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(共54张PPT)
第8讲
细胞呼吸的原理和应用
01
目录
02
细胞呼吸的方式及过程
探究酵母菌细胞呼吸的方式
细胞呼吸的影响因素及应用
03
考点一
探究酵母菌细胞呼吸的方式
酵母菌的细胞呼吸
1.实验原理
有氧
无氧
H2O
CO2
CO2
酒精
澄清石灰水
检测是否生成
溴色香草酚蓝水溶液
变
浑浊
蓝→绿→黄
检测CO2产生量
变浑浊的程度
变黄色的时间长短
酸性
重铬酸钾
橙色→灰绿色
2.实验设计思路——对比实验
3.实验步骤　
使用前需煮沸，目的是灭菌，排除其他微生物呼吸作用的干扰。
(1)配制酵母菌培养液(酵母菌＋葡萄糖溶液)
(2)检测CO2的产生，装置如图所示
去除空气中的CO2
密封放置一段时间耗尽氧气
取一部分出来加入酸性重铬酸钾
(3)检测酒精的产生
自A、B瓶中各取2 mL酵母菌培养液的滤液，分别注入编号为1、2的两支干净的试管中→分别滴加0.5 mL溶有0.1 g__________的浓硫酸溶液→振荡并观察溶液的颜色变化。
重铬酸钾
提醒　葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，因此，应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。
4.实验现象
条件 澄清石灰水的变化/出现变化的快慢 重铬酸钾的浓硫酸溶液
甲组(有氧) 变浑浊程度____/快 无变化
乙组(无氧) 变浑浊程度____/慢 出现______色
5.实验结论
(1)酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。
(2)在有氧条件下产生大量CO2，在无氧条件下进行细胞呼吸产生______________。
酒精和CO2
高
低
灰绿
1.“液滴移动法”探究细胞呼吸的方式
(1)探究装置：欲确认某生物的细胞呼吸方式，应设置两套实验装置，如图所示(以发芽种子为例)。
(2)结果与结论
实验现象 结论
装置一 液滴 装置二 液滴
不动 不动 只进行产生乳酸的无氧呼吸或种子已经死亡
不动 右移 只进行产生酒精的无氧呼吸
左移 右移 进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸
左移 不动 只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸
左移 左移 种子进行有氧呼吸时，底物中除糖类外还含有脂肪
(3)误差校正：
为使实验结果精确，除减少无关变量的干扰外，还应设置对照装置三。装置三与装置二相比，不同点是用“煮熟的种子”代替“发芽种子”，其余均相同。
①为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应将装置进行灭菌、所测种子进行消毒处理。
②若选用绿色植物作实验材料，测定细胞呼吸速率，需将整个装置进行遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。　　　
【考点速览 诊断】
(1)“杏花村酒”的酿制，酵母菌只进行无氧呼吸。( )
提示　先进行有氧呼吸，后进行无氧呼吸。
(2)酵母菌在无氧呼吸的过程中无丙酮酸产生。( )
提示　酵母菌无氧呼吸的第一个阶段与有氧呼吸的第一个阶段完全相同，都有丙酮酸产生。
(3)无氧条件下酵母菌能存活但不能大量繁殖。( )
(4)酵母菌在有氧和无氧条件下都能产生CO2。( )
×
×
√
√
(1)本实验的自变量是什么？石蜡(油)的作用是什么？空气泵进入乙的空气有什么要求？
(2)实验的因变量是什么？检测的结果是什么？
(3)实验的无关变量有哪些？
【情境推理·探究】
