YOURLOGO第八講：細胞呼吸的原理和應用核心素養生命觀念通過學習細胞呼吸的過程，建立物質與能量觀科學思維影響細胞呼吸因素的分析，細胞呼吸類型的判斷及相關計算科學探究探究酵母菌細胞呼吸方式社會責任細胞呼吸在生產中的應用，關注生產與生活及人體健康細胞呼吸的方式及過程考點二CO2O2CO2O2CO2O2O2O2CO2CO2肺泡呼吸作用毛細血管O2呼吸呼吸：機體與環境之間O2和CO2交換的過程。呼吸和呼吸作用的區別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（cellrespiration）。細胞呼吸是否都需要氧氣呢？1.有氧呼吸主要場所是線粒體，而原核細胞在細胞質基質和細胞膜上進行(1)概念：是指細胞在氧的參與下，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。C6H12O62C3H4O3酶6CO24[H]能量少量ATP熱能能量少量ATP熱能酶6H2O20[H]12H2O6O2酶能量大量ATP熱能線粒體細胞質基質②①③123C6H12O6酶2C3H4O3+4[H]+少量能量酶6CO2+20[H]+少量能量2C3H4O3+6H2O酶12H2O+大量能量24[H]+6O2C質基質線基質線內膜C6H12O6+6H2O+6O2

6CO2+12H2O+大量能量酶反應式能量反應式能量反應式能量反應式能量葡…化學能→熱能，丙酮酸、[H]、ATP的化學能丙…化學能→熱能

，[H]、ATP的化學能[H]的化學能→熱能，ATP的化學能葡…化學能→熱能(多)，ATP的活躍化學能(少)（2.1）有氧呼吸過程中物質和能量的變化C6H12O6+6H2O+6O2

6CO2+12H2O+能量酶ⅠⅡⅢⅡⅢⅠⅡⅢ（2.3）有氧呼吸過程中元素轉移情況能量熱能可轉移的能量ADP＋PiATP977.28KJ2870kJ1mol葡萄糖（3）有氧呼吸與體外燃燒相比的特點：過程溫和、能量逐步釋放、并有一部分能量儲存在ATP中。（4）能量轉換葡萄糖中穩定的化學能轉化為ATP中活躍的化學能和熱能。能量轉換的效率：977.28/2870×100％=34％ATP：977.28/30.54=32（mol）P93這種方式保證有機物中的能量得到最充分的利用，主要表現在兩個方面：可以使有機物中的能量逐步地轉移到ATP中；能量緩慢有序地釋放，有利于維持細胞的相對穩定狀態。(1)概念:是指細胞在沒有氧氣的參與下,通過多種酶的催化作用,把葡萄糖等有機物分解成不徹底的氧化產物,釋放少量能量,生成少量ATP的過程。2.無氧呼吸:細胞質基質葡萄糖丙酮酸酶2C2H5OH+2CO22C3H6O3酶少量能量[H]熱能散失少量ATP酶(2)場所:過程1、無氧呼吸葡萄糖中的能量去向？2、最終有沒有[H]的積累？[H]與丙酮酸反應，轉化成酒精和CO2或者乳酸，最終不會有[H]的積累無氧呼吸中葡萄糖中能量大部分儲存在酒精和乳酸中，少部分釋放，而釋放的能量大部分以熱能形式散失，少部分生成ATPC6H12O62C2H5OH+

2CO2+能量（少量）酶①

酒精發酵實例：酵母菌、大多數高等植物實例：①人和動物細胞③乳酸菌②某些植物器官馬鈴薯塊莖、甜菜塊根、玉米胚②乳酸發酵C6H12O62C3H6O3（乳酸）+能量（少量）酶（3）無氧呼吸的反應式(4)不同生物無氧呼吸的產物不同,其直接原因是：根本原因是：催化反應的酶不同是控制酶合成的基因不同。2.無氧呼吸:12C6H12O6酶12C3H4O3

