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(共65张PPT)
第三章 细胞中能量的转换和利用
第4节
影响光合作用和细胞呼吸的环境因素
第2课时
影响细胞呼吸的环境因素及细胞呼吸原理的应用
高中生物学
（2019苏教版）
课标内容
说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量。
呼吸速率是植物______________的一个重要指标，常用单位______或单位______的植物体在单位时间内所__________或____________的量来表示。
细胞代谢强弱
面积
重量
吸收O2
释放CO2
细胞呼吸速率
01
影响细胞呼吸的环境因素
酶活性
提高
增高
下降
植物的种类
生理状
态
高于
主要影响因素——温度
曲线模型：
应用：
低温储存
种植大棚作物
白天（晴朗）：适当 温（光合作用原理）
夜间（及阴天）：适当 温（呼吸作用原理）
升
降
主要影响因素——温度
较低
升高
不再升高
缺氧
无氧呼吸
不完全
不完全
毒害
有氧呼吸
增强
减弱
主要影响因素——氧气的浓度
曲线模型：
应用：
适当减少O2浓度可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗；
主要影响因素——氧气的浓度
总呼吸作用强度曲线怎么画？
A
B
C
A：只进行无氧呼吸，释放较多的二氧化碳；
B：总呼吸强度最低，释放的CO2量最少；（一般为储存的最适氧气浓度）；
C：无氧呼吸消失点（此点之后只进行有氧呼吸）；
AB段急剧下降的原因：
随着O2浓度的增加，无氧呼吸受抑制，有氧呼吸又比较弱；
1.根据以下图像，分析影响细胞呼吸的外界因素：
(1)由曲线判断氧气浓度对无氧呼吸和有氧呼吸的影响？
提示：抑制无氧呼吸，促进有氧呼吸。
(2)在储藏蔬菜或水果时，为降低细胞呼吸，减少有机物的消耗，储藏室内的氧气应调节到图中的____点所对应的浓度。
B
情境探疑
5%
4%～10%
中耕松土
严重受阻
种皮
难以
抑制
休眠
主要影响因素——二氧化碳的浓度
曲线模型：
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；
主要影响因素——二氧化碳的浓度
原理：
4、含水量
自由水含量较高时，细胞呼吸作用旺盛
曲线模型：
应用：
粮食储存时，应保持干燥；
种子萌发初期，吸水较多，细胞呼吸增强；
增高
02
细胞呼吸原理的应用
细胞呼吸原理的应用
应用：选用透气创可贴或消毒纱布
原理：为伤口营造有氧环境，避免厌氧微生物的繁殖，有利于伤口愈合；
应用：伤口过深或被锈钉扎伤，需及时就医；
原理：避免破伤风芽胞杆菌（只能进行无氧呼吸）进行无氧呼吸而大量繁殖，引起破伤风；
细胞呼吸原理的应用
应用：酿酒（控制通气）
原理：早期通气，有利于酵母菌进行有氧呼吸，从而快速繁殖；
后期密封，有利于酵母菌进行无氧呼吸产生酒精；
细胞呼吸原理的应用
应用：农作物栽培时及时松土透气；
原理：根对无机盐的吸收，为主动运输，消耗能量，土壤板结，影响氧气供应量，进而影响有氧呼吸强度，影响能量供应，及时松土有利于根对无机盐离子的吸收；
细胞呼吸原理的应用
应用：水果、蔬菜保鲜
原理：降低温度、降低氧气含量可以降低呼吸作用强度，减少有机物的消耗，延长保质期；
粮食（干燥、零上低温、低氧）
水果、蔬菜(湿润、零上低温、低氧)
细胞呼吸原理的应用
应用：提倡慢跑等有氧运动
原理：避免肌肉细胞因供氧不足进行无氧呼吸而产生大量乳酸而使肌肉酸胀无力；
细胞呼吸原理的应用
应用：稻田定期排水
原理：避免根因无氧呼吸产生大量酒精，对细胞产生毒害作用，造成烂根；
应用：生产醋
原理：利用醋酸杆菌等的有氧呼吸；
应用：制作酸奶和泡菜
