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第5章 第3节 细胞呼吸
自主梳理
1．细胞呼吸：是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成 ，释放能量并生成 的过程。
2．分类：根据是否有 参与，细胞呼吸可分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。
3．探究酵母菌细胞呼吸的方式
①酵母菌在有氧和无氧条件下都能生存，属于 菌。
②检测酵母菌在细胞呼吸中是否产生CO2可使用 或溴麝香草酚蓝，其中后者颜色变化过程为由蓝变 再变 。
③检测是否产生酒精可使用橙色的 溶液，其在酸性条件下与酒精发生反应，变为 。
[互动探究]　现在地球上绝大多数生物的呼吸方式以哪种为主？为什么？
要点归纳
感悟拓展
实验中的关键步骤
(1)将装置(甲)连通橡皮球，让空气间断而持续地依次通过3个锥形瓶，既保证O2的充分供应，又使进入A瓶的空气先经过NaOH的锥形瓶，洗除空气中的CO2，保证第三个锥形瓶的澄清石灰水变浑浊是由酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。
(2)B瓶应封口放置一段时间，待酵母菌将B瓶中的氧消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水。
典例导悟
1.在检验酵母菌细胞呼吸产物时，常用到一些特殊的颜色反应，下列描述不正确的是(　　)
A．二氧化碳使澄清的石灰水变浑浊
B．二氧化碳可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄
C．乙醇在碱性条件下能与灰绿色的重铬酸钾溶液反应变成橙色
D．乙醇在酸性条件下能与橙色的重铬酸钾溶液反应变成灰绿色
2.在一个普通的锥形瓶中，加入含有酵母菌的葡萄糖溶液，如图所示，则下列有关坐标中，正确的是(　　)
A．①②④　 B．①③④ C．②③④ D．①②④
一、有氧呼吸
1．反应式： 。
2．过程
第一阶段 第二阶段 第三阶段
场所 线粒体基质
反应物 葡萄糖 [H]、O2
生成物 丙酮酸、[H]、ATP CO2、[H]、ATP
能量 少量 少量 大量
二、无氧呼吸
1．反应式
①分解成酒精的反应式为： 。
②转化成乳酸的反应式为： 。
2．过程：第一阶段与有氧呼吸第一阶段完全相同。第二阶段的产物是
。其全过程都在 中进行。
[互动探究]　1.参与有氧呼吸的酶分布场所有哪些？
2．有氧呼吸第一、二阶段的相同点有哪些？
3．呼吸作用分阶段进行有什么意义？
要点归纳
1．有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解
2．有氧呼吸和无氧呼吸的比较
类型 有氧呼吸 无氧呼吸
必需条件 氧和酶
场所 细胞质基质(①和②两阶段)
物质变化
能量释放 产生大量能量 产生少量能量
特点 有机物没彻底分解，能量没完全释放
联系 ①第一阶段完全相同 ②实质相同：分解有机物，释放能量
3.过程分析
(1)无氧呼吸的第二阶段是第一阶段产生的[H]将丙酮酸还原为 或
的过程。
(2)有氧呼吸H2O即是反应物，又是生成物，且H2O中的氧全部来自于O2。
(3)有氧呼吸的三个阶段共同的产物是ATP，无氧呼吸只在第一阶段产生ATP。
感悟拓展
1．不同生物无氧呼吸的产物不同，其原因在于催化反应的酶不同。
2．原核生物无线粒体，有些原核生物(如硝化细菌、蓝藻)仍可进行有氧呼吸。
3．只能进行无氧呼吸的真核生物(如蛔虫)，其细胞内无线粒体。
典例导悟
3.下列有关呼吸作用的叙述中，错误的是 (　　)
A．蛔虫进行无氧呼吸 B．哺乳动物的红细胞只能进行无氧呼吸
C．长跑时，人体产生的CO2是有氧呼吸和无氧呼吸的共同产物
D．发酵和无氧呼吸并不是同一概念
4.让一只白鼠吸入有放射性的18O2，该白鼠体内最先出现含18O的化合物是(　　)
A．二氧化碳　 B．水 C．丙酮酸 D．乳酸
自主梳理
1．ATP产生速率与O2供给量之间的关系 2．酵母菌细胞呼吸类型的判断
3．影响细胞呼吸的环境因素及其在实践中的应用
(1)呼吸速率与温度的关系(2)呼吸速率与O2浓度关系 (3)呼吸速率与含水量关系
感悟拓展 1．种子、蔬菜和水果在储藏时都应在低温、低氧条件下，不同的是种子还应保持干燥，而蔬菜和水果应保持一定湿度。低温以不破坏植物组织为标准，一般为零上低温。
2．不同种类的植物呼吸速率不同；同一植物不同器官呼吸速率不同；同一植物不同的生长发育时期呼吸速率不同。
3．高等动物和人无氧呼吸的产物是C3H6O3(乳酸)，不产生CO2。
典例导悟
5.制作啤酒的工艺流程实际上是应用酵母菌的细胞呼吸，将小麦和酵母菌放入发酵罐，之后进行怎样处理方能制造出大量的啤酒 (　　)
