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(共50张PPT)
一轮：细胞呼吸的原理和应用
课标要求：
(1)说明生物通过细胞呼吸将储存在有机物中的能量转化为生命活动可以利用的能量。
(2)实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式。
细胞呼吸（呼吸作用）：
指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放出能量的过程。分为有氧呼吸和无氧呼吸。
呼吸：
机体与外界环境之间O2和CO2交换的过程。
考点一：探究酵母菌的呼吸方式
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
观察结果，得出结论
讨论分析
酵母菌在有氧条件还是无氧条件下产生酒精？
酵母菌在有氧条件下还是无氧条件下产生CO2 如果都能产生，两种条件下产生的CO2是否一样多？
实验思路：
分别给酵母菌提供有氧和无氧的条件，一段时间后检测其产物。
变量分析：
考点一：探究酵母菌的呼吸方式
自变量：
因变量：
无关变量：
细胞呼吸的条件（有氧、无氧）
细胞呼吸的产物（酒精、CO2）
温度、酵母菌活性、PH等
课本P91相关问题：
1.怎样控制有氧和无氧条件？
2.怎样鉴定有无酒精产生？怎样鉴定有无CO2产生？如何比较产生的CO2的多少？
3.怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活？
课本P91相关问题：
1.怎样控制有氧和无氧条件？
2.怎样鉴定有无酒精产生？怎样鉴定有无CO2产生？如何比较产生的CO2的多少？
3.怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活？
橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与酒精发生反应：橙色→灰绿色
澄清的石灰水：澄清→浑浊；溴麝香草酚蓝溶液：蓝→绿→黄
石灰水的浑浊程度；溴麝香草酚蓝水溶液变黄的时间长短
营养：在酵母菌培养液中加入5%的葡萄糖液
温度：25-35°C
考点一：探究酵母菌的呼吸方式
一、实验原理：
酵母菌在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧型菌，便于研究细胞呼吸的不同方式。
考点一：探究酵母菌的呼吸方式
二、实验过程：
（1）配制酵母菌培养液(酵母菌＋葡萄糖溶液)
（2）测CO2的产生，装置如图所示
煮沸冷却后加入。
加热煮沸可以去除溶液中的氧气；灭菌，排除其他微生物呼吸作用的干扰。
吸收空气中的CO2
溴麝香草酚蓝
两个装置均为实验组，相互对照，这个实验为对比实验。
考点一：探究酵母菌的呼吸方式
二、实验过程：
科学方法——对比实验
设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验叫作对比实验，也叫相互对照实验。
探究温度（PH）对酶活性的影响
考点一：探究酵母菌的呼吸方式
二、实验过程：
(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重铬酸钾的浓硫酸溶液→振荡并观察溶液的颜色变化。
注意：
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。
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) 变浑浊程度高/快 无变化
乙组(无氧) 变浑浊程度低/慢 出现灰绿色
考点一：探究酵母菌的呼吸方式
三、实验结果
四、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。
有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式。
考点一：探究酵母菌的呼吸方式
四、实验结论：
有氧呼吸最常利用的物质是葡萄糖，其反应式为：
C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量
酶
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
D
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
C
教材规定实验中的“显色”归纳
支链淀粉含量比较多的食物，升糖指数更高，更容易被消化，更容易刺激血糖和胰岛素，也更容易让人长胖。包括：糯米、短米、白面与其他小麦做的一些面食、土豆等等。
直链淀粉比较多的食物，与支链淀粉相比，不那么容易被消化分解，不那么容易刺激血糖和胰岛素，不那么容易让人长胖。包括：长粒米、全麦、燕麦、藜麦、大麦、黑麦等等
考点二：有氧呼吸
一、场所：
主要场所是线粒体（基质、内膜）
而原核细胞在细胞质基质和细胞膜上进行
外膜
内膜
嵴
基质
（内膜向内凹陷而成）
增大膜面积，增加酶的附着位点，提高有氧呼吸的效率
代谢旺盛的细胞中线粒体含量多
考点二：有氧呼吸
二、过程：
有氧呼吸 场 所 反应物 产 物 释能 是否耗氧
第一阶段
第二阶段
第三阶段
细胞质基质
主要是葡萄糖
2分子丙酮酸
[H]
少量
否
丙酮酸、H2O
CO2、[H]
少量
线粒体基质
否
线粒体内膜
[H]、O2
H2O
大量
是
[H] 指还原型辅酶Ⅰ（NADH）
考点二：有氧呼吸
二、过程：
ATP
热能散失（主要）
1mol葡萄糖彻底氧化分解，共释放2870kJ/mol的能量，其中一部分以热能形式散失(约60%)； 另一部分转移到ATP中(977.28kJ/mol，约40%)储存，约形成32个ATP。
能量转换：
有机物中稳定的化学能→热能 + ATP中活跃的化学能
考点二：有氧呼吸
二、过程：
总反应式：
C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量
酶
指细胞在 的参与下，通过多种 的催化作用，把 等有机物 分解，产生 ，释放 ，生成许多 的过程。
氧
酶
葡萄糖
彻底氧化
二氧化碳和水
能量
ATP
思考：都是氧化分解，有氧呼吸与燃烧有什么区别？
有氧呼吸过程温和，有机物中的能量经过一系列的化学反应逐步释放，这些能量有一部分储存在ATP中。（P93）
(1)产生CO2的阶段＿＿＿＿＿＿＿＿
(2)产生H2O的阶段＿＿＿＿＿＿＿＿
(3)氧气参与的阶段＿＿＿＿＿＿＿＿
(4)产生ATP的阶段 ＿＿＿＿＿＿＿＿
(5)产生ATP最多的阶段＿＿＿＿＿＿
(6)产生[H]的阶段＿＿＿＿＿＿＿＿
(7)消耗[H]的阶段___＿＿＿＿_____
第二阶段
第三阶段
第三阶段
三个阶段
第三阶段
第一、二阶段
第三阶段
练习：
考点三：无氧呼吸
一、场所：
细胞质基质
二、过程：
2C3H6O3
C6H12O6
酶
2分子 丙酮酸
酶
酶
2C2H5OH +2CO2
无 氧
（乳酸）
没有能量释放
释放少量能量
第一阶段
第二阶段
2molATP 热能
大部分能量储存在乳酸和酒精中
无氧呼吸只在第一阶段产生ATP和[H]。
无氧呼吸过程中，葡萄糖中的能量主要储存在乳酸或酒精中；而彻底氧化分解释放的能量主要以热能的形式散失了。　
三、总反应式：
考点三：无氧呼吸
C6H12O6
酶
2 C3H6O3(乳酸)
+ 少量能量
C6H12O6
2 C2H5OH(酒精)
+ 2CO2 + 少量能量
酶
大多数植物器官（如水稻根、苹果果实等）、酵母菌等微生物
