資源簡介

5.3 細胞呼吸的原理和應用學案
【學習目標】
①通過學習，進一步認識線粒體的結構和功能,理解線粒體是有氧呼吸的主要場所
②通過自主學習，理解細胞進行有氧呼吸和無氧呼吸的過程
③通過比較和討論，理解細胞有氧呼吸和無氧呼吸的異同和聯系
【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】
（一）細胞呼吸的方式
1．呼吸作用的實質是細胞內的有機物氧化分解，并釋放能量，因此也叫細胞呼吸。
2．探究酵母菌細胞呼吸的方式
(1)酵母菌細胞呼吸的方式
(2)呼吸產物的檢測
檢測產物 試劑 現象
CO2 澄清石灰水 石灰水變混濁
溴麝香草酚藍溶液 由藍變綠再變黃
酒精 酸性條件下的重鉻酸鉀溶液 橙色變灰綠色
(3)實驗步驟
(4)實驗結論
①酵母菌在有氧和無氧條件下都能進行細胞呼吸。
②產物
3．細胞呼吸的類型：有氧呼吸和無氧呼吸。
（二）有氧呼吸
1．主要場所——線粒體[據圖填空]
(1)寫出圖中序號代表的結構名稱：
①外膜；②；③內膜；④線粒體基質。
(2)與有氧呼吸有關的酶分布在：②、③、④。
2．過程
第一階段 第二階段 第三階段
場所 細胞質基質 線粒體基質 線粒體內膜
反應物 葡萄糖 丙酮酸、水 [H]、O2
生成物 丙酮酸、[H]、 ATP CO2、[H]、 ATP H2O、ATP
能量 少量能量 少量能量 大量能量
3.化學反應式：C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量 。
4．概念：細胞在氧的參與下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機物徹底氧化分解，產生二氧化碳和水，釋放能量，生成大量ATP的過程。
（三）無氧呼吸
1.概念　在沒有氧氣參與的情況下，葡萄糖等有機物經過不完全分解，釋放少量能量的過程。
2.場所　細胞質基質。
3.過程　 葡萄糖丙酮酸＋[H]
4.分別寫出無氧呼吸兩種形式的總反應式
產生乳酸：C6H12O62C3H6O3（乳酸）＋少量能量。
人和其他動物體內CO2只能來自有氧呼吸所產生，即使發生無氧呼吸（如劇烈運動時）也不會產生CO2（產物為乳酸）
產生酒精：C6H12O62C2H5OH（酒精）＋2CO2＋少量能量。
（四）細胞呼吸原理的應用
1．溫度
(1)影響：細胞呼吸是一系列酶促反應，溫度通過影響酶的活性而影響細胞呼吸速率。如下圖所示，細胞呼吸的最適宜溫度一般在25～35 ℃之間。
(2)應用
2．氧氣
(1)分析：如下圖，O2是有氧呼吸所必需的，且O2對無氧呼吸過程有抑制作用。
①O2濃度＝0時，只進行無氧呼吸。
②0＜O2濃度＜10%時，同時進行有氧呼吸和無氧呼吸。
③O2濃度≥10%時，只進行有氧呼吸。
④O2濃度＝5%時，有機物消耗最少。
(2)應用
3．水分
(2)應用
4．二氧化碳
(1)影響：CO2是細胞呼吸的最終產物，積累過多會抑制細胞呼吸的進行。
(2)應用：適當增加CO2濃度，有利于水果和蔬菜的保鮮。
【鞏固訓練】
