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第五章 细胞的能量供应和利用
第三节 细胞呼吸的原理和应用
一 细胞呼吸的方式与有氧呼吸
【学习目标】
1.通过探究活动，掌握酵母菌细胞的呼吸方式，并在探究的过程中理解细胞呼吸的概念。
2.掌握有氧呼吸的过程
【基础梳理】
一、细胞呼吸的方式
1.细胞呼吸的概念
(1)物质变化：有机物氧化分解，生成 。
(2)能量变化：释放出能量并生成 。
2.细胞呼吸的类型
根据 ，可分为两种类型： 和 。
3.探究酵母菌细胞呼吸的方式
（1）酵母菌的代谢类型：在有氧和无氧的条件下都能生存，属于 。
（2）细胞呼吸方式的判断：在有氧和无氧条件下，细胞呼吸的 不同，以此来确定酵母菌细胞呼吸的方式。
2.实验装置
3.产物检测
试剂 实验现象
CO2 澄清石灰水 变 （根据石灰水的混浊程度，可检测CO2的产生情况）
溴麝香草酚蓝溶液 （根据溴麝香草酚蓝溶液变成黄色的时间长短，可检测CO2的产生情况）
酒精 重铬酸钾溶液（酸性条件）
4.实验结论
（1）酵母菌在 和 条件下都能进行细胞呼吸。
（2）在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量二氧化碳和 。
（3）在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精，还产生少量的 。
二、有氧呼吸
1．有氧呼吸概念
(1)场所： 。
(2)条件： 参与、 催化。
(3)物质变化
①反应物： 等有机物。
②产物： 。
(4)能量变化：释放能量并生成大量 。
2.线粒体的结构和功能
（1）线粒体增大膜面积的方式和意义：内膜的某些部位向内腔折叠形成 ，增大有氧呼吸酶的 。
（2）有氧呼吸的酶分布在： 。
（3）线粒体的功能：进行 的主要场所。
3.有氧呼吸过程
第一阶段 第二阶段 第三阶段
场所 细胞质基质 线粒体内膜
反应物 葡萄糖 丙酮酸、水 [H]、O2
生成物 丙酮酸、[H]、ATP CO2、[H]、 H2O、ATP
能量 能量 能量 能量
4.反应总式： 。
5.同有机物在生物体外的燃烧相比，有氧呼吸具有不同的特点：有氧呼吸过程 ；有机物中的能量经过一系列的化学反应逐步释放；这些能量有相当一部分储存在 中。
【拓展延伸】
有氧呼吸
1.有氧呼吸过程中各元素的去向和来源：
2.有氧呼吸能量释放特点。
（1）有氧呼吸是在温和条件下进行的。
（2）有机物中的能量是逐步释放的。
（3）1mol葡萄糖彻底氧化分解以后，只有1161kJ左右的能量转移至ATP中，其余以热能形式散失。
【课堂练习】
1.人体进行有氧呼吸的场所是( )
A.肺泡 B.细胞质基质 C.线粒体 D.细胞质基质和线粒体
2.将适量干酵母与蒸馏水混合使其活化，将活化的酵母菌细胞与适宜浓度的葡萄糖溶液混匀后均分，进行如下实验，一段时候后观察到有色液滴向左移动了。下列有关该实验条件下酵母菌呼吸方式的判断，正确的是( )
A.只进行有氧呼吸 B.只进行无氧呼吸
C.既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸 D.以上都有可能
3.如图是真核细胞有氧呼吸的基本过程。下列说法正确的是( )
A.过程①和②发生的场所是细胞质基质 B.在氧气充足的条件下才能进行过程①
C.②过程产生的ATP比过程④多 D.图中的[H]在线粒体内膜被消耗
4.某小组欲探究酵母菌细胞呼吸方式，提供的实验装置如下图。下列相关叙述错误的是( )
A. 有氧条件下的装置是③①②
B. 无氧条件下的装置是④②
C. 可通过观察澄清石灰水是否变浑浊来判断呼吸方式
D. 本实验还可用溴麝香草酚蓝水溶液作为检测试剂
5.下列有关探究酵母菌细胞呼吸方式的实验叙述，不正确的是( )
A.实验中可将澄清石灰水溶液换成溴麝香草酚蓝水溶液以检测CO2产生情况
B.在探究有氧呼吸的实验过程中，泵入的空气应去除CO2
