第3節

知識框架細胞呼吸的原理和應用探究酵母菌細胞呼吸的方式有氧呼吸無氧呼吸影響因素和應用考點1探究酵母菌細胞呼吸的方式酵母菌生物類型：代謝類型：單細胞真菌（原核生物）異養兼性厭氧型考點1探究酵母菌細胞呼吸的方式提出問題作出假設設計實驗進行實驗在有氧和無氧條件下酵母菌細胞呼吸產生的CO2的多少？在有氧和無氧條件下酵母菌細胞呼吸是否產生酒精？在有氧條件下產生的CO2比較多，無氧條件下還會產生酒精。自變量:因變量:有無氧氣CO2的多少、無關變量:酵母菌的用量、葡萄糖的用量、反應溫度時間等檢測指標:CO2的檢測溴麝香草酚藍溶液酒精的檢測：酸性重鉻酸鉀溶液（橙色→灰綠色）（變渾濁程度或時間）是否產生酒精澄清石灰水（由藍變綠再變黃所需時間）考點1探究酵母菌細胞呼吸的方式酵母菌培養液配制：取20g新鮮的食用酵母菌均分為兩份，分別放入錐形瓶A（500?mL）和錐形瓶B（500?mL）中，分別向兩瓶中注入240?mL質量分數為5%的葡萄糖溶液。

思考：（1）葡萄糖溶液為什么需要煮沸？為了滅菌，排除其他微生物的呼吸作用對實驗結果造成干擾。（2）葡萄糖溶液需要煮沸再冷卻后放入錐形瓶的原因是？防止高溫殺死酵母菌。除去溶液中的氧氣，避免對自變量的影響。考點1探究酵母菌細胞呼吸的方式甲裝置：將裝置甲連通橡皮球的目的：保證O2的充分供應通過含NaOH溶液的目的：去除空氣中的CO2，保證澄清石灰水變渾濁是酵母菌有氧呼吸產生的CO2所致考點1探究酵母菌細胞呼吸的方式乙裝置：B瓶應封口放置一段時間后，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶的目的：消耗完B瓶中的O2，確保通入澄清石灰水的CO2是無氧呼吸產生的。考點1探究酵母菌細胞呼吸的方式如何檢測是否有酒精產生？

各取2mL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0.5m溶有0.1g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。考點1探究酵母菌細胞呼吸的方式條件澄清石灰水/出現的時間重鉻酸鉀--濃硫酸溶液有氧無氧變混濁／快變混濁／慢出現灰綠色不變灰綠色實驗現象：溴麝香草酚藍由藍變綠再變黃的時間時間長時間短實驗結論：酵母菌在有氧和無氧條件下都進行細胞呼吸。在有氧條件下，酵母菌通過細胞呼吸產生大量CO2。在無氧條件下，酵母菌通過細胞呼吸產生酒精和少量CO2?？键c1探究酵母菌細胞呼吸的方式哪個是實驗組，哪個是對照組？考點1探究酵母菌細胞呼吸的方式科學方法—對比實驗

設置兩個或兩個以上的實驗組，通過對結果的比較分析，來探究某種因素對實驗對象的影響，這樣的實驗叫作對比實驗，也叫相互對照實驗。在本節課的探究活動中，要設置有氧和無氧兩種條件，探究酵母菌在不同氧氣條件下細胞呼吸的方式，這兩個實驗組的結果都是事先未知的，通過對比可以看出氧氣條件對細胞呼吸的影響。對比實驗也是科學探究中常用的方法之一。【典例】我國利用廢棄的秸稈作為原料生產出了生物乙醇，可作為普通汽油的良好替代品。其主要技術流程為：酶解—發酵—蒸餾—成品，其中酵母菌是發酵的主要菌種。生物興趣小組利用自制的水解液（含5%葡萄糖）培養酵母菌，探究其細胞呼吸的方式如圖所示。下列敘述正確的是（）A．對秸桿進行“酶解”所需的酶主要是葡萄糖酶B．乳酸菌可以代替酵母菌用于生物乙醇的生產C．該裝置可以探究酵母菌的需氧呼吸和厭氧呼吸D．可以用澄清的石灰水替代乙中的溴麝香草酚藍溶液D【典例】下列關于“探究酵母菌細胞呼吸的方式”實驗的敘述，正確的是（）A．選擇酵母菌作為實驗材料是因為酵母菌是自養、兼性厭氧型微生物，易于培養B．通過設置有氧（對照組）和無氧（實驗組）的對照，易于判斷酵母菌的細胞呼吸方式C．實驗的因變量是澄清石灰水是否變混濁和加入酸性重鉻酸鉀溶液后樣液的顏色變化D．根據溴麝香草酚藍溶液變黃的時間長短，可以檢測酵母菌培養液中CO2的產生情況D考點2有氧呼吸（1）概念：