下面是探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置。
(1)本实验的自变量是什么？石蜡(油)的作用是什么？空气泵进入乙的空气有什么要求？_____________________________________________________________
________________________
(2)实验的因变量是什么？检测的结果是什么？
_______________________________________________________________
________________________________________________________________
(3)实验的无关变量有哪些？
__________________________________________________________
自变量是氧气的有无。石蜡(油)的作用是将液体与空气隔绝。空气泵进入乙的空气应除去CO2。
实验的因变量是乙、丙中产生CO2的多少。检测的结果是甲中石灰水变浑浊快，丁中石灰水变浑浊慢。
实验的无关变量有酵母菌活性和葡萄糖溶液浓度、温度等因素。
D
1.(2021·广东卷，9改编)秸秆的纤维素经酶水解后可作为生产生物燃料乙醇的原料。生物兴趣小组利用自制的纤维素水解液(含5%葡萄糖)培养酵母菌并探究其细胞呼吸(下图)。下列叙述正确的是(　　)
A.培养开始时向甲瓶中加入重铬酸钾以便
检测乙醇生成
B.乙瓶的溶液由蓝色变成红色，表明酵母菌已
产生了CO2
C.甲瓶中葡萄糖浓度越大，产生的乙醇越多
D.实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量
C
2.(2023·武汉质检)下列关于探究酵母菌细胞呼吸方式实验的叙述，正确的是 (　　)
A.选择酵母菌为实验材料是因为酵母菌是自养、兼性厌氧型微生物，易于培养
B.通过设置有氧(对照组)和无氧(实验组)的对照，易于判断酵母菌的呼吸方式
C.将进气管、排气管与锥形瓶连接后需要进行气密性检查，确保不漏气
D.实验的因变量是澄清石灰水是否变浑浊和加入酸性重铬酸钾溶液后样液的颜色变化
1.(2021·全国甲卷，2)某同学将酵母菌接种在马铃薯培养液中进行实验，不可能得到的结果是(　　)
A.该菌在有氧条件下能够繁殖
B.该菌在无氧呼吸的过程中无丙酮酸产生
C.该菌在无氧条件下能够产生乙醇
D.该菌在有氧和无氧条件下都能产生CO2
B
重温真题
3.(2021·福建卷，7改编)下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”(实验Ⅰ)和“培养液中酵母菌种群数量的变化”(实验Ⅱ)的叙述，正确的是(　　)
A.实验Ⅰ、Ⅱ都要将实验结果转化为数学模型进行分析
B.实验Ⅰ、Ⅱ通气前都必须用NaOH去除空气中的CO2
C.实验Ⅰ中，有氧组和无氧组都能使澄清石灰水变浑浊
D.实验Ⅱ中，可用滤纸在盖玻片另一侧吸引培养液进入计数室
C
1.(2023·河南顶级名校联考)下列关于酵母菌的细胞呼吸的叙述中，正确的是(　　)
A.如果酵母菌消耗的O2量少于CO2的产生量，则无氧呼吸消耗的葡萄糖多于有氧呼吸
B.酵母菌通过有氧呼吸或无氧呼吸释放的能量，全部转化为ATP中的化学能
C.检测酵母菌的呼吸产物——CO2，可以用酸性条件下的重铬酸钾溶液
D.酵母菌的有氧呼吸和无氧呼吸都能产生CO2，但产生CO2的场所不同
D
限时强化训练
组别 条件 放置时间 有无葡萄糖产生 有无酒精产生
甲 持续通气 5 h 无 无
乙 通气50 min 5 h 无 有
丙 不通气 5 h 无 有
A.乙组适用于探究酵母菌的有氧呼吸
B.可用重铬酸钾或溴麝香草酚蓝溶液来检测酒精