部分植物器官如（马铃薯块茎、甜菜块茎、玉米胚以及动物、人和乳酸菌等
概念：细胞在无氧条件下，通过酶的作用，把葡萄糖等有机物分解成不彻底的氧化产物同时释放少量能量的过程。
思考：
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 从酵母菌细胞中分离得到线粒体的常用方法是什么？
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。
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ATPB.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
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
C
拓展一：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＝ 。(2)产生酒精的无氧呼吸中葡萄糖∶CO2∶酒精＝ 。(3)消耗等量的葡萄糖时，产生酒精的无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2摩尔数之比为 。(4)消耗等量的葡萄糖时，有氧呼吸消耗的O2摩尔数与有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸产生CO2摩尔数之和的比为 。
C6H12O6
酶
2 C3H6O3(乳酸)
+ 少量能量
C6H12O6
2 C2H5OH(酒精)
+ 2CO2 + 少量能量
酶
C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量
酶
1∶6∶6
1∶2∶2
1∶3
3:4
拓展二：细胞呼吸方式的判断(以真核生物为例)
拓展二：细胞呼吸方式的判断(以真核生物为例)
拓展二：细胞呼吸方式的判断(以真核生物为例)
拓展三：实验法判断生物的呼吸类型
吸收细胞呼吸产生的CO2
液滴移动的距离代表：
细胞呼吸吸收氧气的量
液滴移动的距离代表：
细胞呼吸产生的二氧化碳的量与吸收氧气的量的差值
拓展三：实验法判断生物的呼吸类型
1.一二液滴都不动：
2.一液滴左移，二液滴不动：
3.一液滴左移，二液滴右移：
4.一液滴不动，二液滴右移：
5.一二液滴都左移：
细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸或种子死亡
只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸。
进行有氧呼吸又进行产酒精的无氧呼吸。
细胞只进行产生酒精的无氧呼吸
进行有氧呼吸且底物除了糖类外还含有脂肪
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。
拓展三：实验法判断生物的呼吸类型
注意：
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。　　
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
D
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(　　)
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
C
5.(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
6.(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
7.(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CO2C.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
8.(2020·山东卷，2)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”。下列说法错误的是(　　)A.“瓦堡效应”导致癌细胞需要大量吸收葡萄糖B.癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量ATPC.癌细胞呼吸作用过程中丙酮酸主要在细胞质基质中被利用D.消耗等量的葡萄糖，癌细胞呼吸作用产生的NADH比正常细胞少
　B
考点四：细胞呼吸的影响因素及应用
1.内部因素
2.外部因素
考点四：细胞呼吸的影响因素及应用
（1）温度
（2）氧气浓度
（3）CO2浓度
（4）水
作用机理：
影响呼吸酶的活性：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，呼吸受抑制；低于最适温度酶活性下降，呼吸受抑制。
2.外部因素
（1）温度
（2）O2浓度
（3）CO2浓度
（4）水
考点四：细胞呼吸的影响因素及应用
作用机理：
氧气作为有氧呼吸的原料而影响细胞呼吸的速率和性质，且对无氧呼吸有抑制作用。氧气浓度为零时只进行无氧呼吸。
应用：
Q点：不消耗Q2，产生CO2，细胞只进行无氧呼吸
R点：产生CO2量最少，细胞总呼吸强度最弱，最有利于蔬菜水果的储存。
C点（BC=AB）：有氧呼吸吸收O2量（或释放CO2量）=无氧呼吸释放CO2量。
P点：消耗O2量=产生CO2的量，细胞只进行有氧呼吸。
T点：该点前限制因素是O2浓度，该点后限制因素为温度等外在因素和酶等内在因素
2.外部因素
（1）温度
（2）O2浓度
（3）CO2浓度
（4）水
考点四：细胞呼吸的影响因素及应用
作用机理：
CO2是呼吸作用的终产物，积累过多会抑制细胞的呼吸
应用：
2.外部因素
（1）温度
（2）O2浓度
（3）CO2浓度
（4）水
考点四：细胞呼吸的影响因素及应用
作用机理：
水作为有氧呼吸的原料和环境因素影响呼吸速率。在一定范围内，细胞呼吸强度随含水量的增加而加强，超过一定范围，随含水量的减少而减弱。
应用：
提醒：储存蔬菜和水果与储存种子的条件不同。(1)蔬菜和水果应在“零上低温、湿度适中、低氧”的条件下保鲜。(2)种子应在“零上低温、干燥、低氧”的条件下储存。
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：
(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
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
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
4.(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(　　)
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
呼吸熵越小，有氧呼吸越强
　B
5.(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
C
6.(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
D
7.(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
C

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