細胞在

的參與下，通過多種

的催化作用，把葡萄糖等有機物

，產生

，釋放

，生成

的過程。氧酶徹底氧化分解二氧化碳和水大量能量大量ATP（2）主要場所：線粒體外膜內膜內膜向內腔折疊形成嵴基質含有與有氧呼吸有關的酶考點2有氧呼吸（3）過程：細胞質基質線粒體基質線粒體內膜C6H12O6酶酸(C3H4O3)+[H]2丙酮少量能量+H2O酶CO2+[H]2丙酮酸少量能量+O2酶H2O[H]大量能量考點2有氧呼吸（4）總反應式：C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶（5）特點①反應過程：

。②能量釋放：

。③能量轉化：

。溫和有機物中的能量逐步釋放大部分以熱能形式散失，剩余的儲存在ATP中考點2有氧呼吸（6）意義：使有機物中的能量逐步轉移到ATP中，逐步緩慢釋放能量，保證有機物中的能量得到最充分的利用且有利于維持細胞的相對穩定狀態?！镜淅烤€粒體是細胞的“動力車間”，細胞生命活動所需的能量大約95%來自線粒體。下圖是線粒體的結構模式圖，下列相關描述正確的是()A.①上的蛋白質種類和數量比②多B.葡萄糖在該細胞器中氧化分解為無機物，釋放大量能量C.③為線粒體基質，是[H]與O2反應生成H2O的場所D.心臟功能的維持需要消耗大量能量，因此心肌細胞中含有較多的線粒體D【典例】糖酵解是將葡萄糖降解為丙酮酸并伴隨著ATP生成的一系列化學反應，是有氧呼吸和無氧呼吸共有的途徑。研究發現，即使在氧濃度充足條件下，癌細胞的能量供應仍主要依賴糖酵解途徑，并產生大量乳酸。下列相關敘述正確的是（）A．糖酵解可為細胞生命活動提供大量的ATPB．有氧條件下葡萄糖在線粒體中徹底氧化為CO2和H2OC．在癌細胞中乳酸和CO2都在細胞質基質中產生D．與正常細胞相比，癌細胞需要消耗更多的糖維持生命活動D4．為驗證酵母菌細胞中線粒體對葡萄糖和丙酮酸的利用情況，現以從酵母菌細胞中分離得到的具有活性的線粒體為實驗材料進行如下實驗（除步驟二中加入物質不同外，其他條件相同且適宜）。組別步驟一步驟二步驟三1加入線粒體加入葡萄糖加入溴麝香草酚藍溶液，一段時間后觀察溶液顏色的變化情況2加入線粒體加入丙酮酸（1）從酵母菌細胞中分離得到線粒體的常用方法是什么？（2）請預測兩組實驗的結果，并簡述判斷理由（實驗結果中要寫出具體的顏色變化。

第1組溶液為藍色，第2組溶液顏色由藍變綠再變黃。第1組中由于葡萄糖不能進入線粒體被利用，所以無CO2生成；第2組丙酮酸可進入線粒體被利用，生成CO2。差速離心法。考點3

無氧呼吸（1）概念：細胞在沒有_____的參與下,葡萄糖等有機物_______________，釋放少量能量,生成少量ATP的過程。氧氣經過不完全分解（2）場所：細胞質基質考點3

無氧呼吸（3）無氧呼吸的類型和過程類型酒精發酵乳酸發酵過程第一階段

第二階段

實例

葡萄糖

丙酮酸＋[H]＋少量能量酶丙酮酸

酶、[H]2C2H5OH（酒精）+

2CO2丙酮酸

酶、[H]2C3H6O3（乳酸）大部分植物、酵母菌等高等動物、馬鈴薯塊莖、甜菜塊根、玉米胚、乳酸菌等考點3

無氧呼吸（4）總反應式：（5）能量轉化

大部分儲存在

中，部分以

形式散失，只有少部分儲存在

中。C6H12O62C2H5OH（酒精）＋2CO2＋少量能量酶C6H12O62C3H6O3（乳酸）＋少量能量酶酒精或乳酸熱能ATP【典例】水分是影響小麥生長的重要因素。隨著水淹時間的延長，小麥根細胞會進行無氧呼吸產生酒精，引起爛根等。下列相關敘述錯誤的是（）A．正常情況下，小麥進行有氧呼吸時，H2O中的氧原子會轉移到終產物CO2中B．隨著水淹時間的延長，小麥根細胞中的丙酮酸分解成酒精時伴隨少量ATP的生成C．隨著水淹時間的延長，根系吸收無機鹽的速率減慢D．長時間淹水，無氧呼吸產生的酒精含量升高，可能損傷線粒體的結構B【典例】人體在劇烈運動時，骨骼肌細胞會進行無氧呼吸產生大量的乳酸，乳酸可進入血液循環運輸至肝臟，在肝臟細胞中再次合成葡萄糖或糖原。下列敘述正確的是（）A．無氧呼吸時葡萄糖中的能量大部分以熱能形式散失B．人體產生的乳酸積累引起肌肉酸痛屬于非條件反射C．劇烈運動消耗大量的能量使體內ATP含量顯著下降D．肝功能障礙患者可能因乳酸堆積引發乳酸性酸中毒D2．無氧呼吸對生物體都有害嗎？