C.和丙组相比，乙组释放的CO2的量更少
D.实验结束后，三组中甲组的实验装置的温度最高
2.(2023·湖南雅礼中学)某实验小组利用如图所示的装置探究了在不同通气条件下酵母菌的细胞呼吸方式，取三组完全相同的装置，分别在不同通气条件下放置5 h后，检测A瓶中是否有葡萄糖或酒精产生，实验结果如下表所示(各装置的初始条件完全相同)。下列说法正确的是(　　)
D
考点二
细胞呼吸的方式及过程
阶段 场所 反应物 产物
物质 能量（ATP）
一、有氧呼吸
是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。
第一阶段
第二阶段
第三阶段
细胞质基质
线粒体基质
线粒体内膜
葡萄糖
丙酮酸
O2
水
[H]
丙酮酸
少量
CO2
水
[H]
少量
大量
[H]
二、无氧呼吸
在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程。
阶段 场所 反应物 产物
物质 能量（ATP）
第一阶段
第二阶段
细胞质基质
细胞质基质
葡萄糖
少量
丙酮酸
酒精
CO2
无
无
乳酸
丙酮酸
[H]
[H]
有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸各物质间的关系比(以葡萄糖为呼吸底物)
(1)有氧呼吸中葡萄糖∶O2∶CO2＝1∶6∶6。
(2)产生酒精的无氧呼吸中葡萄糖∶CO2∶酒精＝1∶2∶2。
【考点速览 诊断】
(1)线粒体中的丙酮酸分解成CO2和[H]的过程需要O2的直接参与。
(2022·全国甲卷，1C)( )
提示　有氧呼吸第二阶段需要水的参与，不需O2的直接参与。
(2)葡萄糖的有氧呼吸过程中，水的生成发生在线粒体外膜。
(2021·湖北卷，1A)( )
提示　线粒体内膜。
(3)油料作物种子播种时宜浅播，原因是萌发时呼吸作用需要大量氧气。(2021·湖南卷，12C)( )
×
×
√
(4)若细胞以葡萄糖为底物同时进行有氧和无氧呼吸，则吸收O2的分子数比释放CO2的多。(2020·全国卷Ⅰ，2D)( )
提示　少或相等。
(5)癌细胞进行无氧呼吸时丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量ATP。(2020·山东卷，2B)( )
提示　无氧呼吸第二个阶段不产生ATP。
×
×
【情境推理·探究】
1.粮食储藏过程中有时会发生粮堆湿度增大现象，其原因是_____________________________。
2.如果是以脂肪为底物进行有氧呼吸，消耗O2的量要大于产生CO2的量，其原因是: _______________________________________________________________________。
种子有氧呼吸过程中产生了水
与葡萄糖相比，脂肪含H量高，因此有氧呼吸消耗O2的量大于产生CO2的量
3.为验证酵母菌细胞中线粒体对葡萄糖和丙酮酸的利用情况，现从酵母菌细胞中分离得到的具有活性的线粒体为实验材料进行如下实验(除下表所示不同外，其他条件相同且适宜)。
组别 步骤一 步骤二 步骤三
1 加入线粒体 加入葡萄糖 加入溴麝香草酚蓝溶液，一段时间后观察溶液颜色的变化情况
2 加入线粒体 加入丙酮酸
(1)从酵母菌细胞中分离得到线粒体的常用方法是什么？_______________
(2)请预期两组实验的实验结果，并简述判断理由(实验结果中要写出具体的颜色变化)____________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________________________________
差速离心法。
第1组溶液为蓝色，第2组溶液颜色由蓝色变绿再变黄，第1组中由于葡萄糖不能进入线粒体被利用，所以无CO2生成，第2组丙酮酸可进入线粒体被利用，生成CO2。
