資源簡介

5.3細胞呼吸的原理和應用學案
【學習目標】
1.概述無氧呼吸的過程。
2.說明有氧呼吸和無氧呼吸的異同。
3.舉例說明細胞呼吸原理的應用。
【學習重難點】
教學重點：（1）探究酵母菌細胞呼吸的方式
有氧呼吸過程中物質與能量的變化
教學難點：（1）探究酵母菌細胞呼吸的方式
（2）有氧呼吸過程中物質與能量的變化
【預習新知】
細胞呼吸的方式
1．細胞呼吸
(1)概念
①物質變化：有機物在細胞內經過一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他產物。
②能量變化：有機物中穩定的化學能轉化為ATP中活躍的化學能。
(2)兩種類型
①分類依據：有無的參與，有機物是否徹底氧化分解。
②類型：有氧呼吸和無氧呼吸。
2．探究過程
（一）有氧呼吸
1．總反應式
C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量。
2．線粒體與有氧呼吸相適應的結構特點
(1)內膜的某些部位向線粒體的內腔折疊形成嵴，使內膜的表面積增大。
(2)線粒體內膜和基質中含有許多與有氧呼吸有關的酶。
3．過程
(1)寫出圖中①②③代表有氧呼吸的對應階段：
①：第一階段；②：第二階段；③：第三階段。
(2)寫出a、b、c代表的物質：
a：丙酮酸；b：[H]；c：O2。
(3)三個階段均釋放出能量，釋放能量最多的階段是③(填圖中序號)。
(4)寫出圖中①②③所處場所：
①：細胞質基質；②：線粒體基質；③：線粒體內膜。
4．概念
(1)場所：細胞質基質和線粒體。
(2)條件：有氧參與、多種酶催化。
(3)物質變化
①反應物：葡萄糖等有機物。
②產物：二氧化碳和水。
(4)能量變化：釋放能量并生成大量ATP。
5．有氧呼吸與有機物在體外燃燒的不同特點
(1)有氧呼吸過程溫和。
(2)有氧呼吸進行時有機物中的能量經過一系列的化學反應逐步釋放。
(3)有氧呼吸釋放的能量有相當一部分儲存在ATP中。
（一）無氧呼吸
（1）場所：全過程是在細胞質基質中進行的。
（2）總反應方程式
生成乳酸：C6H12O62C3H6O3（乳酸）＋少量能量
生成少量ATP
生成酒精：C6H12O62C2H5OH（酒精）＋2CO2＋少量能量
注　①無氧呼吸第一階段與有氧呼吸第一階段相同，無氧呼吸只在第一階段產生ATP，第二階段不產生ATP，還要消耗第一階段產生的[H]。
②人體內產生的CO2只能是有氧呼吸的產物，因為人體細胞無氧呼吸的產物是乳酸，無CO2。
（3）放能：1 mol葡萄糖釋放196.65 kJ（生成乳酸）或225.94 kJ（生成酒精）的能量，其中均有61.08 kJ左右轉移至ATP中。
（4）不同生物的無氧呼吸產物
細胞呼吸原理的應用
1．細胞呼吸原理的應用
(1)生產和生活中的應用
①包扎傷口時，需要選用透氣的消毒紗布或“創可貼”等敷料。
②利用麥芽、葡萄、糧食和酵母菌以及發酵罐等，在控制通氣的情況下，可以生產各種酒。
③破傷風由破傷風芽孢桿菌引起，這種病毒只能進行無氧呼吸。皮膚破損較深或被銹釘扎傷后，病菌就容易大量繁殖，需到醫院治療。
④提倡慢跑等有氧運動的原因之一是：有氧運動能避免肌細胞因供氧不足進行無氧呼吸產生大量乳酸。乳酸的大量積累會使肌肉酸脹乏力。
⑤酵母菌細胞富含蛋白質，可以用作飼料添加劑，在培養酵母菌用作飼料添加劑時，要給培養裝置通氣或進行振蕩，以利于酵母菌大量繁殖。
(2)農業生產中的應用
①花盆里的土壤板結后，空氣不足，會影響根系生長，需及時松土透氣。
