資源簡介

5.3 細胞呼吸的原理和應用學案
【預習新知】
（一）細胞呼吸的方式
1、酵母菌是一類 ，它與人類的生活息息相關。如 等，都是利用酵母菌的 作用。
2、呼吸作用的實質： ，因此也叫細胞呼吸。
3、實驗：探究酵母菌細胞呼吸的方式
實驗設計：
（1）提出問題：
（2）作出假設：
（3）設計實驗：
a.酵母菌培養液的配制
取20g新鮮的食用酵母菌，分成兩等份，分別放入錐形瓶A(500 mL)和錐形瓶B( 500 mL)中。分別向瓶中注入240mL質量分數為5%的葡萄糖溶液。
b. 檢測CO2的產生
用錐形瓶和其他材料用具組裝好實驗裝置(如下圖)，并連通橡皮球(或氣泵)，讓空氣間歇性地依次通過3個錐形瓶(約50 min)。然后將實驗裝置放到25~35℃的環境中培養8~10h。有條件的學校可以用CO2傳感器。CO2可使 變混濁，也可使 由藍變 再變 。根據石灰水混濁程度或澳麝香草酚藍溶液變成黃色的時間長短，可以檢測酵母菌培養液中CO2的產生情況。
c.檢測酒精的產生
橙色的 在酸性條件下與 (俗稱酒精)發生化學反應，變成 。具體做法是:各取2 mL酵母菌培養液的濾液，分別注入2支干凈的試管中。向試管中分別滴加0.5 mL溶有0.1 g重鉻酸鉀的濃硫酸溶液(質量分數為95%~97%)并輕輕振蕩，使它們混合均勻。觀察試管中溶液的顏色變化。
（4）實驗結果：
（5）實驗結論：酵母菌在有氧和無氧條件下都能進行 。在有氧條件下，酵母菌通過細胞呼吸產生大量的 和 ；在無氧條件下，酵母菌通過細胞呼吸產生 ，還產生少量的 。
（6）細胞呼吸可分為 和
（二）有氧呼吸
1、 有氧呼吸的概念：有氧呼吸是指細胞在氧的參與下，通過多種 的 作用，把葡萄糖等有機物 ，產生 和 ，釋放 ，生成大量 的過程。
2. 總反應：
3. 反應階段：
第一階段：1分子的 分解成2分子的 ，產生少量的 ，并且釋放出少量的能量。這一階段不需要氧的參與，是在 中進行的。
第二階段： 和 徹底分解成二氧化碳和 ，并釋放出少量的能量。這一階段不需要氧直接參與，是在 中進行的。
第三階段：上述兩個階段產生的[H]，經過一系列的化學反應，與 結合形成 ，同時釋放出大量的能量。這一階段需要氧的參與，是在 上進行的
（三）無氧呼吸
1.無氧呼吸的概念：在沒有 參與的情況下，葡萄糖等有機物經過 ，釋放 的過程，就是無氧呼吸。
2.總反應：
C6H12O6 酶 +少量能量
C6H12O6 酶 + +少量能量
3.反應階段：
第一階段：1分子的葡萄糖分解成2分子的 ，產生少量的 ，并且釋放出少量的能量。這一階段不需要氧的參與，是在 中進行的。
第二個階段：丙酮酸在酶(與催化有氧呼吸的酶不同)的催化作用下，分解成 和二氧化碳，或者轉化成 。釋放出少量的能量，生成少量 。
（四）細胞呼吸原理的應用
和 都屬于細胞呼吸。
細胞呼吸的實質：細胞呼吸是指 在細胞內經過一系列 ，生成 或其他產物，釋放 并生成 的過程。
3、有氧呼吸和無氧呼吸的比較：
項目 有氧呼吸 無氧呼吸
不同點 反應場所 第一個階段在 中，第二和第三個階段在 中
反應條件 需要 、酶和適宜的溫度 不需要 ，需要酶和適宜的溫度
分解產物 ， 酒精和 ，或
釋放能量 1 mol葡萄糖釋放2870 kJ能量，其中1161 kJ的能量儲存在 中 1 mol葡萄糖釋196.65 kJ能量（生成乳酸）或225.94 k能量（生成酒精），其中均有61.08 kJ的能量儲存在 中
特點 有機物 ，能量完全釋放 有機物 ，能量沒有完全釋放
相同點 實質 分解 ，釋放 ，合成
聯系 第一個階段相同，即葡糖分解為丙酮酸和[H]的階段完全相同
意義 ①為生物體的各項生命活動提供能量 ②為生物體內其他化合物的合成提供原料 ③維持恒溫動物的體溫
【鞏固訓練】
1.人在長時間劇烈運動過程中同時進行需氧呼吸和厭氧呼吸，產生較多的乳酸，從而引起肌肉酸痛。下列敘述正確的是( )