原理：利用乳酸（杆）菌无氧呼吸产生乳酸；
细胞呼吸原理的应用
分析下列生产、生活中所采取的措施。
可增强细胞呼吸的是____。
降低呼吸速率的是________。
①水稻生产中露田、晒田　
②储藏果蔬时降低温度或氧浓度　
③密闭的土窖保存果蔬
④储藏粮食时降低粮仓湿度和种子含水量
①
②③④
细胞呼吸原理的应用
2.(1)观察下列有关细胞呼吸原理的应用实例，请回答下列问题：
①水果、蔬菜等在低温条件下保存，可延长保鲜时间。
②温室中栽培蔬菜时，夜间和阴天适当降低温度，提高蔬菜的产量。
③低氧条件有利于蔬菜保鲜。
④农作物中耕松土促进作物生长。
⑤陆生植物长时间水淹会因酒精积累而烂根。
⑥制葡萄酒时，初期进行通气，使酵母菌大量繁殖。
⑦酒精发酵时严格控制无氧环境。
⑧粮食入仓前需要进行晾晒处理。
⑨干燥种子萌发前进行浸泡处理。
情境探疑
以上实例①②说明细胞呼吸受______因素的影响；实例③④⑤⑥⑦说明细胞呼吸受__________因素的影响；实例⑧⑨说明细胞呼吸受______因素的影响。
(2)新疆瓜果甜的原因是白天______强，光合作用产物____；晚上气温____，细胞呼吸消耗____。
温度
氧气浓度
水分
光照
多
低
少
情境探疑
03
细胞呼吸方式的判断及相关计算
1.根据反应物、产物及物质的量的关系和场所判断
一、细胞呼吸方式的判断
欲确认某生物的呼吸类型，应设置两套呼吸装置，如图所示(以发芽种子为例)。
2.根据实验现象进行判断
实验结果预测和结论
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死亡
不动 右移 只进行产生乙醇和CO2的无氧呼吸
左移 右移 进行有氧呼吸和产生乙醇、CO2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
(1)上述装置中，种子也可以换成酵母菌、绿色植物等(对应实验结果也会发生变化)。但是当换成绿色植物时，整个装置应该遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。
(2)如果实验材料是种子，为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应对实验装置及所测种子进行消毒处理；为防止气压、温度等物理膨胀因素所引起的误差，应设置对照实验，将所测的生物材料灭活(如将种子煮熟)，其他条件均不变。
(3)装置一也可用来测定有氧呼吸速率。根据着色液滴单位时间内移动的距离即可计算有氧呼吸速率(也就是单位时间内的耗氧量)。
名师批注
例1 如图是在适宜温度条件下测得的小麦种子CO2释放总量与O2浓度之间的关系曲线图。下列叙述错误的是(　　)
C.在Q点时，该植物种子CO2在线粒体内膜上产生
A.当O2浓度≥10%时，小麦种子只进行有氧呼吸，没有无氧呼吸
B.图中QR段CO2释放量急剧减少的主要原因是氧气抑制无氧呼吸，有氧呼吸还很弱
D.据图可知，O2浓度为5%左右是储存小麦种子的最佳氧浓度范围
例题剖析
例2 右图是某研究性学习小组为了探究酵母菌的细胞呼吸类型而设计的实验装置(酵母菌利用葡萄糖作为能源物质)，下列有关实验装置和结果的分析，错误的是(　　)
D.用水代替NaOH溶液设置装置2，装置2中液滴可能向左移
A.通过装置1能探究出酵母菌是否进行有氧呼吸
B.用水代替NaOH溶液设置装置2，通过装置2液滴的移动情况可以探究出酵母菌是否进行无氧呼吸
C.用水代替NaOH溶液设置装置2，如果装置1中液滴左移，装置2中液滴右移，说明酵母菌既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸
例题剖析
1.反应式
二、细胞呼吸的相关计算
