资源简介

细胞呼吸的原理和应用
核心提要
素养体现
_________________________________________________________
_
生命观念：细胞呼吸过程中物质与能量的变化，体现物质与能量观。
科学思维：归纳比较有氧呼吸和无氧呼吸的区别。
科学探究：探究酵母菌细胞呼吸的方式。
社会责任：利用细胞呼吸原理解决人的生活健康和社会实践问题。
自学课本P90-94（除去探究酵母菌细胞呼吸的方式的实验），回答下面的问题，限时3min，画出答案，圈出重点，标出疑惑
1.找出阅读内容中一共有哪几个知识点？
2.找出阅读内容中一共有哪几个重点？
3.找出阅读内容中一共有哪几个疑难点？
自学指导(7分钟）
1、细胞呼吸的实质是什么？
2、细胞的呼吸是否都需要氧气？生物在有氧和无氧条件下是否都能进行细胞呼吸呢？
3、有氧呼吸三个阶段的具体过程以及场所是什么？
4、同有机物在生物体外的燃烧相比，有氧呼吸具有什么特点？
5、无氧呼吸的类型以及各类型的具体过程和场所是什么？
一.呼吸作用的实质：
细胞内的有机物氧化分解，并释放能量，因此也叫细胞呼吸
1.类型
有氧呼吸
无氧呼吸
2.意义
为生物体生命活动提供能量，还是生物体代谢的枢纽
[教材延伸3]所有生物的生存都离不开细胞呼吸释放的能量，细胞呼吸
还被称为细胞代谢的枢纽，原因是__________________________________________
_________________________________________________________________________________
__________________________________。
细胞呼吸的中间产物可以转化为甘
油、氨基酸等非糖物质，非糖物质代谢产生的某些物质可以形成葡萄糖，糖类、脂质和蛋白质的代谢都可以通过细胞呼吸过程联系起来
细胞呼吸的中间产物可以转化为甘
油、氨基酸等非糖物质，非糖物质代谢产生的某些物质可以形成葡萄糖，糖类、脂质和蛋白质的代谢都可以通过细胞呼吸过程联系起来
二.有氧呼吸
1.场所：
细胞质基质、线粒体（主要场所）
真核细胞
原核细胞
细胞质基质
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
二.有氧呼吸
2、过程：
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}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）
有氧呼吸
过程
场所：
物质变化：
产能情况：
场所：
物质变化：
产能情况：
场所：
物质变化：
产能情况：
细胞质基质
C6H12O6
酶
+ 4[H] + 少量能量
2C3H4O3
（丙酮酸）
（还原氢）
还原型辅酶Ⅰ（NADH）
热能
少量ATP
少量能量
线粒体基质
+6H2O
酶
2C3H4O3
6CO2+20[H]+少量能量
少量能量
线粒体内膜
酶
12H2O + 大量能量
24[H] + 6O2
大量能量
糖酵解
三羧酸循环
氧化磷酸化
二.有氧呼吸
2.过程：
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
2.过程：
总反应式及各种元素的来源和去路：
C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量
酶
二.有氧呼吸
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）
3.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
(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：
三.无氧呼吸
1.概念：
2.场所：
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，产生CO2和酒精或乳酸，释放少量能量，生成少量ATP的过程。
细胞质基质
3.反应式
C6H12O6
酶
2C3H6O3(乳酸)
+ 少量能量
C6H12O6
2C2H5OH(酒精)
+ 2CO2 + 少量能量
酶
例：高等动物、乳酸菌、马铃薯块茎、
甜菜块根、玉米胚细胞等
例：大多数植物、酵母菌
“酒气式”无氧呼吸
三.无氧呼吸
4.过程
场所：
物质变化：
产能情况：
细胞质基质
C6H12O6
酶
+ 4[H] + 少量能量
2C3H4O3
（丙酮酸）
（还原氢）
少量能量
第一
阶段
第二
阶段
【与有氧呼吸第一阶段完全一样】
场所：
物质变化：
产能情况：
细胞质基质
2C3H6O3(乳酸)
+ 4 [H]
2C3H4O3
2CO2 + 2C2H5OH(酒精)
酶1
酶2
不产能
为什么无氧呼吸的产物会有不同？
直接原因：
根本原因：
酶不同
基因不同（不同生物）或基因的选择性表达（同种生物）
三.无氧呼吸
5.能量转换
1mol的葡萄糖
未释放的能量储存于乳酸/酒精中
储存于ATP中
能量变化
大部分
少部分196.65KJ
61.08KJ
135.57KJ
以热能形式散失
合成了_______molATP
2
6.特点
①缺氧条件;
②有机物氧化分解不彻底;
③释放少量能量。
①只进行无氧呼吸
乳酸菌、破伤风杆菌、哺乳动物成熟红细胞、蛔虫
②主要进行无氧呼吸
种子萌发初期、癌细胞
7. 常见的主要进行或只进行无氧呼吸的生物或细胞
有机物中的化学能→乳酸或酒精中的化学能、ATP中活跃的化学能和热能
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需要的 ???????? 和产生的 ???????????? 的物质的量，有氧呼吸需要的 ????????: 有氧呼吸和无氧呼吸产生的 ???????????? 之和为_____________
?
