發(fā)生在線粒體內(nèi)，B正確；葡萄糖分解成丙酮酸.發(fā)生在細胞質(zhì)基質(zhì)，C正確；氧與[H]結(jié)合生成水屬于有氧呼吸的第三階段.發(fā)生在線粒體內(nèi)膜上，D錯誤。
5．B 【解析】小白鼠進行有氧呼吸，O2與[H]在線粒體內(nèi)膜中反應(yīng)生成水，所以最先出現(xiàn)含18O的細胞結(jié)構(gòu)和化合物分別是線粒體和H2O，故選B。
6．D 【解析】密封罐頭內(nèi)沒有氧氣。甲瓶瓶蓋鼓起，說明細菌無氧呼吸產(chǎn)生酒精和CO2，乙瓶瓶蓋無變化，說明細菌無氧呼吸產(chǎn)生乳酸。
7．A 【解析】人體內(nèi)無氧呼吸的產(chǎn)物是乳酸，不產(chǎn)生二氧化碳，因此人體內(nèi)二氧化碳只是有氧呼吸的產(chǎn)物，A正確；葡萄糖可以作為有氧呼吸和無氧呼吸的底物，B錯誤；有氧呼吸的第一、第二階段，無氧呼吸的第一階段都產(chǎn)生還原氫，C錯誤；無氧呼吸的第一階段能產(chǎn)生ATP，第二階段不能，D錯誤。
8．D 【解析】①②③④分別是有氧呼吸或無氧呼吸第一階段、有氧呼吸第二、三階段，產(chǎn)生酒精的無氧呼吸第二階段和產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸第二階段。人體細胞不能產(chǎn)生酒精，所以不會發(fā)生③階段，A錯誤；②有氧呼吸第二、三階段，反應(yīng)產(chǎn)所是線粒體，B錯誤；有氧呼吸第三階段消耗氧氣，①階段有氧呼吸第一階段，不需要氧氣也能進行，C錯誤；糧食貯藏時，呼吸作用產(chǎn)生水，糧堆濕度增大，D正確。
9．C 【解析】設(shè)酵母菌有氧呼吸消耗的葡萄糖為a，無氧呼吸消耗的葡萄糖為b，則酵母菌有氧呼吸過程吸收的氧氣是6a，酵母菌無氧呼吸產(chǎn)生的二氧化碳為2b，由題意關(guān)系式6a﹕（6a+2b）= 3﹕5，解得，a﹕b = 1﹕2。
10．C 【解析】以糖類為呼吸底物時，若O2的吸收量小于CO2的釋放量，則細胞既進行有氧呼吸也進行無氧呼吸；若O2的吸收量等于CO2的釋放量，則細胞只進行有氧呼吸。O2濃度為C時，CO2的生成量多于O2的吸收量，說明既有無氧呼吸又有有氧呼吸，A正確；在R點時，呼吸作用消耗有機物量最少，是貯存植物的最佳O2濃度，B正確；R點時植物既進行有氧呼吸，又進行無氧呼吸，產(chǎn)生CO2的場所是線粒體基質(zhì)和細胞質(zhì)基質(zhì)，C錯誤；光照條件下植物可進行光合作用，所以欲測定呼吸作用強度一定要遮光處理，D正確。
11．B 【解析】儲存種子，必須降低自由水含量，使種子處于風干狀態(tài)，使呼吸作用降至最低，以減少有機物的消耗，A正確；乳酸菌是嚴格的厭氧型微生物，制作酸奶的整個過程要嚴格密封，不能先通氣，后密封，B錯誤；水果保鮮的目的既要保持水分，又要降低呼吸作用，所以可采用零上低溫的方法貯存，能降低酶的活性，從而降低細胞呼吸，但溫度不能太低，否則會凍壞水果，C正確；植物根對礦質(zhì)元素的吸收過程是一個主動運輸過程，需要能量和載體蛋白，松土可以提高土壤中氧氣的含量，有利于根細胞的有氧呼吸，從而為根吸收礦質(zhì)離子提供更多的能量，D正確。
酶
酶
酶
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