1.某同學利用光合作用和細胞呼吸的原理提供了一些大棚蔬菜種植及保鮮的建議，下列建議恰當的是( )
A.應用綠色的透明薄膜覆蓋大棚 B.連續陰雨天時應升高大棚溫度
C.合理使用農家肥能提高蔬菜產量 D.蔬菜應置于干燥低氧環境下保鮮
2.從小鼠的肝細胞中提取細胞質基質和線粒體，分別保存于試管中，置于適宜環境中進行相關實驗。下列對實驗的分析錯誤的是( )
A.為保持活性應將提取出的線粒體置于清水中保存
B.向盛有線粒體的試管中注入丙酮酸，會生成CO2
C.向盛有細胞質基質的試管中注入葡萄糖，有乳酸生成
D.向盛有線粒體的試管中注入葡萄糖，不會消耗氧氣
3.某種飲料是以面包液、糖化液為主要原料，利用保加利亞乳酸菌、酵母菌進行發酵，經過過濾、高溫殺菌后得到的低度酒精飲料。下列敘述錯誤的是( )
A.保加利亞乳酸菌和酵母菌分別屬于原核生物和真核生物
B.保加利亞乳酸菌、酵母菌發酵過程是將原料中有機物徹底分解
C.該種飲料的酒精含量較低與酵母菌、乳酸菌的酒精耐受力有關
D.發酵過程中需保持密閉，發酵時間長短受室內溫度的影響
4.用培養液培養三種細菌，讓它們在三支不同的試管中生長，如圖顯示了細菌的生長層，如果此時往三支試管中通入氧氣，則細菌的繁殖速度將是( )
A.甲不變，乙減慢，丙加快 B.甲加快，乙加快，丙減慢
C.甲減慢，乙減慢，丙加快 D.甲減慢，乙加快，丙減慢
5.細胞的有氧呼吸需要經過糖酵解、三羧酸循環和氧化磷酸化三個階段。糖酵解的終產物是丙酮酸，大多數情況下，它可以通過氧化脫羧形成乙酰輔酶A，也可以形成酒精、乳酸或甘油等，乙酰輔酶A也可來自氨基酸等非糖物質。下列相關說法錯誤的是( )
A.糖酵解全過程都是在細胞質基質中進行的
B.細胞呼吸的中間產物可以為合成必需氨基酸提供原料
C.氨基酸代謝的產物有尿素、二氧化碳和水
D.糖酵解產生的NADH可用于酒精發酵時乙醇的合成
6.傳說杜康的兒子墨塔在一次釀酒時發酵過頭，直至第21天開缸時，發現酒液已變酸但香氣撲鼻，酸甜可口，于是他結合“甘一日”和“酉”字，給這種酸水起名為“醋”，下列有關敘述正確的是( )
A.釀酒過程中發酵液出現的氣體都是在酵母菌細胞的細胞質基質中產生的
B.釀酒時糖類未耗盡，酵母菌的發酵也會停止，由pH上升和酒精含量增多導致
C.墨塔釀酒制成醋可能是由于發酵裝置密封不嚴造成的，若適當升溫則醋味更濃
D.統計活酵母菌數量時，可用顯微鏡直接計數法，統計的結果比實際數目低
7.細胞呼吸的原理可用于指導生產和生活實際。下列相關敘述正確的是( )
A.儲藏種子、水果和蔬菜的適宜條件是低溫、低氧和干燥
B.利用酵母菌釀酒時、裝置內留有一定空間，有利于酵母菌在有氧呼吸過程中大量繁殖
C.夏季對水淹的玉米田排澇，可以避免玉米根細胞無氧呼吸產生乳酸
D.蔬菜大棚夜間適當降溫可以使細胞呼吸暫時停止，有利于蔬菜的增產
8.游泳時人體在水中耗能增多，呼吸運動加強，肺泡呼吸表面積擴大，肺泡壁上開放的毛細血管數量增加，從而加快了肺泡內氣體的擴散速度，有利于提高血氧含量，從而提高組織對氧的利用率。下列關于人體細胞呼吸的敘述正確的是( )
A.游泳時人體所需能量來自線粒體中葡萄糖的氧化分解