+4[H]+少量能量酶22CO2

+2C2H5OH2C3H4O3+4[H]C質基質總式C6H12O62CO2+2乙醇+少量能量酶反應式能量反應式能量反應式能量葡…化學能→熱能，丙酮酸、[H]、ATP的化學能C3H4O3、[H]的化學能→乙醇的化學能葡…化學能→乙醇化學能(多)、熱能(次)，ATP化學能(少)C質基質生物多數植物、酵母菌無氧呼吸過程中物質和能量的變化呼吸方式有氧呼吸無氧呼吸不同點場所線粒體（主）和細胞質基質細胞質基質氧氣參與需要不需要分解程度徹底氧化分解不徹底氧化分解產物CO2＋H2O乳酸或酒精＋CO2能量熱能（主）+ATP中的化學能乳酸/酒精中的化學能（主）＋熱能＋ATP中的化學能ATP生成階段一、二、三階段都產生第一階段相同點①第一階段的過程和場所完全相同②反應實質相同，都能氧化分解有機物，釋放能量4.細胞呼吸的意義：①為生物體提供能量

②生物體代謝的樞紐，為其他有機物的合成提供原料

（詳見P94)）。3.有氧呼吸和無氧呼吸的異同點:（2017全國卷）進入細菌體內的葡萄糖的主要作用是為生命活動提供能量，為其他有機物的合成提供原料

。（2019全國卷）丙酮酸可為該菌的生長提供能量和

合成其他物質的原料。1）有氧呼吸的場所并非只是線粒體：真核細胞有氧呼吸的場所是細胞質基質和線粒體；原核細胞無線粒體，有氧呼吸在細胞質中和細胞膜上進行。2）葡萄糖分子不能直接進入線粒體被分解，必須在細胞質基質中分解為丙酮酸才能進入線粒體被分解。3）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]。4）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。5）無氧呼吸有機物氧化分解不徹底，還有大量能量儲存在乳酸或者酒精中。6）CO2不是判斷有氧呼吸是否發生的標志7）不同生物無氧呼吸的產物不同，其直接原因在于催化反應的酶不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同。關于細胞呼吸的幾點說明無氧呼吸存在的意義進化學觀點（地球初始環境無氧）能量獲取觀點（某些生物只能營無氧呼吸生存）能量補充觀點（需氧型生物能量的短期補充）第一階段第二階段細胞質基質線粒體基質第三階段線粒體內膜(1)呼吸作用的實質是細胞內的有機物氧化分解,并儲存能量。(必修1P90正文)(

×

)(2)有氧呼吸第二、三階段所需的酶都分布在線粒體內膜的嵴上。(必修1P92正文)(

×

)(3)細胞呼吸過程中產生的[H]是還原型輔酶Ⅰ的簡化表示方法。(必修1P93“相關信息”)(

√

)(4)有氧呼吸中的能量是逐步釋放出來的,其中有相當一部分儲存在ATP中。(必修1P93正文)(

√

)(5)無氧呼吸只在第一階段釋放少量能量,生成少量ATP。(必修1P94正文)(

√

)(6)人體肌細胞無氧呼吸產生的乳酸,能在肝臟中再次轉化為葡萄糖。(必修1P94“相關信息”)(

√

)(7)細胞呼吸是生物體代謝的樞紐,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。(必修1P94正文)(