(1)有氧呼吸时：C6H12O6∶O2∶CO2＝_________；
(2)无氧呼吸时：C6H12O6∶CO2∶酒精＝ _________，
或葡萄糖∶乳酸＝___________；
(3)消耗等量的C6H12O6时，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C6H12O6时，有氧呼吸消耗的O2摩尔数与有氧呼吸和无氧呼吸产生CO2摩尔数之和的比为_________；
2.细胞呼吸反应式中各物质间的关系比
1:6:6
3：4
1:2:2
1:2
1:3
例3 混合酵母菌和葡萄糖的培养液，当通入不同浓度的氧气时，其产生的C2H5OH和CO2的量如表所示。下列叙述错误的是(　　)
A.氧浓度为c时，有50%的葡萄糖用于酒精发酵
氧浓度/% a b c d
产生CO2的量 9 mol 12.5 mol 15 mol 30 mol
产生酒精的量 9 mol 6.5 mol 6 mol 0 mol
B.a值应当为0
C.氧浓度为b时，经有氧呼吸产生的CO2量为6 mol
D.氧浓度为d时，只进行有氧呼吸
例题剖析
例4 甲组酵母菌进行有氧呼吸，乙组酵母菌进行无氧呼吸，若两组酵母菌分别产生等量的CO2，那么它们各自所消耗的葡萄糖量之比是(　　)
A.2∶1 B.1∶2
C.3∶1
D.1∶3
例题剖析
04
光合作用和细胞呼吸的综合应用
一、光合作用与细胞呼吸的联系
1.物质联系
2.能量联系
例1 下列关于光合作用和有氧呼吸过程的叙述，错误的是(　　)
A.光合作用光反应阶段的产物可为有氧呼吸第三阶段提供原料
B.有氧呼吸第三阶段的产物可为光合作用光反应阶段提供原料
C.二者产生气体的阶段都有水参与
D.二者产生气体的阶段都与生物膜有关
例题剖析
例2 如图表示光合作用与有氧呼吸的部分过程，下列叙述错误的是(　　)
C.③④过程释放的能量大部分储存在ATP中
A.①②过程为暗反应，可发生在叶绿体基质中
B.③过程发生在细胞质基质中，④过程需水参与
D.①②③④过程可以在一个细胞内同时进行
例题剖析
1.表示方法
总(真正)光合速率 O2产生速率 CO2固定(或消耗)速率 有机物产生(或制造、生成)速率
净(表观)光合速率 O2释放速率 CO2吸收速率 有机物积累速率
呼吸速率 黑暗中O2吸收速率 黑暗中CO2释放速率 黑暗中有机物消耗速率
二、总(真正)光合速率、净(表观)光合速率和呼吸速率的关系
2.关系曲线解读
(1)绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织只进行呼吸作用，测得的数值为呼吸速率(图中A点)。
(2)绿色组织在有光条件下，光合作用与呼吸作用同时进行，测得的数值为净(表观)光合速率。
(3)总(真正)光合速率＝净(表观)光合速率＋呼吸速率。
(4)分析图：
①A点：只进行呼吸作用，不进行光合作用，净光合量小于0。
②AB段：总(真正)光合速率小于呼吸速率，净光合量小于0。
③B点：总(真正)光合速率等于呼吸速率，净光合量等于0。
④B点以后：总(真正)光合速率大于呼吸速率，净光合量大于0。
(1)当净(表观)光合速率>0时，植物因积累有机物而生长。
(2)当净(表观)光合速率＝0时，植物不能生长。
(3)当净(表观)光合速率<0时，植物不能生长，若长时间处于此种状态，植物将死亡。
3.与植物生长的关系
例3 如图是叶肉细胞内两种细胞器间的气体关系图解，据图判断下列说法错误的是(　　)
D.叶肉细胞的净光合速率可以用C或D来表示
A.A、C表示叶绿体释放氧气的量，A＋C可以表示总光合速率
B.B、C表示线粒体吸收氧气的量，B＋C可以表示呼吸速率
C.黑暗中，A、C的量为零
例题剖析
例4 如图所示为探究光照强度与某高等植物光合速率之间的关系而绘制的曲线。据图回答下列问题：