C.实验中需控制的无关变量有温度、pH、培养液浓度等
D.可通过观察澄清石灰水是否变浑浊来判断酵母菌的呼吸方式
6.下图是探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置，请分析回答下面的问题：
(1)甲组装置中NaOH溶液的作用是______________，写出A中的酵母菌呼吸方式的反应式_____________。
(2)为了使实验更准确，装置乙中应让装有石灰水的锥形瓶_________(填“立刻与B连接”或“先静置一会再与B连接”)，装置连接好一分钟后才观察到有气泡冒出，此时酵母菌的呼吸方式可能为_________。
(3)将酵母菌培养液进行离心处理，把沉淀的酵母菌破碎后，再次离心处理为只含有酵母菌细胞质基质的上清液和只含有酵母菌细胞器的沉淀物两部分，与未离心处理过的酵母菌培养液分别放入甲、乙、丙3支试管中，并向3支试管内同时滴入等量、等浓度的葡萄糖溶液。在无氧条件下，甲试管内的产物是_________；在有氧条件下，若使乙试管内产生CO2和H2O，应改变的条件是______________；在氧气充足条件下，丙试管内的产物是CO2和H2O。
【答案以及解析】
1.答案：D
解析：真核细胞中进行有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体,人体细胞为真核细胞;答案选D。
2.答案：D
解析：（1）若是方式为只进行有氧呼吸，左侧装置内由于氧气减少，气体总量减少，而右侧装置内气体总量基本不变，有色液滴向左移动；
（2）若是方式为只进行无氧呼吸，左侧装置内气体总量基本不变，而右侧装置内由于不断产生二氧化碳，气体总量在增加，有色液滴向左移动；
（3）若是方式为既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，左侧装置内由于氧气减少，气体总量减少，而右侧装置内由于二氧化碳增多，气体总量增多，有色液滴向左移动。
综上所述，以上都有可能。故选：D。
3.答案：D
解析：本题考查有氧呼吸的过程。①为呼吸作用第一阶段，反应物为葡萄糖，生成物为丙酮酸和[H]，释放少量能量；②为有氧呼吸第二阶段，反应物为丙酮酸和水，生成二氧化碳和[H]，释放少量能量。①发生在细胞质基质，②发生在线粒体基质，A错误；有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段相同，故有氧、无氧均可进行过程①，B错误；②为有氧呼吸第二阶段，产生少量的ATP，④为有氧呼吸的第三阶段，产生ATP最多，C错误；图中的[H]在线粒体内膜与O2结合生成H2O，D正确。
4.答案：C
解析：A、有氧条件下的装置是③①②，通入酵母菌培养液中的空气除去了二氧化碳，A正确；
B、无氧条件下的装置是④②，④密封后一段时间再通入②，以消耗其中的氧气，B正确；
C、酵母菌在有氧条件和无氧条件下均可以产生二氧化碳，不能通过观察澄清石灰水是否变浑浊来判断呼吸方式，C错误；
D、本实验还可用溴麝香草酚蓝水溶液作为检测试剂，根据溶液变色所需时间长短判断产生二氧化碳的多少，D正确。
故选C。
5.答案：D
解析：澄清石灰水溶液和溴麝香草酚蓝水溶液均可以检测CO2产生情况；在探究有氧呼吸的实验过程中，泵入的空气应去除CO2，以免影响实验结果；实验中需控制的无关变量有温度、pH、培养液浓度等；酵母菌无氧呼吸和有氧呼吸均产生CO2，应通过澄清石灰水变浑浊的快慢来判断酵母菌的呼吸方式，D项错误。
6.答案：(1) 吸收空气中的二氧化碳,排除其对实验结果的干扰；C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O
(2) 能量先静置一会再与B连接；有氧呼吸和无氧呼吸
(3)酒精和CO2；将葡萄糖溶液改成丙酮酸溶液
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