√

)(8)所有生物的生存,都離不開細胞呼吸釋放的能量。(必修1P94正文)(

√

)1.(多選)(2022·山東日照期末)北歐鯽魚能夠在冬季結冰的水下生活。北歐鯽魚在缺氧時將乳酸轉變為酒精(熔點為－114℃)，再將酒精經魚鰓排到水中，大大提高在嚴酷環境中的存活率。其細胞呼吸過程如下圖所示。下列相關敘述正確的是()A.過程①②③都發生在細胞質基質中，均能產生ATPB.該呼吸過程中，葡萄糖中的能量大部分以熱能形式散失C.基因的表達差異使北歐鯽魚肌細胞與其他細胞中催化呼吸作用的酶有所不同D.北歐鯽魚的上述過程避免體內乳酸堆積，排出的酒精延緩周圍水體結冰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)產生酒精的無氧呼吸中葡萄糖∶CO2∶酒精＝1∶2∶2(3)消耗等量的葡萄糖時，產生酒精的無氧呼吸與有氧呼吸產生的CO2摩爾數之比為1∶3(4)消耗等量的葡萄糖時，有氧呼吸消耗的O2摩爾數與有氧呼吸和產生酒精的無氧呼吸產生CO2摩爾數之和的比為3∶43．(2023·湖南長沙聯考)細胞呼吸的呼吸熵為細胞呼吸產生的CO2量與細胞呼吸消耗的O2量的比值?，F有一瓶酵母菌和葡萄糖的混合液，培養條件適宜。據此做出的相關分析錯誤的是()A．若測得酵母菌的呼吸熵為1，則混合液中的酵母菌只進行有氧呼吸B．若測得酵母菌的呼吸熵大于1，則混合液中的酵母菌同時進行有氧呼吸和無氧呼吸C．根據放出的氣體是否能使溴麝香草酚藍溶液由藍變綠再變黃，無法確定酵母菌的呼吸方式D．若測得CO2產生量為15mol，酒精的產生量為6mol，可推測有2/3的葡萄糖用于有氧呼吸探究酵母菌細胞呼吸的方式考點一①提出問題②作出假設③設計實驗④進行實驗⑤分析結果⑥表達與交流（酵母菌可以進行有氧呼吸和無氧呼吸嗎？）（酵母菌可以進行有氧呼吸和無氧呼吸）設計方案預期結果實驗思路？分別給酵母菌提供有氧和無氧的條件，一段時間后檢測其產物是否含酒精或二氧化碳無關變量:細胞呼吸的條件細胞呼吸的產物有氧無氧影響實驗結果的可變因素如溫度、酵母菌活性酒精、CO2自變量:因變量:因變量產生CO2的多少及是否生成酒精兩種呼吸方式及其產物探究酵母菌的呼吸方式探究酵母菌的呼吸方式1.實驗原理探究酵母菌的呼吸方式2.實驗材料酵母菌單細胞真菌，在有氧和無氧條件下都能生存，屬于兼性厭氧菌。產生二氧化碳和水產生酒精和二氧化碳有氧呼吸無氧呼吸探究酵母菌的呼吸方式3.實驗步驟(1)配制酵母菌培養液(酵母菌+葡萄糖溶液)。

加入瓶中的葡萄糖溶液需加熱并冷卻的目的分別是：a.加熱目的是

。b.冷卻目的是

。加熱以殺死其他微生物及除去溶解氧防止高溫殺死酵母菌無氧：橡皮塞、油封；

煮沸冷卻；

（還滅菌，防雜菌呼吸干擾結果）；無氧呼吸酵母菌培養液酵母菌培養液質量分數為10%的NaOH溶液澄清的石灰水澄清的石灰水AB如何在通入空氣中去除CO2？B瓶應封口放置一段時間后再連通澄清石灰水，為何？空氣有氧呼吸NaOH溶液可吸收空氣中的CO2。消耗瓶內的氧氣，造成無氧環境。(2)檢測CO2的產生,裝置如圖所示。3.實驗步驟(1)配制酵母菌培養液(酵母菌+葡萄糖溶液)。

(2)檢測CO2的產生,裝置如圖所示。提醒:澄清石灰水也可以換為溴麝香草酚藍溶液。

觀察兩組裝置中____________的變化。澄清石灰水探究酵母菌的呼吸方式(3)檢測酒精的產生

滴加0.5mL溶有0.1g重鉻酸鉀的濃硫酸溶液2mL酵母培養液的濾液輕輕震蕩，混合均勻。觀察顏色變化。橙色灰綠色探究酵母菌的呼吸方式源于必修1P91：由于

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溶液中的葡萄糖。葡萄糖也能與酸性重鉻酸鉀條件澄清石灰水的變化/出現變化的快慢重鉻酸鉀的濃硫酸溶液甲組(有氧)變混濁程度____/快無變化乙組(無氧)變混濁程度____/慢出現______色高低灰綠①酵母菌在有氧和無氧條件下都能進行細胞呼吸。②在有氧條件下進行細胞呼吸產生大量CO2，在無氧條件下進行細胞呼吸產生______________。酒精和CO24.實現現象及結論(1)實驗現象(2)實驗結論探究酵母菌的呼吸方式(1)酵母菌為兼性厭氧菌,既可進行有氧呼吸也可進行無氧呼吸,接空氣泵的乙端會進行有氧呼吸,產生大量CO2,實驗的自變量應為____________。