不是所有的無氧呼吸都對生物體有害。有的生物只能進行無氧呼吸，通過無氧呼吸獲得生命活動所需的能量。進行有氧呼吸的生物也可以進行短時間的無氧呼吸，但長時間進行無氧呼吸會對機體造成危害。

細胞呼吸能為生物體提供能量，還是生物代謝的樞紐。例如，在細胞呼吸過程中產生的中間產物，可轉化為甘油、氨基酸等非糖物質；非糖物質代謝形成的某些產物與細胞呼吸中間產物相同，這些物質可以進一步形成葡萄糖。蛋白質、糖類和脂質的代謝，都可以通過細胞呼吸過程聯系起來。細胞呼吸的概念及意義（1）概念：（2）意義：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，釋放出能量并生成ATP的過程。【典例】如圖表示萌發的小麥種子中可能發生的相關生理過程，a～e表示物質，①～④表示過程，有關敘述正確的是（）A．催化反應②④的酶都存在于細胞質基質B．物質c為[H]，只在有氧呼吸過程中產生C．圖中①②過程主要發生在線粒體，其中e為ATPD．①④③為有氧呼吸三個階段，a、d分別是丙酮酸和O2D【典例】如圖表示櫻桃的細胞呼吸過程，A～E表示物質，①～④表示過程。結合圖示回答問題：(1)圖1中A和C分別代表的物質是____________、____________，圖中有氧呼吸的完整過程包括________________（填序號）。圖中除過程________________（填序號）外，都可以為ATP合成提供能量。(2)若櫻桃保存不當，影響其口味，原因之一是櫻桃細胞進行無氧呼吸的影響所致。在此過程中，葡萄糖中化學能的去向是

。(3)過程①～④中，可在人體細胞中進行的是____________，能釋放出大量能量的是____________（填序號）。H2O[H]①③④②酒精中的能量、熱能、ATP中的化學能①③④④判斷細胞呼吸方式的三大依據（以葡萄糖為呼吸底物）判斷細胞呼吸方式的三大依據（以葡萄糖為呼吸底物）判斷細胞呼吸方式的三大依據（以葡萄糖為呼吸底物）有氧呼吸和產生酒精的無氧呼吸各物質間的關系比（以葡萄糖為呼吸底物）（1）有氧呼吸中葡萄糖∶O2∶CO2=1∶6∶6（2）無氧呼吸中葡萄糖∶CO2=1∶2（3）消耗等量的葡萄糖時，產生的CO2之比為無氧呼吸：有氧呼吸=1∶3（4）產生等量的CO2時，消耗的葡萄糖之比為無氧呼吸∶有氧呼吸=3∶1（5）消耗等量的葡萄糖時，有氧呼吸消耗的O2與有氧呼吸和無氧呼吸

產生CO2摩爾數之和的比=3∶4【典例】下圖表示某種植株的非綠色器官在不同氧濃度下，單位時間內02的吸收量和CO2的釋放量的變化。下列敘述正確的是（

）A.氧氣濃度為0時，該器官不進行呼吸作用B.氧氣濃度在10%以下時，該器官只進行無氧呼吸C.氧氣濃度在10%以上時，該器官只進行有氧呼吸D.保存該器官時，氧氣濃度越低越好C【典例】在科學研究中，生物的呼吸方式和呼吸底物可通過呼吸商（RQ）來推測，RQ是指單位時間內，生物進行呼吸作用釋放的CO2量與消耗的O2量的比值。某種微生物以葡萄糖為呼吸底物，測定其RQ值，結果如圖所示。下列敘述錯誤的是（）A．A點時，該微生物只進行無氧呼吸B．AB段，該微生物產生的酒精逐漸增多C．BC段，該微生物的無氧呼吸逐漸減弱D．C點后，該微生物只進行有氧呼吸A【典例】某同學以5%的葡萄糖培養液培養酵母菌，進行“探究酵母菌細胞呼吸方式”實驗，記錄的實驗結果如表所示。下列敘述正確的是（）A．可使用橙色的溴麝香草酚藍溶液檢測酒精B．在氧氣濃度為a時，酵母菌既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸C．在氧氣濃度為b時，酵母菌消耗5mmol葡萄糖D．在氧氣濃度為c時，由有氧呼吸產生的CO2占比3/5D氧氣濃度（%）abc產生CO2量（mmol）91215產生酒精量（mmol）966考點4影響因素和應用影響呼吸作用強度的因素有哪些？02濃度、溫度、CO2濃度、水分等考點4影響因素和應用1、O2濃度02是有氧呼吸的反應物，02促進有氧呼吸，抑制無氧呼吸通過降低02濃度來抑制細胞呼吸，減少有機物消耗，延長蔬菜、水果的保鮮時間考點4影響因素和應用2．溫度影響酶活性在零上低溫條件下儲存蔬菜、水果在大棚蔬菜的栽培過程中，適當增大晝夜溫差以減少有機物的消耗，提高產量考點4影響因素和應用3．CO2濃度CO