②中耕松土、適時排水是通過改善氧氣供應來促進作物根系的呼吸作用，以利于作物的生長。
(3)儲藏果實、蔬菜的應用
降低溫度、降低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。
2．細胞呼吸的影響因素
(1)溫度
①曲線分析：溫度主要是影響酶的活性，在一定溫度范圍內，呼吸強度隨溫度升高而增強，但超過一定的溫度，酶的活性降低甚至會變性失活，從而使呼吸作用減弱直至停止。
②應用：生產上常利用這一原理在零上低溫下儲藏蔬菜、水果；在大棚蔬菜的栽培過程中夜間適當降低溫度，降低細胞呼吸，減少有機物的消耗。溫水和面發酵快。
(2)O2濃度
曲線變化分析
①O2濃度為0時，只進行無氧呼吸；
②隨O2濃度增大，無氧呼吸逐漸被抑制，有氧呼吸不斷加強，但仍較弱，細胞呼吸較弱；
③當O2濃度達到5%時，釋放CO2最少，細胞呼吸最弱；
④當O2濃度達到一定值(10%)后，無氧呼吸消失，只進行有氧呼吸；
⑤隨O2濃度進一步增大，有氧呼吸先增強后基本不變(受呼吸酶數量等因素的影響)。
(3)CO2濃度
(4)H2O濃度
【易錯提示】
（1）有氧呼吸時，生成物H2O中的氫只來自線粒體中丙酮酸的分解（×）
（2）有氧呼吸第二、三階段都能產生大量ATP（×）
（3）有氧呼吸產生的[H]在線粒體基質中與氧結合生成水（×）
（4）有氧呼吸產生的能量全部儲存在ATP中（×）
（5）人體在劇烈運動時所需的能量由乳酸分解提供（×）
（6）無氧呼吸不需要O2的參與，該過程最終有[H]的積累（×）
【鞏固訓練】
1.下列關于細胞呼吸相關實驗及應用的說法錯誤的是( )
A.不能單獨使用溴麝香草酚藍溶液來區分酵母菌的呼吸類型
B.儲存水果可采用降低氧氣含量的措施來減弱其呼吸作用以延長保質期
C.正常情況下，有氧呼吸第三階段中與氧氣結合的[H]部分來自丙酮酸
D.用酸性重鉻酸鉀溶液檢測人體呼出的氣體含有酒精則可判斷其細胞進行了無氧呼吸
2.“內共生起源學說”認為，原始真核生物吞噬了能進行有氧呼吸的原始細菌，這種細菌和原始真核生物共生，并在長期的共生中逐漸演化成線粒體。下列敘述不能作為該學說的證據的是( )
A.線粒體具備獨立、完整的蛋白質合成系統
B.線粒體基因組與細菌基因組具有明顯的相似性
C.與細菌相似，線粒體以分裂的方式進行增殖
D.線粒體的外膜和內膜在原始來源上是相同的
3.利用右圖所示裝置探究酵母菌的無氧呼吸，正確的操作方法是( )
A.A瓶密封后，應該立即連通B瓶
B.A瓶先敞口，培養一段時間，再連通B瓶
C.A瓶密封后，培養一段時間，再連通B瓶
D.實驗后，在B瓶中加入重鉻酸鉀檢驗有無酒精產生
4.在動物細胞中，葡萄糖的部分代謝過程如下圖。其中①～③表示有關生理過程，甲、乙、丙、丁代表有關物質。下列敘述錯誤的是( )
A.乙表示[H]，丁表示H2O
B.過程③發生在線粒體內膜上
C.①中釋放的能量大部分以熱能形式散失
D.缺氧時的產物可用酸性重鉻酸鉀溶液檢測
5.酵母菌在有氧和無氧條件下都能進行呼吸作用。某同學將等量的酵母菌分別接種到兩組等量的培養液中，一組提供氧氣,另一組隔絕空氣。以下實驗結果不可能得到的是( )
A.消耗等量底物時提供氧氣組的酵母菌產生的CO2更多
B.隔絕空氣組的酵母菌在呼吸過程中不會生成丙酮酸
C.提供氧氣組的酵母菌產生的能量更多,繁殖速度更快
D.取隔絕空氣組的培養液與酸性重鉻酸鉀溶液反應,會觀察到溶液變成灰綠色
6.下列有關細胞呼吸的原理在生產實踐中的敘述，錯誤的是( )
