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专题十二 细胞呼吸的原理和应用
呼吸作用：
细胞内的有机物氧化分解，并释放能量
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探究酵母菌细胞呼吸的方式
一.实验原理
变浑浊
灰绿色
二.实验材料：酵母菌
结构
单细胞真菌
代谢类型
异养兼性厌氧型
生殖方式
无性生殖 有性生殖
应用
酿酒
相关实验
探究酵母菌的呼吸类型
探究培养液中酵母菌数量的动态变化
三.实验步骤
（1） 配制酵母菌培养液（酵母菌+________溶液）。
葡萄糖
（2）检测 的产生，装置如图所示：
溶液：是消除空气中的 ,以保证第三个锥形瓶中的澄清石灰水变浑浊是由酵母菌有氧呼吸产生的 导致的。
有氧呼吸
三.实验步骤
（1） 配制酵母菌培养液（酵母菌+________溶液）。
葡萄糖
（2）检测 的产生，装置如图所示：
无氧呼吸
B瓶应封口放置一段时间,待酵母菌将B瓶中的氧气消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶,确保通入澄清石灰水中的 是由酵母菌无氧呼吸产生的。
三.实验步骤
（3） 检测酒精的产生：自A、B中各取 酵母菌培养液的滤液，分别注入编号为1、 的两支试管中→分别滴加 溶有 __________的浓硫酸溶液→振荡并观察溶液的颜色变化。
重铬酸钾
四.实验现象
条件控制 澄清石灰水的变化 1、2两试管的变化
有氧条件 变浑浊____ 无变化
无氧条件 变浑浊____ 出现灰绿色
快
慢
五.实验结论
酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生的 多且快；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生______,还产生少量 。
酒精
六.实验注意
1.本实验的设计思路为对比实验，也叫相互对照实验，通过控制变量，营造有氧或无氧条件，再通过分析产物种类确定呼吸方式及其产物。
2.该实验所用的葡萄糖溶液在使用前需煮沸，目的是消毒，排除其他微生物的呼吸作用对实验结果造成的干扰。
如果实验材料改为绿色植物，整个装置应遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。
2
有氧呼吸
一.有氧呼吸概念
（1） 概念: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______氧化分解，产生______________，释放能量，生成_________的过程。
彻底
二氧化碳和水
大量ATP
二.有氧呼吸过程
二.有氧呼吸过程
细胞质基质

少量能量
线粒体基质
少量能量
线粒体内膜
大量能量
提 醒
有氧呼吸的场所并非只是线粒体：真核细胞有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体；原核细胞无线粒体，但有的原核细胞含有全套的与有氧呼吸有关的酶，这些酶分布在细胞质基质和细胞膜上，因此这些细胞能进行有氧呼吸。
葡 萄 糖
丙 酮 酸
[H]
酶
少量能量
O2
H2O
大量能量
酶
CO2
[H]
酶
少量能量
H2O
这里的[h]是一种十分简化的表示方式，这一过程实际上是氧化型辅酶i（nad十)转化成还原型辅酶i (nadh)。
C6H12O6 + 6H2O + 6O2
酶
12H2O + 6CO2 + 能量
三.有氧呼吸总反应式
四.有氧呼吸能量的释放与去向
② 二个去向
大部分：
小部分：
热能形式散失
储存在ATP中（化学能）
① 有氧呼吸三个阶段都释放能量产生_____。
ATP
3
无氧呼吸
一.无氧呼吸概念
（1） 概念:是指在没有______参与的情况下,葡萄糖等有机物经过____________,释放少量能量的过程。
氧气
不完全分解
（2） 场所:全过程是在____________中进行的。
细胞质基质
二.无氧呼吸过程
二.无氧呼吸过程
第一阶段 葡萄糖 丙酮酸 少量能量 第二阶段 产酒精 丙酮酸 _____ ______ 大多数植物、酵母菌等
产乳酸 丙酮酸 乳酸 _________________________
________________等
酒精
高等动物、马铃薯块茎、甜菜块根、乳酸菌
三.无氧呼吸总反应式
① 产物为酒精： ___________________________。
② 产物为乳酸： ____________________。
少量能量
少量能量
点 拨
①人体内产生的 只能是有氧呼吸的产物，因为人体细胞无氧呼吸的产物
是乳酸，无 。②不同生物无氧呼吸的产物不同，其直接原因在于催化反
应的酶不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同。
四.无氧呼吸能量的释放与去向
① 无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量，生成少量ATP
②有机物中的能量：三个去向
释放
未释放
（大部分）
大部分
小部分
热能形式散失
储存在ATP中（化学能）
酒精或乳酸中
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有氧呼吸与无氧呼吸
一.比较有氧呼吸与无氧呼吸
项目 有氧呼吸 无氧呼吸
不同点 反应条件 需要 、酶 不需要 ,需要酶