A.此過程中胞內的乳酸脫氫酶將丙酮酸還原為乳酸
B.此過程中產生CO2的場所是細胞溶膠和線粒體
C.此過程中人體主要依賴于厭氧呼吸提供能量
D.此過程中油脂等物質可通過一些途徑參與細胞呼吸過程
2.下列關于人體細胞呼吸的敘述，正確的是( )
A.在有氧條件下，線粒體內的葡萄糖被氧化分解為CO2和水
B.丙酮酸的氧化分解只能發生在細胞質基質中
C.在無氧條件下，丙酮酸在線粒體基質中被還原成乳酸
D.肌肉細胞厭氧呼吸產生的乳酸可以運輸到肝臟再生成葡萄糖
3.如圖是探究酵母菌呼吸方式的裝置，將酵母菌培養液分成兩等份分別放入兩個裝置中，兩個裝置的其他條件相同且適宜。下列相關裝置中酵母菌的呼吸方式敘述錯誤的是( )
A.假設裝置一中的液滴左移，裝置二中的液滴不動，說明酵母菌只進行有氧呼吸
B.假設裝置一中的液滴不動，裝置二中的液滴右移，說明酵母菌只進行無氧呼吸
C.假設裝置一中的液滴左移，裝置二中的液滴右移，說明酵母菌既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸
D.假設裝置一和裝置二的液滴均不移動，說明酵母菌只進行有氧呼吸或只進行無氧呼吸
4.下圖為人體細胞內葡萄糖代謝過程簡圖，① ③是生化反應過程，甲—丁代表相關物質。下面說法錯誤的是( )
A.①、②、③過程都伴有ATP的生成
B.甲、乙、丙、丁表示的物質各不相同
C.①、②過程均有乙生成，但催化①、②過程的酶不同
D.圖示生理過程既能發生在真核生物的細胞中，也能發生在原核生物的細胞中
5.具有細胞結構的生物通過細胞呼吸獲得ATP，以下敘述錯誤的是( )
A.葡萄糖等有機物徹底氧化分解的過程中會生成大量ATP
B.葡萄糖所含的能量在無氧呼吸中大多以熱能的形式散失
C.有氧呼吸逐步緩慢釋放的能量可以逐步地轉移到ATP中
D.慢跑時肌纖維產生的ATP主要來自線粒體內膜,需O2參與
6.下列有關細胞呼吸原理應用的敘述，錯誤的是( )
A.適當提高水果貯藏環境中的O2濃度會減少酒精的生成量
B.利用密封保鮮袋保存車厘子，可減少水分散失降低細胞呼吸速率
C.農作物種子貯藏在無氧和低溫條件下呼吸速率降低，貯藏壽命顯著延長
D.與玉米種子相比花生種子萌發時呼吸作用需要大量氧氣，播種時宜淺播
7.在細胞呼吸過程中，若有CO2放出，下列敘述錯誤的是( )
A.一定有水產生 B.不一定發生無氧呼吸
C.一定不在生物膜上進行 D.不一定在線粒體中進行
8.人體劇烈運動時骨骼肌細胞可以通過無氧呼吸將葡萄糖分解為( )
A.CO2 B.酒精
C.H2O D.乳酸
9.酵母菌屬于兼性厭氧菌。下列關于酵母菌細胞呼吸的敘述，錯誤的是( )
A.有氧呼吸和無氧呼吸都在第二階段產生CO2
B.有氧呼吸和無氧呼吸都能產生中間產物丙酮酸
C.有氧呼吸的每個階段都能產生ATP和[H]
D.有氧呼吸和無氧呼吸第一階段完全相同
10.細胞呼吸的原理在生產和生活中得到了廣泛的應用。下列有關敘述錯誤的是( )
A.密封缺氧的環境有利于酵母菌大量增殖和產生酒精
B.適時中耕可疏松土壤、改善通氣狀況，有利于農作物根系生長
C.降低溫度和氧含量可以使糧食的呼吸作用減弱，延長其保質期
D.有氧運動能避免肌細胞進行無氧呼吸產生較多乳酸，導致肌肉酸脹
參考答案
1.答案：D
解析：A、乳酸脫氫酶能催化[H]將丙酮酸還原為乳酸，A錯誤;
B、此過程中產生CO2的場所是線粒體，厭氧呼吸產生乳酸時不產生CO2，B錯誤;
C、此過程中人體主要依賴于需氧呼吸提供能量，C錯誤;
D、此過程中油脂等物質可通過一些途徑轉化為葡萄糖參與細胞呼吸過程，D正確。
2.答案：D
解析：葡萄糖必需在細胞質基質中分解成丙酮酸才能進入線粒體內進一步氧化分解，A錯誤；丙酮酸的氧化分解可以發生在細胞質基質中，也能發生在線粒體基質中，B錯；在無氧條件下，丙酮酸在細胞質基質中被[H]還原成乳酸，C錯誤；肌肉細胞厭氧呼吸產生的乳酸運輸到肝臟再生成葡萄糖，D正確。
3.答案：D