A.松土可以促進植物根系的有氧呼吸，但過度松土不利于土壤肥力的保持
B.利用麥芽、葡萄、糧食和酵母菌生產各種酒時，連續通氣，可提高產量
C.儲藏糧食的倉庫往往通過降低溫度、降低氧氣含量等措施，來減弱糧食的細胞呼吸
D.若大棚種植蔬菜遇連續的陰雨天，通過適當降低大棚的溫度，可以保持農作物產量
7.如圖所示為外界O2到肝細胞中被消耗的路徑，下列相關敘述正確的是( )
A.外界O2被肝細胞消耗需經過11層生物膜
B.運動時，丙酮酸轉化成乳酸的過程發生在組織液中
C.肝細胞和毛細血管壁細胞生活的液體環境完全不同
D.外界O2進入內環境是順濃度梯度，內環境中CO2排出是逆濃度梯度
8.細胞呼吸原理被廣泛應用于生產實踐。下表有關措施中，錯誤的是( )
選項 應用 措施 目的
A 種子儲藏 曬干 降低自由水含量，降低細胞呼吸速率
B 栽種莊稼 疏松土壤 促進根有氧呼吸，有利于吸收礦質元素
C 鍛煉身體 慢跑 避免肌細胞供氧不足進行無氧呼吸產乳酸
D 乳酸菌制作酸奶 先通氣，后密封 加快乳酸菌繁殖，有利于乳酸發酵
A.A B.B C.C D.D
9.下圖表示探究酵母菌細胞呼吸方式的實驗裝置，相關敘述正確的是( )
A.外界空氣通過1瓶是為了讓NaOH溶液吸收空氣中的水燕汽
B.右側的實驗裝置是左側實驗裝置的空白對照組
C.酵母菌的無氧呼吸可產生使溴麝香草酚藍溶液變黃的氣體
D.檢測酒精的產生時，為防止瓶中氧氣干擾，可將IV瓶裝滿培養液
10.“丹東九九草莓”是上世紀末由丹東市政府引進。由于丹東地理位置優越,為草莓植株提供更合適的光照強度、溫度、濕度等氣候條件，使得“丹東九九草莓”在短短的20年間成為全國最知名的草莓品種之一。圖甲是“丹東九九草莓”植株呼吸作用過程圖解，圖乙是用CO2濃度測定儀測得該植株在密閉玻璃罩內CO2濃度一天24h內的變化情況，繪制成如圖所示的曲線，請據圖回答下列問題:
(1)據圖甲分析，有氧呼吸過程是_________(填序號)，該過程的主要場所是_________。圖甲中產生ATP最多的生理過程是_________(填序號)，其在草莓細胞發生的具體場所是_________。
(2)圖乙中A~D段，密閉玻璃罩內二氧化碳濃度上升的原因是_________;圖乙中_________點(填字母)草莓植株光合作用與呼吸作用速率相等，_________點(填字母)密閉裝置中物質X濃度最高。
(3)據圖乙分析，圖乙中FG段CO2濃度下降較慢的原因是_________。
(4)若將該植物放在含有H218O的密閉容器中培養,光照一段時間后還可以在密閉容器中發現_________(寫出兩種即可)物質中含有18O。
參考答案
1.答案：D
解析：A、在無氧呼吸第二階段產生酒精或者乳酸是因為控制酶合成的基因不同，A錯誤;B、無氧呼吸無[H]的積累，B錯誤;C、在有氧呼吸過程中，第三階段反應所需要的[H]來自于葡萄糖和水，C錯誤;D、可在無氧呼吸裝置的發酵瓶中直接加入酸性重鉻酸鉀溶液檢測酒精的產生，D正確。
2.答案：D
解析：A、線粒體具備獨立、完整的蛋白質合成系統，進行有氧呼吸的原始細菌也具備獨立、完整的蛋白質合成系統，可以作為“內共生起源學說”的證據，A不符合題意；
B、線粒體基因組與細菌基因組具有明顯的相似性，可以作為“內共生起源學說”的證據，B不符合題意；
C、原始細菌的增殖方式為二分裂，線粒體能像細菌一樣進行分裂增殖，可以作為“內共生起源學說”的證據，C不符合題意；
