資源簡介

5.3 細胞呼吸的原理和應用學案
【預習新知】
細胞呼吸的方式
1．實驗原理：酵母菌的新陳代謝類型是：__________________。
2．設計并進行實驗（實驗裝置如圖）
（1）配制酵母菌培養液。
①質量分數為10%的溶液的作用是：__________________。
②B瓶在實驗開始前先要放置一段時間，目的是__________________。
（2）檢測的產生，裝置如右圖所示
（3）檢測酒精的產生：自A、B中各取濾液分別注入編號為1、2的兩支試管中→分別滴加酸性__________________溶液→振蕩并觀察溶液中的顏色變化。
（4）實驗現象
甲、乙兩裝置中石灰水都變渾濁，但甲中渾濁程度__________________。（填高或低）
2號試管中溶液由__________________色，1號試管不變色。
（5）實驗結論:酵母菌在_________和___________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生大量的二氧化碳和水；在無氧條件下，酵母菌通過細胞呼吸產生酒精，還產生少量的二氧化碳。
有氧呼吸
一、對于絕大多數生物來說，有氧呼吸是細胞呼吸的主要方式，下圖是細胞內有氧呼吸的過程示意圖，結合該圖分析下面的問題：
1．線粒體
線粒體具有 層膜。[3] 向內腔折疊形成[2] ，大大增加膜的面積。線粒體內充滿了液態的[4] ，線粒體的 中含有許多種與有關的酶。
2．結合圖解，對有氧呼吸的三個階段進行歸納，完成下表。
階段 場所 反應物 產物 釋放能量
第一階段
第二階段
第三階段
3.有氧呼吸過程中各元素的來源和去路
(1)CO2是在第二階段產生的，是由丙酮酸和水反應生成的，場所是線粒體基質。
(2)O2參與了第三階段，[H]和O2結合生成水，所以細胞呼吸產生的水中的氧來自O2，場所是線粒體內膜。
(3)有氧呼吸過程中的反應物和生成物中都有水，反應物中的水用于第二階段和丙酮酸反應，生成物中的水是有氧呼吸第三階段[H]和O2結合生成的。
無氧呼吸
一、過程
階段 場所 反應物 生成物 放能情況
第一階段 細胞質基質 葡萄糖 丙酮酸、[H]
第二階段 細胞質基質 丙酮酸 無
二、無氧呼吸兩種形式的總反應式
產生乳酸： 。
產生酒精： 。
細胞呼吸原理的應用
1.有氧呼吸原理的應用
（1）利用淀粉、 或谷氨酸棒狀桿菌可以生產食醋或味精。
（2）提倡慢跑等有氧運動使細胞進行 ，避免肌細胞產生大量 。
（3）及時松土有利于 。
（4）稻田定期排水有利于根系 ，防止幼根變黑、腐爛。
2.無氧呼吸原理的應用
（1）利用糧食通過 發酵可以生產各種酒。
（2）包扎傷口應選用 的敷料。
（3）破傷風芽孢桿菌可通過 進行大量繁殖，皮膚破損較深時，需清理傷口、注射破傷風抗毒血清等。
【鞏固訓練】
1.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
2.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
3.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
4.人體在不同運動強度下的呼吸方式有差別，下圖為人體血液中乳酸相對含量與運動強度的關系曲線（假設細胞呼吸底物均為葡萄糖），下列敘述正確的是( )
A.ab段細胞只進行需氧呼吸，bc段只進行厭氧呼吸
B.細胞呼吸產生CO 與消耗O 的比值ab段小于bc段
C.ab段骨骼肌細胞對葡萄糖中能量的利用率低于bc段
D.bc段骨骼肌細胞產生CO 場所只有線粒體
5.人體細胞有時會處于低氧環境。適度低氧下細胞可正常存活，嚴重低氧可導致細胞死亡。研究者以PC12細胞系為材料，研究了低氧影響細胞存活的機制。下圖甲表示用不同濃度的O2處理PC12細胞，24h后檢測到的線粒體自噬水平，圖乙表示用線粒體自噬抑制劑3-MA處理PC12細胞，一定時間后檢測到的細胞活性氧含量。下列說法錯誤的是( )
A.嚴重低氧可導致細胞死亡，是因為低氧時線粒體自噬水解的概率高
B.低氧時線粒體可能會產生較多損傷大分子和細胞器的活性氧
C.損傷的線粒體可通過線粒體自噬途徑，被細胞中的溶酶體降解
D.圖甲和乙結果表明，適度低氧可激活線粒體自噬來清除活性氧
6.實驗小組設計的“探究酵母菌細胞呼吸的方式”實驗裝置如圖所示。下列有關敘述錯誤的是( )
A.設置錐形瓶A的目的是防止外界CO2的干擾
B.澄清的石灰水可以換成溴麝香草酚藍溶液
C.C瓶的澄清石灰水變渾濁的程度高于E瓶的
D.可適當縮短實驗時間以便用酸性重鉻酸鉀進行檢測
7.細胞呼吸的原理可用于指導生產和生活實際。下列相關敘述錯誤的是( )
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，有利于蔬菜增產
8.能無限制增殖的癌細胞即使在氧氣供應充足的條件下也主要依賴無氧呼吸產生ATP，這種現象稱為“瓦堡效應”。下列說法錯誤的是( )
A.癌細胞呼吸作用過程中丙酮酸主要在細胞質基質中被利用
B.消耗等量的葡萄糖，癌細胞呼吸作用產生的[H]比正常細胞少
C.癌細胞中，丙酮酸轉化為乳酸的過程只能生成少量ATP
D.“瓦堡效應”導致消耗能量較多的癌細胞需要大量吸收葡萄糖
9.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
10.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
參考答案
1.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。
2.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。
3.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。
4.答案：D
解析：A、bc段無氧呼吸增強，但細胞還是以有氧呼吸為主，A錯誤；
B、B.ab段細胞呼吸產生的二氧化碳與消耗氧氣的比值等于1，bc段細胞呼吸產生的二氧化碳與消耗氧氣的比值等于1（人無氧呼吸不產生二氧化碳），B錯誤；
C、ab段骨骼肌細胞對葡萄糖中能量的利用率高于bc段，C錯誤；
D、人體細胞進行厭氧呼吸既不消耗O2，也不產生CO2，所以b、c運動強度下，細胞呼吸產生CO2是需氧呼吸第二階段，場所只有線粒體，D正確。
故選D。
5.答案：A
解析：
6.答案：D
解析：由于葡萄糖能與酸性重鉻酸鉀反應發生顏色變化，因此應將酵母菌的培養時間適當延長以耗盡培養液中的葡萄糖，D項符合題意。
7.答案：B
8.答案：C
解析：A、由題干信息和分析可知，癌細胞主要進行無氧呼吸，故丙酮酸主要在細胞質基質中被利用，A正確；
B、由分析可知，無氧呼吸只有第一階段產生少量的NADH，而有氧呼吸的第一階段和第二階段都能產生NADH，故消耗等量的葡萄糖，癌細胞呼吸作用（主要進行無氧呼吸）產生的NADH比正常細胞(主要進行有氧呼吸）少，B正確；
C、無氧呼吸只在第一階段產生少量ATP，癌細胞中進行無氧呼吸時，第二階段由丙酮酸轉化為乳酸的過程不會生成ATP，C錯誤；
D、由于葡萄糖無氧呼吸時只能釋放少量的能量，故“瓦堡效應”導致癌細胞需要吸收大量的葡萄糖來為生命活動供能，D正確。
故選：C。
9.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。
10.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。

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