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
【典例】某研究小组利用检测气压变化的密闭装置来探究微生物的细胞呼吸，
实验设计如下。关闭活栓后， U 形管右侧液面高度变化反映瓶中气体体积变化，
实验开始时将右管液面高度调至参考点，实验中定时 记录右管液面高度相对于参
考点的变化（忽略其他原因引起的气体体积变化）。下列有关说法错误的是( )
?
A.甲组右侧液面高度变化，表示微生物细胞呼吸时 O2 的消耗量
B.乙组右侧液面高度变化，表示微生物细胞呼吸时 CO2 释放量和 O2 消耗量之间的差值
C.甲组右侧液面升高，乙组右侧液面高度不变，说明微生物可能只进行有氧呼吸
D.甲组右侧液面高度不变，乙组右侧液面高度下降，说明微生物进行乳酸发酵
?
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。　　
四.细胞呼吸的影响因素及其应用
(一）内部因素
1.遗传特性：不同种类的植呼吸速率不同。
实例：旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。
2.生长发育时期：同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同。
实例：幼苗期呼吸速率高，成熟期呼吸速率低。
3.器官类型：同一植物的不同器官呼吸速率不同。
实例：生殖器官______营养器官。
大于
（二）外界因素
1.温度
（1）解读：细胞呼吸是一系列______反应，温度通过影响__________，
进而影响细胞呼吸速率。
（2）应用：储存水果、蔬菜时应选取__________（填“高温”、“零上
低温”或“零下低温”）。
酶促
酶的活性
零上低温
2. O2 浓度
?
（1）解读
Ⅰ. O2 是有氧呼吸所必需的，且 O2 对无氧呼吸过程有______作用。
Ⅱ. O2 浓度低时，______呼吸占优势。
Ⅲ.随着 O2 浓度增大，______呼吸逐渐被抑制，______呼吸不断加强。
?
抑制
无氧
无氧
有氧
（二）外界因素
Ⅳ.当 O2 浓度达到一定值后，随着 O2 浓度增大，有氧呼吸不再加强
（受呼吸酶数量等因素的影响）。
?
3.（1）如下图所示， O2 浓度为C点对应的数值时， AB=BC ，
此时有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖______（填“是”或“不
是”）一样多，理由是__________________________________
_____________________________________________________
_________________。
?
不是
根据有氧呼吸和无氧呼吸的方程式可知，当有氧呼吸和无氧呼吸释放的 CO2 量相等时，二者消耗的葡萄糖之比是 1:3
?
（2）在保存蔬菜、水果时，应选择___点对应的 O2 浓度，理由是________________
________________________。
?
R
?
此时总 CO2 释放量最少，有机物的消耗最少
?
（3）低氧环境下，有机物消耗少的原因是___________________________________
________________________________________________________________________
___。
在低氧条件下，无氧呼吸受到抑制，强度较弱，有氧呼吸因氧气不足，强度也比较小，故总的 CO2 释放量少，总呼吸强度弱
?