(1)图中曲线反映的光合速率为__________
(填“真正光合速率”或“净光合速率”)。
(2)图中D点时，该植物叶肉细胞产生[H]的场所有________________________；图中A点时，该植物叶肉细胞内能为主动运输提供ATP的细胞器是________。
(3)光补偿点时，该植物叶肉细胞的呼吸速率________(填“大于”“等于”或“小于”)光合速率。光饱和点以后，限制该植物光合速率的外部因素可能是____________________。
净光合速率
细胞质基质、线粒体
线粒体
小于
温度、CO2浓度
例题剖析
晴朗夏季的某绿色植物光合作用一昼夜中CO2吸收量和释放量变化曲线图。分析各点含义及成因：
光合作用强度=呼吸作用强度
下午6时左右，
光合作用强度=呼吸作用强度
温度低，呼吸作用很弱
b开始进行光合作用
光合作用强度<呼吸作用强度
光合作用强度>呼吸作用强度
光合作用强度<呼吸作用强度
只进行呼吸作用
C点：
H点：
A点：
B点：
BC段：
CH段：
HM段：
MP段：
影响光合作用强度的因素及应用
DE段下降的原因是气孔关闭，CO2吸收减少；
FH段下降的原因是光照强度减弱
“光合午休”现象
温度过高，大量气孔关闭，
CO2无法进入叶肉组织，光合作用暗反应受到限制。
E点：
影响光合作用强度的因素及应用
晴朗夏季的某绿色植物光合作用一昼夜中CO2吸收量和释放量变化曲线图。分析各点含义及成因：
在C点之前在逐渐减少；
CH段逐渐增加，H点一天中有机物积累量最多的点；
H点之后有机物总量又逐渐减少。
有机物总量变化：
DE段和FH段光合速率下降的原因：
夏季的一昼夜中密闭环境下CO2浓度随时间变化的曲线分析
A点：
B点：
C点：
D点：
FG段：
H点：
无光，只有呼吸作用
低温，呼吸减弱
有光，开始有光合作用
光合=呼吸
午休现象
光合=呼吸
积累有机物情况：
A~D：光合<呼吸，有机物消耗
D~H：光合>呼吸，有机物积累
H~I：光合<呼吸，有机物消耗
一昼夜植物是否生长：
比较I点和A点的CO2浓度，若I点低于A点，则一昼夜内光合>呼吸，有机物积累，植物生长
影响光合作用强度的因素及应用
2.密闭环境中一昼夜CO2和O2含量的变化
(1)光合速率等于呼吸速率的点：C、E。
(2)图(一)中若N点低于虚线，则该植物一昼夜表现为生长，其原因是N点低于M点，说明一昼夜密闭容器中CO2含量减少，即总光合量大于总呼吸量，植物生长。
(3)图(二)中若N点低于虚线，则该植物一昼夜不能生长，其原因是N点低于M点，说明一昼夜密闭容器中O2含量减少，即总光合量小于总呼吸量，植物不能生长。
例5 如图为某种植物在夏季晴天一昼夜内CO2吸收量的变化情况。判断正确的是(　　)
B.CE段下降主要是部分气孔关闭造成的
C.CE段与FG段光合速率下降的原因相同
A.影响BC段光合速率的外界因素只有光照强度
D.该植物进行光合作用的时间区段是BG
例题剖析
1.使用有机肥可以为作物提供有机物。( )
2.CO2浓度只会影响光合速率，不影响呼吸速率。( )
3.温度越低越有利于水果、种子和蔬菜的储藏。( )
×
×
×
自查自纠
例1 结合细胞呼吸原理分析，下列日常生活中的做法不合理的是(　　)
A.包扎伤口选用透气的创可贴
B.花盆中的土壤需要经常松土
C.真空包装食品以延长保质期
D.采用快速短跑进行有氧运动
典例应用
例2 甲、乙两图表示苹果组织细胞中CO2释放量和O2吸收量的变化。下列相关叙述错误的是 (　　)
B.甲图中O2浓度为b时，对应乙图中CD段
A.甲图中O2浓度为a时的情况对应的是乙图中的A点
C.甲图的a、b、c、d四个浓度中，c是最适合储藏苹果的O2浓度
D.甲图中O2浓度为d时没有酒精产生
典例应用
思维导图 晨读必背
1.温度是通过影响酶的活性来影响细胞呼吸的。