C
1.(2022·全国甲卷，4)线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所。研究发现，经常运动的人肌细胞中线粒体数量通常比缺乏锻炼的人多。下列与线粒体有关的叙述，错误的是(　　)
A.有氧呼吸时细胞质基质和线粒体中都能产生ATP
B.线粒体内膜上的酶可以参与[H]和氧反应形成水的过程
C.线粒体中的丙酮酸分解成CO2和[H]的过程需要O2的直接参与
D.线粒体中的DNA能够通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成
考向1、
围绕细胞呼吸的过程，考查生命观念
C
2.(2023·重庆市期末)研究发现，癌细胞即使在氧气供应充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP，这种现象称为“瓦堡效应”。葡萄糖在癌细胞中的代谢途径如图所示，下列说法错误的是 (　　)
A.过程①需要癌细胞膜上载体蛋白
的参与
B.过程③不能生成ATP
C.在癌细胞呼吸作用过程中有少量葡萄糖
在线粒体中被利用
D.“瓦堡效应”导致癌细胞既不产生CO2也不吸收O2
D
3.(2023·湖南长沙联考)细胞呼吸的呼吸熵为细胞呼吸产生的CO2量与细胞呼吸消耗的O2量的比值。现有一瓶酵母菌和葡萄糖的混合液，培养条件适宜。据此做出的相关分析错误的是 (　)
A.若测得酵母菌的呼吸熵为1，则混合液中的酵母菌只进行有氧呼吸
B.若测得酵母菌的呼吸熵大于1，则混合液中的酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸
C.根据放出的气体是否能使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，无法确定酵母菌的呼吸方式
D.若测得CO2产生量为15 mol，酒精的产生量为6 mol，可推测有2/3的葡萄糖用于有氧呼吸
考向2、
结合细胞类型的判断，考查科学思维
C
4.(2023·西工大附中调研)将苹果储藏在密闭容器中，较长时间后会闻到酒香。当通入不同浓度的O2时，其O2的消耗量和CO2的产生量如下表所示(假设细胞呼吸的底物都是葡萄糖)。下列叙述错误的是(　　)
氧浓度/% a b c d e
CO2产生速率/(mol·min－1) 1.2 1.0 1.3 1.6 3.0
O2消耗速率/(mol·min－1) 0 0.5 0.7 1.2 3.0
A.氧浓度为a时，苹果的细胞呼吸只在细胞质基质中进行
B.氧浓度为c时，苹果产生酒精的速率为0.6(mol·min－1)
C.氧浓度为d时，消耗的葡萄糖中有1/4用于酒精发酵
D.表中5个氧浓度条件下，氧浓度为b时，较适宜苹果的储藏
3.(2023·广东深圳调研)糖酵解是葡萄糖转化为丙酮酸的过程，总反应如图所示。下列有关叙述正确的是(　　)
A
A.糖酵解过程发生在细胞质基质中
B.酵母菌细胞中NADH均与O2反应生成H2O
C.乳酸菌中丙酮酸会转化为乳酸，同时释放少量能量
D.糖酵解释放的能量全部储存在ATP中
限时强化练习
4.(2023·福州一中质检)无论是细胞呼吸还是光合作用，都需要酶的参与。下列关于酶与代谢关系的叙述，正确的是(　　)
A.有氧呼吸酶都位于线粒体内，所以葡萄糖可以在线粒体中被彻底氧化分解
B.酵母菌和乳酸菌的无氧呼吸产物不同，根本原因是无氧呼吸酶的种类不同
C.菠菜的叶肉细胞中固定CO2的酶和催化C3还原的酶都分布于叶绿体基质中
D.有氧呼吸第一阶段生成丙酮酸，该过程不需要酶的催化
C
5.(2023·山东日照调研)某生物兴趣小组用实验装置在一定条件下测定了萌发的小麦种子(已消毒)的呼吸速率(仅考虑氧化糖类)，如图所示。下列有关说法错误的是(　　)