(2)石蠟或油膜密封玻璃容器的目的是_______________________,丙端進行無氧呼吸,產生少量CO2,實驗的因變量為________________________。(3)酵母菌和葡萄糖溶液、溫度等環境因素在該實驗中為無關變量。為了使乙端進行有氧呼吸,空氣泵進入的氣體應含有O2,實驗的因變量為____________,因此應先__________________。

O2的有無

將液體與空氣隔絕

CO2的多少

CO2的多少

除去CO21.酵母菌呼吸方式測定的實驗裝置分析:1．(2021·廣東卷，9改編)秸稈的纖維素經酶水解后可作為生產生物燃料乙醇的原料。生物興趣小組利用自制的纖維素水解液(含5%葡萄糖)培養酵母菌并探究其細胞呼吸(下圖)。下列敘述正確的是()A．培養開始時向甲瓶中加入重鉻酸鉀以便檢測乙醇生成B．乙瓶的溶液由藍色變成紅色，表明酵母菌已產生了CO2C．甲瓶中葡萄糖濃度越大，產生的乙醇越多D．實驗中增加甲瓶的酵母菌數量不能提高乙醇最大產量(1)探究裝置：2.“液滴移動法”探究細胞呼吸的方式欲確認某生物的細胞呼吸方式，應設置兩套實驗裝置，如圖所示(以發芽種子為例)。(2)結果與結論實驗現象結論裝置一液滴裝置二液滴不動不動不動右移左移右移左移不動左移左移只進行產生乳酸的無氧呼吸或種子已經死亡只進行產生酒精的無氧呼吸進行有氧呼吸和產生酒精的無氧呼吸只進行有氧呼吸或進行有氧呼吸和產生乳酸的無氧呼吸種子進行有氧呼吸時，底物中除糖類外還含有脂肪(3)誤差校正：為防止微生物呼吸對實驗結果的干擾，應對裝置滅菌、對材料消毒處理為防止氣壓、溫度等物理膨脹因素造成的影響，應設置對照實驗

將所測的生物材料滅活（如將種子煮熟），其他條件均不變如果實驗材料是綠色植物，整個裝置應遮光處理

排除植物光合作用對呼吸速率測定的干擾用脂肪或脂質含量高的如油料種子做該實驗，液滴移動更明顯

因為其消耗O2的量更大2.下面三個裝置可用于研究萌發種子的呼吸作用方式及其產物，有關分析不正確的是 (

)A．裝置甲可用于探究呼吸作用是否產生熱量B．裝置乙的有色液滴向左移動，說明種子萌發只進行有氧呼吸C．裝置丙可用于探究萌發的種子的呼吸作用是否產生二氧化碳D．三個裝置中的種子都必須進行消毒處理，都需要設置對照實驗B下面是探究酵母菌細胞呼吸方式的實驗裝置。(1)本實驗的自變量是什么？石蠟(油)的作用是什么？空氣泵進入乙的空氣有什么要求？提示自變量是氧氣的有無。石蠟(油)的作用是將液體與空氣隔絕?？諝獗眠M入乙的空氣應除去CO2。(2)實驗的因變量是什么？檢測的結果是什么？提示實驗的因變量是乙、丙中產生CO2的多少。檢測的結果是甲中石灰水變渾濁快，丁中石灰水變渾濁慢。(3)實驗的無關變量有哪些？提示實驗的無關變量有酵母菌活性和葡萄糖溶液濃度、溫度等因素。(1)檢測酵母菌培養過程中是否產生CO2,可判斷其呼吸方式。(必修1