（2）应用
Ⅰ.选用透气的消毒纱布包扎伤口，抑制破伤风杆菌等厌氧细菌的无氧呼吸。
Ⅱ.作物栽培中及时松土，保证根细胞的正常呼吸。
Ⅲ.提倡慢跑，防止肌细胞无氧呼吸产生__________。
Ⅳ.稻田定期排水，抑制无氧呼吸产生______，防止______中毒，烂根死亡。
大量乳酸
酒精
酒精
3. CO2 浓度
?
（1）解读： CO2 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。
?
（2）应用：在蔬菜和水果保鲜中，增加 CO2 浓度可抑制细胞呼吸，减少有机
物的消耗。
?
抑制
4.含水量
（1）解读：一定范围内，细胞中自由水含量越多，代谢越______，细胞呼吸
越强。
（2）应用：粮食储存前要进行晒干处理，目的是降低粮食中的________含
量，降低细胞呼吸强度，减少有机物的消耗。
旺盛
自由水
教材延伸
1.水果、蔬菜和种子储藏条件有何异同点?____________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________。
水果、蔬菜和种子都需要在低温、低氧
2.包扎伤口时，选用透气的消毒纱布或“创可贴”等敷料的优点是_________________
_______________________________________________。

3.粮食储藏过程中有时会发生粮堆湿度增大现象，其原因是：
种子有氧呼吸过程中产生了水。
、高 CO2 浓度条件下储藏，但水果、蔬菜需要在适宜水分条件（一定湿度）下储藏且需要零上低温；种子需要在干燥条件下储藏
?
为伤口创造了透气的
环境，避免厌氧菌的繁殖，从而有利于伤口的痊愈
五.探究酵母菌的呼吸方式
自学课本P90-91探究酵母菌细胞呼吸的方式的实验，回答下面的问题:
1.酵母菌细胞有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是什么？如何鉴定呢?
2.P91页B瓶为什么要先封口放置一段时间后，再通盛有澄清石灰水的锥形瓶？
3.怎样控制有氧和无氧条件？
4.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？
5.怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活？
1.实验材料
酵母菌
代谢类型：
呼吸方式：
异养兼性厌氧型
有氧呼吸和无氧呼吸
五.探究酵母菌的呼吸方式
2.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。
五.探究酵母菌的呼吸方式
3.实验原理：
五.探究酵母菌的呼吸方式
4.变量分析：
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
五.探究酵母菌的呼吸方式
5.怎样控制有氧和无氧条件？
（1）有氧呼吸装置由 组成
（2）无氧呼吸装置由 组成
e→c→d
f→d
五.探究酵母菌的呼吸方式
（3）NaOH溶液的作用是 。
（4）加入瓶中的葡萄糖溶液需加热并冷却的目的分别是：
a.加热目的是 。
b.冷却目的是 。
吸收空气中CO2，排除空气中CO2对实验结果的干扰
加热杀死杂菌，排除其他微生物的呼吸作用对实验结果的影响
【教材延伸2】
防止高温杀死酵母菌
五.探究酵母菌的呼吸方式
(5)B瓶放置一段时间再连接澄清的石灰水的目的是：
将原有O2耗完，确保通入澄清的石灰水中的CO2只来自酵母菌的无氧呼吸
五.探究酵母菌的呼吸方式
6.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？
7.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
总结：实验步骤
五.探究酵母菌的呼吸方式
归纳：实验现象
{616DA210-FB5B-4158-B5E0-FEB733F419BA}条件
澄清石灰水/出现的时间
重铬酸钾——浓硫酸溶液
有氧
无氧
得出：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）在有氧条件下进行细胞呼吸产生CO2 多且快，在无氧条件下产生
___________。
变混浊／快
不出现灰绿色
变混浊／慢
出现灰绿色
酒精和 CO2
?
探究酵母菌呼吸方式的科学方法
对比实验（相互对照）
实验组
实验组
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。
探究光合作用产物氧气中氧原子是来自二氧化碳还是水，用同位素标记法分成两组
进行探究。请分析此实验是对比实验还是对照实验？_________________。
此实验为对比实验
葡萄糖能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，为防止对实验结果的干扰，
正确的做法是____________________________________________________。
将酵母菌的培养时间适当延长以消耗完培养液中的葡萄糖
知识拓展
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

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