2.随着氧气浓度的增大，无氧呼吸速率逐渐降低，有氧呼吸速率逐渐提高。
3.储藏水果和蔬菜需要低氧、零上低温和适当湿度等条件，储藏作物种子需要低氧、低温和干燥等条件。
课堂小结
1.下列生产措施或生活现象所涉及的细胞呼吸知识，解释错误的是(　　)
A.提倡慢跑，可防止无氧呼吸产生乳酸使人体肌肉酸胀
B.零度以上低温储存果蔬，可降低呼吸酶活性，减少有机物的分解
D.种子储藏前需要干燥，主要是通过减少水分以抑制细胞有氧呼吸
C.马铃薯块茎腐烂的原因是无氧呼吸产生的酒精对细胞有毒害作用
随堂检测
2.人体肌肉组织分为快肌纤维和慢肌纤维两种，快肌纤维几乎不含有线粒体，与短跑等剧烈运动有关；慢肌纤维与慢跑等有氧运动有关。下列相关叙述错误的是(　　)
A.剧烈运动使肌细胞因无氧呼吸产生大量乳酸
B.两种肌纤维均可在细胞质基质中产生丙酮酸和ATP
C.消耗等量的葡萄糖，快肌纤维比慢肌纤维产生的ATP少
D.快肌纤维无氧呼吸和慢肌纤维有氧呼吸产生CO2的场所不同
随堂检测
3.在生产生活中广泛运用细胞呼吸的原理。下列有关叙述错误的是(　　)
A.土壤板结易导致植物烂根的原因与根细胞无氧呼吸产生乙醇有关
B.粮食储藏时，应适当降低温度、湿度和氧气浓度
C.温室种植时，夜间适当降温，可减少有机物的消耗量
D.酿酒时为抑制酵母菌有氧呼吸应保持无氧、低温的条件
随堂检测
1.下列可准确地判断储存的小麦种子的细胞呼吸方式的方法是(　　)
A.有无二氧化碳的生成
B.热量产生多少
C.有机物的消耗量
D.O2消耗量和CO2生成量的比值
随堂检测
2.下图表示某油料植物种子萌发为幼苗过程中测得的CO2释放、O2吸收相对速率的变化。有关叙述错误的是(　　)
B.第Ⅱ阶段种子细胞呼吸的主要方式是有氧呼吸
A.第Ⅰ阶段CO2释放速率上升的内因之一
是酶活性增强
C.第Ⅲ阶段气体变化速率O2大于CO2是因为有脂肪氧化分解
D.第Ⅳ阶段呼吸速率因储存物质被消耗而显著下降
随堂检测
1.如图所示为甘蔗一个叶肉细胞内的系列反应过程，下列有关说法正确的是(　　)
C.过程①产生NADPH，过程②消耗NADPH，过程③既产生也消耗NADH
A.过程①中叶绿体中的四种色素都主要吸收蓝紫光和红光
B.过程②发生在叶绿体基质，过程③发生在线粒体
D.若过程②的速率大于过程③的速率，则甘蔗的干重就会增加
随堂检测
2.右图表示某植物在不同光照强度下，单位时间内CO2释放量和O2产生总量的相对变化。下列对该植物生理过程的分析，正确的是(　　)
D.光照强度为d时，光合作用从环境中吸收2单位CO2
A.光照强度为a时，光合速率不为0
B.光照强度为b时，光合速率与呼吸速率相等
C.光照强度为c时，光合速率是呼吸速率的2倍
随堂检测
3.将某绿色植物放在特定的实验装置中，研究温度对光合作用与细胞呼吸的影响(其余的实验条件都适宜)，实验以CO2的吸收量与释放量为指标。实验结果如下表所示：
C.在表格所给的温度中，每天交替进行12 h光照、12 h黑暗，温度在20 ℃时，该植物积累有机物最多
温度/℃ 5 10 15 20 25 30 35
光照下CO2吸收量/(mg·h－1) 1.00 1.75 2.50 3.25 3.75 3.50 3.00
黑暗下CO2释放量/(mg·h－1) 0.50 0.75 1.00 1.50 2.25 3.00 3.50
下列对该表数据的分析，正确的是(　　)
A.昼夜不停地光照，温度在35 ℃时该植物不能生长
B.昼夜不停地光照，该植物生长的最适温度是30 ℃
D.每天交替进行12 h光照、12 h黑暗，若想知道该植物积累有机物的最佳温度，应该在20～25 ℃之间设立更多的温度，继续实验
随堂检测
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