P90“探究·實踐”)(

×

)(2)在酸性條件下,酒精會使重鉻酸鉀溶液由藍變綠再變黃。(必修1

P90“探究·實踐”)(

×

)(3)檢測CO2的產生除澄清石灰水外,還可以用溴麝香草酚藍溶液檢測。(必修1

P90“探究·實踐”)(

√

)(4)在探究酵母菌細胞呼吸方式的實驗中可依據澄清石灰水的渾濁程度判斷細胞呼吸的方式。(必修1

P90“探究·實踐”)(

√

)(5)在探究酵母菌細胞呼吸方式的實驗中可直接向酵母菌培養液中添加酸性的重鉻酸鉀溶液檢測酒精。(必修1

P90“探究·實踐”)(

×

)(6)對比實驗一般是兩個或兩個以上的實驗組與對照組相對比。(必修1

P92“科學方法”)(

×

)細胞呼吸的影響因素及應用考點三1.內部因素種類不同生長發育較低不同器官大于三.細胞呼吸的影響因素及應用影響因素原理應用O2濃度O2是有氧呼吸所必需的，且O2對無氧呼吸有抑制作用稻田定期排水，抑制無氧呼吸產生酒精，防止爛根死亡;作物栽培中，進行中耕松土，保證根的正常有氧呼吸；透氣紗布抑制厭氧菌無氧呼吸；溫度通過影響酶的活性進而影響細胞呼吸速率溫度呼吸速率低溫下儲藏水果、蔬菜、糧食，減少有機物消耗;溫室栽培中增大晝夜溫差，增加有機物積累2.外部因素三.細胞呼吸的影響因素及應用影響因素原理應用CO2濃度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5CO2（%）1.00.5101520O呼吸速率在水果、蔬菜保鮮中，增加CO2濃度(或充入N2)可抑制細胞呼吸,減少有機物消耗呼吸速率含水量水作為有氧呼吸的原料和環境因素影響細胞呼吸的速率糧食儲藏要求干燥,減少有機物消耗;干種子萌發前進行浸泡處理2.外部因素三.細胞呼吸的影響因素及應用CO2釋放量相對值O2（%）246810無氧呼吸有氧呼吸細胞呼吸如圖：表示蘋果儲藏過程中，隨著氧分壓的變化，CO2釋放量的曲線。OPQO點:Q點：OQ段：P點：只進行無氧呼吸只進行有氧呼吸既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸隨氧濃度的增加，無氧呼吸釋放的CO2總量總呼吸強度最弱，有機物的消耗最少三.細胞呼吸的影響因素及應用(1)制作面包和釀酒時都使用酵母菌，但兩過程中細胞呼吸的主要方式并不相同(

)(2)向盛有線粒體的試管中注入葡萄糖，降低溫度可降低其耗氧速率(

)(3)“正其行，通其風”主要為植物提供更多的O2以提高細胞呼吸效率(

)(4)密封塑料袋中儲藏的馬鈴薯塊莖會因無氧呼吸積累酒精而造成腐爛(

)(5)中耕松土能提高土壤養分的利用率，促進根系的生長(

)(6)儲藏水果、蔬菜時需要零上低溫，且氧氣含量越低越好(

)(7)不刷牙，乳酸桿菌等厭氧菌進行無氧呼吸后會產生酸性物質導致牙齒受到損壞(

)√×××√×√三.細胞呼吸的影響因素及應用1.(必修1

P95“思考·討論”拓展)水果、蔬菜和種子儲藏條件有何異同點?提示:水果、蔬菜和種子都需要在低溫、低氧、高CO2濃度條件下儲藏。但水果、蔬菜需要在適宜水分條件(一定濕度)下儲藏且需要零上低溫;種子需要在干燥條件下儲藏。2.(必修1

P95“思考·討論”拓展)包扎傷口時,選用透氣的消毒紗布或“創可貼”等敷料的優點是什么?提示:為傷口創造了透氣的環境,避免厭氧病菌的繁殖,從而有利于傷口的痊愈。(1)中耕松土、適時排水都是通過改善氧氣供應來促進作物根系的細胞呼吸。(必修1

P95正文)(

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)(2)破傷風芽孢桿菌易在被銹釘扎過的傷口深處繁殖,