D、原始真核生物吞噬了能進行有氧呼吸的原始細菌，并在長期的共生中逐漸演化成線粒體，故演化成的線粒體的外膜來源于原始真核生物，線粒體的內膜來源于能進行有氧呼吸的原始細菌，不能作為該學說的證據，D符合題意。
故選D。
3.答案：C
解析：A、A瓶密封后，錐形瓶內仍有少量氧氣，所以不能立即連通B瓶，A錯誤；
B、探究酵母菌的無氧呼吸的條件是無氧，所以A瓶先敞口培養一段時間不符合要求，B錯誤；
C、A瓶密封后，培養一段時間，以便消耗掉瓶中的氧氣，再連通B瓶，確保產生的二氧化碳都是無氧呼吸產生的，C正確；
D、實驗過程中，二氧化碳通過導管進入B瓶，酒精仍在A瓶中，所以實驗結束后，在A瓶中加入重鉻酸鉀檢驗酒精，D錯誤。
故選C。
4.答案：D
5.答案：B
解析：A、酵母菌有氧呼吸時，每消耗一分子酵母菌產生6分子二氧化碳，而無氧呼吸時，每消耗一分子酵母菌產生2分子二氧化碳，因此消耗等量底物時提供氧氣組的酵母菌產生的CO2更多，A正確;B、隔絕空氣組的酵母菌進行的是無氧呼吸，無氧呼吸第一階段會產生丙酮酸，B錯誤;C、提供氧氣組的酵母菌進行的是有氧呼吸，與無氧呼吸相比，有氧呼吸產生的能量更多，繁殖速度更快，C正確;D、絕空氣組的培養液中酵母菌進行的是無氧呼吸，無氧呼吸會產生酒精，酒精與酸性重鉻酸鉀溶液反應，會觀察到溶液變成灰綠色，D正確。
6.答案：B
解析：A、松土可以促進植物根系的有氧呼吸，但過度松土會導致水土流失嚴重，不利于土壤肥力的保持，A正確;B、酵母菌通過無氧呼吸產生酒精，因此利用麥芽、葡萄、糧食和酵母菌生產各種酒時，應該先通氣(使酵母菌大量繁殖)后密封(讓酵母菌進行酒精發酵)，B錯誤;C、儲藏糧食的倉庫往往通過降低溫度、降低氧氣含量等措施，來減弱糧食的細胞呼吸，減少有機物的消耗，C正確;D、若大棚種植蔬菜遇連續的陰雨天，通過適當降低大棚的溫度，抑制細胞呼吸酶的活性，減少有機物的消耗，這樣可以保持農作物產量，D正確。
7.答案：A
解析：外界O2被肝細胞消耗需經過肺泡壁細胞（2層膜）、通過毛細血管壁細胞進入血漿（2層）、進入紅細胞（1層）、出紅細胞（1層），通過毛細血管壁細胞進入組織液（2層）、進入肝細胞（1層），進入線粒體（2層），共11層膜，A正確；O2進行跨膜運輸屬于自由擴散，不需要載體，也不消耗能量，B錯誤；肝細胞生活的液體環境為組織液，毛細血管壁細胞生活的液體環境為血漿和組織液，C錯誤；O2和CO2跨膜運輸的方式均為順濃度梯度運輸，自由擴散，D錯誤。
8.答案：D
解析：降低自由水的含量會降低細胞的代謝;乳酸菌是嚴格厭氧的生物,在有氧氣的情況下會死亡;低溫情況下會導致生物體呼吸速率降低,有利于保鮮;疏松土壤會使有氧呼吸更加旺盛,為生物體提供更多的能量。
9.答案：C
解析： A、使用NaOH溶液可以吸收CO2，可以排除通入空氣中CO2的干擾，A錯誤;B、探究酵母菌細胞呼吸方式的實驗中，兩組均為實驗組，形成對比實驗，故右側的實驗裝置不是左側實驗裝置的空白對照組，B錯誤;C、酵母菌無氧呼吸產生的CO2可使溴麝香草酚藍水溶液由藍變綠再變黃，C正確;D、檢測酒精的產生時，需要營造無氧環境，可將IV瓶放置一段時間耗盡氧氣后再進行實驗，而不能將IV瓶裝滿培養液，否則違背無關變量一致原則，D錯誤。故選:C。
10.答案：(1)①②③；線粒體；③；線粒體內膜
(2)呼吸(速率)大于光合(速率)；D、H；H
(3)中午溫度較高，氣孔關閉(氣孔開放程度降低)，葉肉細胞吸收的CO2減少，使得玻璃罩內CO2濃度下降較慢。
(4)O2、CO2、(CH2O)(糖類有機物)

展開更多......

收起↑