A．马上密闭，保持30～40℃的温度 B．一直通风，不密闭，保持30～40℃
C．先通风后密闭，保持60℃以上 D．选通风后密闭，保持30～40℃
6.将酵母菌由供氧条件转变为厌氧条件培养，下列过程中加快的一组是(　　)
A．葡萄糖的利用 B．二氧化碳的放出 C．ATP的形成 D．丙酮酸的氧化
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- 1 -考点一 CO2或其他产物 ATP 氧 兼性厌氧型 澄清石灰水 绿 黄
重铬酸钾 灰绿色
[提示]　有氧呼吸。因为细胞呼吸的目的是为细胞生命活动提供能量，有氧呼吸比无氧呼吸放能效率高得多，所以有氧呼吸得到较大发展，成为主要方式。
1答案　C 2答案　B
考点二 C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量 细胞质基质 线粒体内膜 丙酮酸、H2O H2O、ATP
C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋少量能量 C6H12O62C3H6O3＋少量能量 酒精和CO2或乳酸 细胞质基质
[提示]　1.细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。
2．都产生[H]和释放少量能量，都不需要氧的参与。
3．可使能量逐步释放，对保持生物体的体温稳定有重要意义。
不需氧，但必须有酶催化 细胞质基质(①阶段)线粒体(②和③阶段)
有机物彻底分解，能量完全释放
C2H5OH和CO2或乳酸
解析　各种生物在长期的进化过程中，其呼吸作用方式也与生存环境产生了适应。蛔虫由于生活在人的消化道内，消化道内缺氧，故只能进行无氧呼吸；哺乳动物成熟的红细胞由于无细胞器，也只能进行无氧呼吸；高等动物的无氧呼吸产物是乳酸，不产生酒精无CO2生成；无氧呼吸对于微生物习惯上叫发酵，对于高等动物叫糖酵解，对于植物就叫无氧呼吸，但在工业发酵中，发酵的概念得到扩充，也可指代有氧发酵。答案　C
答案　B
解析　白鼠从外界吸入氧(18O2)是用来参与体内能源物质(如C6H12O6)的氧化分解过程(即有氧呼吸)，根据有氧呼吸第三阶段的变化可知，氧气中的氧元素(18O)全部与[H]结合生成了水(H18O)。
考点三
1(1)A点表示在无氧条件下，细胞可进行无氧呼吸分解有机物，产生少量ATP。
(2)AB段表示随O2供应量增多，有氧呼吸明显加强，通过有氧呼吸分解有机物释放的能量增多，ATP的产生速率随之增加。
(3)BC段表示O2供应量超过一定范围后，ATP的产生速率不再加快，此时的限制因素可能是酶、ADP、磷酸等。
2(1)若只产生CO2，不消耗O2，则只进行无氧呼吸(图中A点)。
(2)若产生CO2的物质的量比吸收O2的物质的量多，则两种呼吸同时存在(图中AC段)。
(3)若产生CO2的物质的量与吸收O2的物质的量相等，则只进行有氧呼吸(图中C点以后)。
(4)B点表示无氧呼吸与有氧呼吸速率相等(用CO2释放量表示)，此时CO2的总释放量最低。D点表示O2浓度超过一定值(10%)以上时，无氧呼吸消失，细胞只进行有氧呼吸。
3(1)①最适温度时，细胞呼吸最强，超过最适温度呼吸酶活性降低，甚至变性失活，细胞呼吸受抑制；低于最适温度酶活性下降，细胞呼吸受抑制。
②生产上常利用这一原理在低温下贮存蔬菜、水果，在大棚蔬菜的栽培过程中，夜间适当降低温度，降低细胞呼吸，减少有机物的消耗，提高产量。
(2)①O2浓度低时，无氧呼吸占优势；随O2浓度增大，无氧呼吸逐渐被抑制，有氧呼吸不断加强；但当O2浓度达到一定值后，随O2浓度增大，有氧呼吸不再加强(受呼吸酶数量等因素的限制)。
②生产上常利用适当降低氧气浓度等能够抑制细胞呼吸、减少有机物消耗的原理来延长蔬菜、水果的保鲜时间，中耕松土增加根的有氧呼吸；在医疗上选用透气的消毒纱布或松软的“创可贴”包扎伤口，可抑制厌氧病原菌的繁殖。
(3)①在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，随含水量的减少而减慢。
②在作物种子储藏时，将种子风干，以减弱细胞呼吸，减少有机物的消耗。
答案　D
解析　将酵母菌放入发酵罐以后，先通风，此时酵母菌进行有氧呼吸，代谢旺盛，酵母菌进行出芽生殖而大量繁殖，待酵母菌数量相当多时再密闭，利用酵母菌发酵原理，用小麦发酵产生酒精。30～40℃温度范围内，酵母菌酶的活性最高。
答案　A
解析　酵母菌是一种兼性厌氧型生物。有氧呼吸是一种高效的呼吸方式，将葡萄糖彻底氧化分解，释放出大量的能量供给生命活动需要，而酵母菌无氧呼吸将葡萄糖分解为酒精和二氧化碳，释放出少量的能量，因此，酵母菌必须大量分解葡萄糖才能满足生命活动的需求。

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