C
A.如果X为无菌水，液滴不移动说明种子只进行了有氧呼吸
B.如果X为NaOH溶液，液滴不移动说明种子只进行了无氧呼吸
C.如果X为无菌水，液滴向右移动说明种子只进行了无氧呼吸
D.如果X为NaOH溶液，液滴向左移动说明种子进行了有氧呼吸
考点三
细胞呼吸的影响因素及应用
影响因素
内因
遗传因素
生长发育时期
器官类型
旱生＜水生
阴生＜阳生
幼苗期＜成熟期
生殖器官＞营养器官
外因
温度
酶活性
低温储藏
昼夜温差大
减少有机物消耗
增加有机物积累
氧气浓度
稻田定期排水
作物中耕
酒精烂根
保证根部呼吸
CO2浓度
抑制细胞呼吸
水
与细胞新陈代谢有关
减少有机物消耗
【情境推理·探究】
1.依据下列图解回答问题：
(1)图中影响细胞呼吸的外界因素有________________，简述它们影响细胞呼吸的原理：__________________
___________________________________________________________________。
O2浓度和温度
O2作为有氧呼吸的原料从而影响细胞呼吸的速率和性质，温度主要影响酶的活性从而影响细胞呼吸
(2)图甲、乙都表示某种子CO2释放量和O2吸收量的变化。两图中只进行无氧呼吸、只进行有氧呼吸和两种呼吸方式共存的对应点或线段分别是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
只进行无氧呼吸的是甲中O2浓度为a时、乙中A点；只进行有氧呼吸的是甲中O2浓度为d时、乙在C点之后(含C点)；两种呼吸方式共存的是甲中O2浓度为b、c时及乙中AC段(不含A、C点)
2.[2020·全国卷Ⅰ，30(1)]中耕是指作物生长期中，在植株之间去除杂草并进行松土的一项栽培措施，该栽培措施对作物的作用有________________________________________________________________________________。(答出2点即可)。
减少杂草对水分、矿质元素和光的竞争；增加土壤氧气含量，促进根系的呼吸作用
3.密封地窖能长时间储存水果、地瓜、马铃薯的原因是___________________________________________________________。
密封的地窖CO2浓度高，能够抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗
B
1.(2023·湖北重点中学联考)呼吸熵(RQ＝放出的CO2量/吸收的O2量)可作为描述细胞呼吸过程中氧气供应状态的一种指标。如图是酵母菌氧化分解葡萄糖过程中氧分压与呼吸熵的关系。以下叙述中，正确的是(　　)
考向1.
结合影响细胞呼吸的因素，考查科学思维
A.呼吸熵越大，细胞有氧呼吸越强，无氧呼吸越弱
B.B点有氧呼吸的强度大于A点有氧呼吸的强度
C.为了减少有机物的损耗，最好将氧分压调至C点
D.C点以后，细胞呼吸强度不再随氧分压的变化而变化
C
2.(2023·山东泰安模拟)如图表示大气温度及氧浓度对植物组织内产生CO2的影响，下列相关叙述错误的是(　　)
A.从图甲可知细胞呼吸最适的温度
为B点所对应的温度
B.图甲曲线变化的主要原因是温度
影响与呼吸作用有关酶的活性
C.图乙中D～E段有氧呼吸逐渐减
弱，E～F段有氧呼吸逐渐增强
D.和D、F点相比，图乙中E点对应的氧浓度更有利于储藏水果和蔬菜
D
3.(2023·福建厦门期末)下列关于细胞呼吸原理的应用，叙述正确的是(　　)
A.新鲜蔬菜应在零下低温、低氧、湿度适宜的环境中保存
B.用透气的纱布包扎伤口可避免组织细胞缺氧死亡
C.稻田定期排水可防止无氧呼吸产生的乳酸对细胞造成毒害
D.温室中夜晚适当降低温度可提高蔬菜的产量
考向2.