场所 细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜 细胞质基质
产物 、 、ATP 乳酸或酒精和 、AT
P
能量释放 有机物彻底氧化分解,释放大量能量 有机物分解不彻底,能量释放较少
相同点 实质 分解有机物,释放能量,生成ATP
意义 ①为各项生命活动提供能量
②生物体代谢的枢纽
联系 第一阶段相同
二.细胞呼吸中 和ATP的来源与去向
（1）有氧呼吸过程中 、ATP的来源和去路
（2）无氧呼吸过程中 、ATP的来源和去路
无氧呼吸中的 和ATP都是第一阶段在细胞质基质中产生的。其中 在第二阶
段被用于还原丙酮酸，全部消耗没有积累。
三.细胞呼吸反应式中各物质间物质的量的比例关系
①有氧呼吸： 。
②无氧呼吸： 或 。
三.细胞呼吸反应式中各物质间物质的量的比例关系
三.细胞呼吸反应式中各物质间物质的量的比例关系
③产生等量的 时消耗的葡萄糖的物质的量：无氧呼吸 有氧呼吸 。
④消耗等量的葡萄糖时,有氧呼吸消耗氧气的物质的量与有氧呼吸和无氧呼吸产生 的物质的量之和的比为 。
四.判断细胞呼吸方式的三大依据（以葡萄糖为呼吸底物）
知识拓展
呼吸熵
指单位时间内进行呼吸作用的生物释放二氧化碳的量与吸收氧气的量的比值。
V
CO2
V
O2
1
4/3
呼吸底物：葡萄糖
呼吸底物：有非糖物质
只有有氧呼吸
有氧呼吸＞无氧呼吸
有氧呼吸＝无氧呼吸
有氧呼吸＜无氧呼吸
“液滴移动法”探究细胞呼吸的方式
知识拓展
（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）实验原理
溶液
吸收细胞呼吸产生的
着色液滴移动的距离
细胞呼吸吸收 的量。
着色液滴移动的距离
细胞呼吸产生的 量与吸收的 量的差值
（3）实验结论
实验结果 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
不动 右移 只进行产生酒精的无氧呼吸
左移 右移 同时进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸
左移 不动 只进行有氧呼吸或同时进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸
知识拓展
“液滴移动法”探究细胞呼吸速率
呼吸速率
单位时间内液滴左移体积
注意
为防止微生物呼吸对实验结果造成干扰，应将装置及所测材料进行灭菌处理。
若所放植物组织为绿色组织，整个装置必须遮光处理，否则植物组织的光合作用会干扰呼吸速率的测定
知识拓展
“液滴移动法”探究细胞呼吸速率
对照组
防止物理因素引起的误差
将所测定的生物材料灭活，其他条件均不变。
目的
方法
5
影响细胞呼吸的因素及应用
项目 规律 举例
遗传特性 不同种类的植物呼吸速率不同 旱生植物______水生植物，阴生植
物______阳生植物
生长发育时期不同 同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同 同一植株幼苗期、开花期呼吸速率
较____，成熟期呼吸速率较低
器官类型 同一植物的不同器官呼吸速率不同 生殖器官______营养器官
1. 影响细胞呼吸的内部因素
小于
小于
高
大于
2. 影响细胞呼吸的外界因素
（1） 温度对细胞呼吸的影响
①原理：细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响________进而影响细胞呼吸
速率。
②应用：零上低温储存蔬菜和水果；蔬菜大棚夜间适当降温以减少呼吸消耗,提高
产量。
酶活性
P
（有氧+无氧）
（有氧呼吸）
（无氧呼吸）
Oa
Ob
气体交换相对值
O2吸收量
B
A
O
CO2释放总量
C
CO2释放量
O2浓度
（氧分压）
Oc
Q
M
（2） 氧气浓度对细胞呼吸的影响
① 原理： 是_______所必需的，且 对无氧呼吸过程有______（填“促进”或“抑制”）
作用。
有氧呼吸
抑制
（2） 氧气浓度对细胞呼吸的影响
点时, 浓度为零,细胞只进行__________。
浓度为 时,随 浓度的升高,无氧呼吸
速率减小; 浓度为 （即B点）时,无氧呼吸____
__。
浓度为 时,随 浓度升高,有氧呼吸速率逐渐增大。
d.随 浓度的升高,细胞呼吸速率先______后增大,最后趋于稳定。
浓度为 左右时,细胞呼吸总强度最弱。
无氧呼吸
停止
减小
无氧呼吸受抑制，有氧呼吸较弱
③ 应用
a.中耕松土促进植物根细胞的有氧呼吸，稻田定期排水,抑制无氧呼吸,防止植物___
_____中毒,烂根死亡。
b.无氧发酵过程需要严格控制无氧环境，低氧储存粮食、水果和蔬菜。
c.透气纱布包扎伤口,抑制破伤风芽孢杆菌等厌氧细菌的无氧呼吸。
d.提倡慢跑，防止肌细胞无氧呼吸产生______。
酒精
乳酸
（3） 二氧化碳浓度对细胞呼吸的影响
① 原理： 是细胞呼吸的最终产物，积累过多会______（填“促进”或“抑制”）
细胞呼吸的进行。
抑制
② 应用：在蔬菜和水果保鲜中，适当______ 浓度可抑制细胞呼吸，减少有机
物的消耗。
增加
（4） 水对细胞呼吸的影响
① 原理:水是有氧呼吸的反应物之一，细胞内的许多生化反应需
要水的参与;一定范围内，随着________含量升高，细胞呼吸加快。
自由水
② 应用:粮食在收仓前要进行晾晒处理，使________含量降低以抑制细胞呼吸，延
长储存时间;干种子萌发前要进行浸泡处理以促进细胞呼吸。
自由水

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