解析：A、裝置一中的液滴左移，說明酵母菌呼吸消耗了部分氧氣，即進行了有氧呼吸，裝置二中的液滴不動，說明酵母菌細胞呼吸釋放的二氧化碳量與消耗氧氣量相等，綜合兩者說明酵母菌只進行有氧呼吸，A正確；B、裝置一中的液滴不移動，說明酵母菌沒有消耗氧氣，即沒有進行有氧呼吸，裝置二中的液滴右移，說明酵母菌無氧呼吸釋放了部分二氧化碳；綜合兩者說明酵母菌只進行無氧呼吸，B正確；C、裝置一中的液滴左移，說明酵母菌呼吸消耗了部分氧氣，即進行了有氧呼吸，裝置二中的液滴右移，說明酵母菌呼吸釋放的二氧化碳量大于消耗氧氣量，綜合兩者說明酵母菌既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸，C正確；D、裝置一中的液滴不移動，說明酵母菌沒有消耗氧氣，即沒有進行有氧呼吸，裝置二中的液滴不移動，說明酵母菌也沒有釋放二氧化碳，即沒有進行無氧呼吸，綜合兩者說明酵母菌沒有進行細胞呼吸，D錯誤。故選D。
4.答案：B
解析：A、①、②、③過程都伴有ATP的生成，其中過程③生成的ATP最多，A正確； B、甲代表的是丙酮酸，乙代表的是[H]，丙和丁代表的都是水，B錯誤； C、①、②過程均有乙[H]的生成，但過程①是葡萄糖分解，發生在細胞質基質中；過程②是丙酮酸分解，發生在線粒體基質中，所以催化①、②過程的酶不同，C正確； D、原核生物缺乏線粒體，但醋酸菌、藍藻等原核生物也能進行圖示的有氧呼吸過程，D正確。故選：B。
5.答案：B
解析：A.一摩爾葡萄糖在細胞內徹底氧化分解能釋放能量2870KJ，其中有977.28KJ用來合成ATP，其他的有機物也同樣，在徹底氧化分解后，會生成大量ATP，故A正確;B.葡萄糖等有機物在無氧呼吸時會產生酒精或乳酸，釋放少量能量，大部分能量儲存在酒精或乳酸中，故B錯誤;C.葡萄糖有氧呼吸過程中，第一階段是將葡萄糖分解成丙酮酸和及NADH，釋放少量能量，第二階段丙酮酸與水徹底分解成二氧化碳和NADH，釋放少量能量，第三階段是前兩個階段生成的NADH與氧氣結合生成水，釋放大量能量，每個階段釋放的能量都有一部分用來合成ATP，故C正確;D.慢跑是有氧運動，主要由有氧呼吸供能。即在氧氣供應充足的情況下，葡萄糖能夠徹底氧化分解，其中有氧呼吸第三階段是NADH與氧氣結合生成水，釋放的能量最多，該階段進行的場所是線粒體內膜，故D正確。
6.答案：C
解析：種子應該在低氧、低溫的條件下儲藏,此時的呼吸速率較低,C錯誤。
7.答案：A
解析：A、有水產生的呼吸方式一定是有氧呼吸,A錯誤。
8.答案：D
解析：人體細胞無氧呼吸的產物是乳酸，人在進行劇烈運動時，處于暫時相對缺氧狀態下的骨骼肌，可以通過無氧呼吸獲得少量能量，此時，葡萄糖分解為乳酸。
故選D。
9.答案：C
解析：A、酵母菌有氧呼吸和無氧呼吸，細胞產生CO2都是在第二階段形成的，前者發生在細胞質基質中，后者發生在線粒體基質中，A正確；
BD、有氧呼吸第一階段的產物是丙酮酸和[H]，場所是細胞質基質，無氧呼吸第一階段的產物也是丙酮酸和[H]，場所是細胞質基質，所以有氧呼吸和無氧呼吸第一階段完全相同，BD正確；
C、有氧呼吸的每個階段都能產生ATP，但是只有第一階段和第二階段產生[H]，第三階段是氧氣和[H]反應生成水，合成大量ATP，C錯誤。
故選C。
10.答案：A
解析：先通氣讓酵母菌進行有氧呼吸，有利于酵母菌的繁殖，后密封讓酵母菌進行無氧呼吸產生酒精；給莊稼適時中耕松土可以使土壤疏松，土壤縫隙中的空氣增多，有利于莊稼的根進行充分呼吸以及對水和無機鹽的吸收利用；溫度低、氧含量少水果的呼吸作用減弱，以減少呼吸作用對有機物的消耗，所以降低溫度和氧含量能延長水果的貯藏期；提倡慢跑等有氧運動，原因是人體細胞在缺氧條件下進行無氧呼吸，積累大量的乳酸，會使肌肉產生酸脹乏力的感覺；故選A。

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