围绕细胞呼吸原理在农业生产中的应用，考查生命观念
C
4.(2023·河南名校联盟)细胞呼吸原理广泛应用于生产实践中，下表中有关措施与目的，叙述正确的是(　　)
选项 应用 措施 目的
A 储藏种子 晒干 降低有机物含量，降低细胞呼吸
B 酵母菌酿酒 密封 加快酵母菌繁殖，有利于酒精发酵
C 水果保鲜 低温 降低酶的活性，降低细胞呼吸
D 水稻生长 定期排水 提高酶的活性，促进有氧呼吸
2.(2022·广东卷，10)种子质量是农业生产的前提和保障。生产实践中常用TTC法检测种子活力，TTC(无色)进入活细胞后可被[H]还原成TTF(红色)。大豆充分吸胀后，取种胚浸于0.5%TTC溶液中，30 ℃保温一段时间后部分种胚出现红色。下列叙述正确的是(　　)
A.该反应需要在光下进行
B.TTF可在细胞质基质中生成
C.TTF生成量与保温时间无关
D.不能用红色深浅判断种子活力高低
B
重温真题
6.(2023·河北正定调研)相传杜康是中国酿造秫酒的鼻祖。据战国史书《世本》记载：“辛女仪狄始作酒醪，以变五味，杜康造秫酒。”下列有关我国传统米酒发酵的叙述，正确的是(　　)
A.酵母菌可以直接利用大米中的淀粉进行细胞呼吸
B.在无氧条件下，酒曲中的酵母菌将糖类转变为酒精
C.在酸性条件下，酒精会使重铬酸钾溶液由蓝变绿再变黄
D.酒精生成过程中，合成ATP的能量来自丙酮酸中的化学能
B
限时强化练
7.(2023·河南天一大联考)细胞呼吸的原理在生活和生产中有着广泛的应用。下列相关叙述正确的是(　　)
A.北方地窖储藏蔬菜、水果时，采用的是低氧、零下低温等条件
B.选用透气性纱布包扎伤口主要的目的是便于伤口处的组织细胞进行有氧呼吸
C.用玻璃瓶自制葡萄酒时，需始终保持瓶口处于密封状态以利于酵母菌发酵
D.中耕松土可增加土壤中的含氧量，利于某些微生物和植物根细胞的有氧呼吸
D
8.(2023·河北唐山期末)将酵母菌置于下列条件下培养一段时间后，测得细胞呼吸产生的CO2量如下图所示。下列有关分析错误的是(　　)
C
A.在一定条件下，酵母菌的细胞质基质和线粒体能同时产生CO2
B.在一定范围内，随温度升高细胞呼吸速率加快
C.20 ℃条件下，酵母菌在前6 h消耗的葡萄糖的量一定比后6 h消耗的多
D.40 ℃条件下，培养酵母菌6 h，培养液中葡萄糖可能已经被消耗完
9.(2023·江西南昌调研)如图是外界条件对植物细胞呼吸速率的影响曲线图，以下分析错误的是(　　)
B
A.从甲图可知，细胞呼吸最旺盛时的温度是B点对应的温度
B.乙图中曲线Ⅰ表示有氧呼吸，曲线Ⅱ表示无氧呼吸
C.乙图中曲线Ⅰ表示的生理过程所利用的有机物主要是葡萄糖
D.乙图中曲线Ⅱ最终趋于平衡，可能是受到温度或呼吸酶数量的限制
10.(2022·四川成都质检)为研究低氧胁迫对青瓜根细胞呼吸的影响，某研究小组用A、B两个青瓜品种进行实验研究，图示结果为一周后测得的根系中乙醇的含量。据图分析，下列说法正确的是(　　)
D
A.正常通气时青瓜根细胞产生的CO2都来自线粒体
B.在低氧条件下品种A的根细胞只能进行无氧呼吸
C.低氧时品种B的根细胞产生ATP的速率较品种A低
D.根细胞中丙酮酸分解为乙醇的过程不会产生ATP
11.(2023·山西太原五中检测)油菜种子的萌发包括吸水、脂肪等有机物水解并转化为糖类、细胞分裂分化、胚根和胚芽的出现四个阶段，某研究小组将油菜种子置于条件适宜的黑暗环境中培养，测得萌发过程中CO2释放量及O2吸收量的变化趋势如图所示。回答下列问题：
(1)第一阶段，因为油菜种子大量吸水，自由水/结合水的比值会______________，此时细胞呼吸的方式有____________________。
增大(或“升高”)
无氧呼吸和有氧呼吸
(2)第二阶段种子干重有所增加，导致干重增加的主要元素是_______。
氧元素
(3)种子在黑暗条件下萌发过程中蛋白质、RNA等种类增加，与细胞分裂、分化有关，细胞分化是指___________________________________________________________
____________________________________。
在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程
(4)第四阶段，CO2释放量急剧下降，其原因是:
____________________________________________。
与种子萌发时相比，胚芽出土后幼苗的正常生长还需要的环境条件有____________________________________________________。
种子中储存的有机物被大量消耗，细胞呼吸速率降低
光照、CO2和无机盐(离子)(回答出两点即可)

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