B.缺氧時骨骼肌細胞無氧呼吸第二階段也釋放能量產生ATP
C.有氧呼吸過程中生成CO2的階段釋放的能量最多
D.劇烈運動時骨骼肌細胞呼吸分解葡萄糖產生的CO2量與消耗的O2量之比等于1
9.糖酵解是葡萄糖分解產生丙酮酸的過程，氧氣可以降低糖類的分解和減少糖酵解產物的積累，這種現象稱為巴斯德效應。研究發現ATP對糖酵解相關酶的活性有抑制作用，而ADP對其有激活作用。下列說法錯誤的是( )
A.催化糖酵解反應的酶均存在于細胞質基質中
B.NADH全部來自于糖酵解過程
C.供氧充足時，細胞質基質中ATP/ADP增高對糖酵解速度有抑制作用
D.供氧不足時，NAD+和NADH的轉化速度減慢且糖的消耗增加
10.下列關于酵母菌的敘述，錯誤的是( )
A.屬于兼性厭氧的真核生物
B.有氧和無氧條件下都能產生H2O
C.有氧和無氧條件下都能產生CO2
D.有氧呼吸時釋放的能量主要以熱能形式散失
參考答案
1.答案：C
解析：A、植物對綠光的利用率最低，因此用綠色的透明薄膜覆蓋大棚不利于植物對光能的吸收，A錯誤；
B、連續陰雨天時應適當降低溫度以抑制細胞呼吸，B錯誤；
C、合理使用農家肥能通過微生物的分解產生CO2和無機鹽，從而提高光合作用速率，提高蔬菜產量，C正確；
D、蔬菜應置于一定濕度的低氧環境下保鮮，D錯誤。
故選C。
2.答案：A
解析：A、為保持活性應將線粒體置于生理鹽水中保存，A錯誤;
B、向盛有線粒體的試管中注入丙酮酸，丙酮酸可以在線粒體中進行有(需)氧呼吸的第二、三階段，并消耗氧氣生成CO2，B正確;
C、向盛有細胞質基質的試管中注入葡萄糖，可能發生無(厭)氧呼吸過程，產生乳酸，C正確;
D、向盛有線粒體的試管中注入葡萄糖，由于葡萄糖的分解發生在細胞質基質中，線粒體不能利用葡萄糖，因此沒有氧氣的消耗，D正確。
3.答案：B
解析：保加利亞乳酸菌屬于原核生物，酵母菌屬于真核生物，A項正確；保加利亞乳酸菌、酵母菌發酵利用的是無氧呼吸，無氧呼吸過程中有機物沒有被徹底分解，B項錯誤；酵母菌發酵會產生酒精，酒精積累會抑制酵母菌、乳酸菌的生長，該種飲料的酒精含量較低與酵母菌、乳酸菌的酒精耐受力較低有關，C項正確；該種飲料發酵過程中需保持密閉，同時發酵時間長短受室內溫度的影響，D項正確。
4.答案：B
解析：分析題圖可知，甲中該細菌只在試管的上部繁殖，說明該細菌只進行有氧呼吸;乙中該細菌在試管的上部、中部、底部都繁殖，說明該細菌即進行有氧呼吸也進行無氧呼吸;丙中該細菌只在試管的底部繁殖，該細菌的呼吸方式應是無氧呼吸.若此時通入氧氣，甲試管中的細菌進行有氧呼吸，通入氧氣后有氧呼吸加快，細菌繁殖速度加快;乙試管中的細菌既可以進行有氧呼吸也可以進行無氧呼吸，通入氧氣后，有氧呼吸加快，細菌的繁殖速度加快;丙試管的細菌只進行無氧呼吸，有氧氣時無氧呼吸受抑制，細菌繁殖速度減慢，因此甲、乙、丙在通入氧氣后，細菌的繁殖速度分別是加快、加快、減慢。
5.答案：B
解析：糖酵解的終產物是丙酮酸，所以糖酵解過程是細胞呼吸的第一階段，在細胞質基質中進行，A正確；細胞不能合成必需氨基酸，B錯誤；氨基酸經過脫氨基作用可以生成尿素、二氧化碳和水，C正確；糖酵解產生的NADH可以將丙酮酸脫氫產生的乙醛還原為乙醇，D正確。
6.答案：C
解析：A、酵母菌是兼性厭氧型生物，也可進行有氧呼吸，在線粒體基質中產生CO2，A錯誤；
B、在釀酒的過程中，糖類即使未耗盡，酵母菌的發酵過程也會停止，原因可能是pH降低和酒精含量增多，對發酵起抑制作用，導致酵母菌發酵停止，B錯誤；
C、酒變酸是醋酸菌發酵的結果，墨塔釀酒反成醋的原因可能是：發酵裝置密封不嚴，導致醋酸菌混入發酵液中，由于果醋發酵的溫度高于果酒發酵溫度，故若適當升溫則醋味更濃，C正確；
D、用顯微鏡直接計數所統計的菌體是活菌體和死菌體的總和，統計的結果比實際數目偏多，D錯誤。
故選C。
7.答案：B
解析：A、水果和蔬菜應在低溫、低氧及一定濕度的環境中保存以延長貯存時間，A錯誤；B、利用酵母菌釀酒時、裝置內留有一定空間，這樣既有利于酵母菌的有氧呼吸，又有利于防止發酵旺盛時發酵液溢出，B正確；C、及時排澇可以為作物根部提供氧氣，避免根細胞進行無氧呼吸產生酒精導致爛根，C錯誤；D、溫室種植蔬菜，要提高產量，夜間應適當降低溫度，因為夜間降低溫度能減弱呼吸作用（而非停止），減少有機物的消耗，有利于有機物積累，D錯誤。
故選B。
8.答案：D
解析：A、葡萄糖不能直接進入線粒體被分解，需要先在細胞質基質中分解為丙酮酸，丙酮酸再進入線粒體被進一步分解，A錯誤；
B、人體細胞無氧呼吸第一階段是將葡萄糖分解為丙酮酸，釋放少量能量，生成少量ATP，第二階段是將丙酮酸轉化為乳酸，不釋放能量，B錯誤；
C、有氧呼吸第一階段葡萄糖分解，產生丙酮酸，釋放少量能量，第二階段丙酮酸和水徹底分解，產生CO2和NADH，釋放少量能量，第三階段NADH與O2結合生成水，此時會釋放大量能量，C錯誤；
D、人體細胞無氧呼吸不消耗O2、不產生CO2，因此雖然劇烈運動時，骨骼肌細胞既能進行有氧呼吸也能進行無氧呼吸，但分解葡萄糖產生的CO2量與消耗的O2量之比仍為1，D正確。
故選D。
9.答案：B
解析：A、糖酵解是葡萄糖分解產生丙酮酸的過程，該過程指有氧或無氧呼吸的第一階段，催化糖酵解系列反應的酶均存在于細胞質基質，A正確；
B、供氧充足的條件下進行有氧呼吸，有氧呼吸的第二階段是丙酮酸和水反應產生二氧化碳和NADH，故NADH不全來自于糖酵解過程，B錯誤；
C、供氧充足的條件下，ATP對糖酵解相關酶的活性有抑制作用，即細胞質基質中ATP/ADP增高對糖酵解速度有抑制作用，C正確；
D、供氧不足的條件下進行無氧呼吸為主，NAD+和NADH的轉化速度減慢且糖的消耗增加，D正確。
故選B。
10.答案：B
解析：A、酵母菌是真核生物，代謝類型是異養兼性厭氧性，A正確；
B、酵母菌只有在有氧條件下才產生水，B錯誤；
C、酵母菌在有氧呼吸第二階段丙酮酸和水反應，分解成二氧化碳和[H]，無氧條件下第二階段丙酮酸氧化分解成酒精和二氧化碳，C正確；
D、有氧呼吸時釋放的能量主要以熱能形式散失，少量轉移到ATP中，D正確。
故選B。

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