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第五章 细胞的能量供应和利用
第3节 细胞呼吸的原理和应用
(第三课时)
目标
01
02
03
利用结构与功能观分析线粒体结构与细胞呼吸的关系。(生命观念）
根据实验目的，设计探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置，实施方案，观察实验结果，得出正确结论。（科学探究）
运用细胞呼吸原理，对生活和生产中的应用实例作出科学解释。（社会责任）
学习目标
温故知新：有氧呼吸与无氧呼吸的比较
呼吸方式 有氧呼吸 无氧呼吸
不 同 点 场所
条件
产物
能量
相 同 点 联系 实质 意义 细胞质基质和线粒体（主）
细胞质基质
需氧、酶
不需氧、需酶
CO2、H2O
酒精+CO2 / 乳酸
热能（主）+大量
热能+乳酸或酒精中的化学能（主）+少量
第一阶段完全相同
分解有机物，释放能量，合成ATP
为生物体的各项生命活动提供能量
问题1: 请阅读P95页的6个资料，说说细胞呼吸原理在生活生产中有哪些应用？
细胞呼吸原理的应用
思考.运用
一、细胞呼吸原理的运用
为什么被锈钉扎伤或伤口很深时，需要注射破伤风疫苗，且用透气的创可贴或纱布包扎伤口？
为什么利用酵母菌酿酒要先通入一定量的无菌空气，再密封？
为什么要给作物及时松土？为什么水稻要定期排水？
为什么储藏水果粮食要降低温度和氧气含量等措施来延长保质期？
为什么提倡慢跑？
问题1: 请阅读P95页的6个资料，说说细胞呼吸原理在生活生产中有哪些应用？
细胞呼吸原理的应用
思考.运用
一、细胞呼吸原理的运用
问题2: 为什么被锈钉扎伤或伤口很深时，需要注射破伤风疫苗，且用透气的创可贴或纱布包扎伤口？
破伤风由破伤风芽孢杆菌引起，这种病菌只能进行无氧呼吸。皮肤破损较深或被锈钉扎伤后，病菌就容易大量繁殖（遇到这种情况，需要及时到医院治疗）。
细胞呼吸原理的应用
思考.运用
一、细胞呼吸原理的运用
问题3: 为什么利用酵母菌酿酒要先通入一定量的无菌空气，再密封？
酵母菌是兼性厌氧微生物。酵母菌在适宜的通气、温度和pH等条件下，进行有氧呼吸并大量繁殖；在无氧条件下则进行酒精发酵。
细胞呼吸原理的应用
思考.运用
一、细胞呼吸原理的运用
问题4: 为什么要给作物及时松土？为什么水稻要定期排水？
中耕松土的目的：促进根细胞的有氧呼吸，产生更多能量，促进根对无机盐离子的吸收。
稻田定期排水（或种子不能掩埋过深）：避免产生大量的酒精，对细胞有毒害作用，烂根或烂种子。
细胞呼吸原理的应用
思考.运用
一、细胞呼吸原理的运用
问题5: 为什么储藏水果粮食要降低温度和氧气含量等措施来延长保质期？
储藏水果、粮食的仓库，往往要通过降低温度、降低氧气含量等措施，来减弱水果、粮食的呼吸作用，以延长保质期。
细胞呼吸原理的应用
思考.运用
一、细胞呼吸原理的运用
问题6: 为什么现在都提倡慢跑等有氧运动？
有氧运动是指人体细胞充分获得氧的情况下所进行的体育锻炼。人体细胞通过有氧呼吸可以获得较多的能量。相反，百米冲刺等无氧运动，是人体细胞在缺氧条件下进行的高速运动。
　实战训练　
1.请连一连：
①包扎伤口用透气消毒纱布或松软创可贴
②用酵母菌酿酒
③用醋酸杆菌生产食醋
④用谷氨酸棒状杆菌生产味精
⑤松土
⑥稻田定期排水
⑦破伤风抗毒血清
⑧慢跑
a.促进无氧呼吸
b.抑制无氧呼吸
c.促进有氧呼吸
　实战训练　
2.细胞呼吸的原理在生活和生产中得到了广泛的应用。下列叙述错误的是( )
A.利用麦芽、葡萄、粮食和酵母菌，在控制通气的情况下，可以产生各种酒
B.包扎伤口时，用透气的纱布或创可贴，其目的是促进伤口处人体细胞的有氧呼吸
C.及时为板结的土壤松土透气，有利于根细胞对无机盐的吸收
D.提倡慢跑的原因之一是避免因剧烈运动产生大量的乳酸引起身体不适
问题7: 根据学习过的有关细胞呼吸的知识，谈一谈如何更好的储藏新鲜瓜果和干种子？影响细胞呼吸速率的因素有哪些？
二、影响细胞呼吸的因素
问题7: 根据学习过的有关细胞呼吸的知识，谈一谈如何更好的储藏新鲜瓜果和干种子？影响细胞呼吸速率的因素有哪些？
条 件
6CO2 + 12H2O+能量
C6H12O6+ 6H2O + 6O2
反应物
产物
酶
影响细胞呼吸
因素
内因
遗传因素
不同植物呼吸速率不同（阳生植物＞阴生植物）
同一植物不同发育时期不同（幼苗期＞成熟期）
同一植物不同器官呼吸速率不同（生殖器官＞营养器官）
外因
环境因素
温度（酶）、O2浓度、 H2O 、CO2浓度等
二氧化碳浓度影响呼吸速率的机理是什么？有哪些运用？
氧气浓度影响呼吸速率的机理是什么？有哪些运用？
温度影响呼吸速率的机理是什么？有哪些运用？
含水量影响呼吸速率的机理是什么？有哪些运用？
2
3
4
1
合作探究二：请同学们阅读教材金榜学案，小组合作思考讨论完成问题。
二、影响细胞呼吸的因素
二、影响细胞呼吸的因素
1.温度：
通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸速率。
温度℃
呼吸速率
① 零上低温下贮存蔬菜、水果。
② 在大棚蔬菜的栽培过程中，增加昼夜温差，减少有机物的消耗，提高产量。
③温水和面，发酵快。
应
用
通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸速率。
机
理
　实战训练　
3.《齐民要术》中记载了利用荫坑储存葡萄的方法(如图所示)。目前我国果蔬主产区普遍使用大型封闭式气调冷藏库(充入氮气替换部分空气)，延长了果蔬保鲜时间，增加了农民收益。下列叙述错误的是(　　)
A．荫坑和气调冷藏库的低温和低氧条件减缓了果蔬中营养成分和风味物质的分解B．荫坑中储存的果蔬，其线粒体内膜上的[H]与O2反应产生H2O，并释放能量
C．气调冷藏库中的低温条件可以降低细胞质基质和线粒体中酶的活性，降低呼吸速率D．储存水果时，荫坑和气调冷藏库中的CO2浓度增大，CO2全部来源于水果的细胞质基质
二、影响细胞呼吸的因素
2.氧气浓度：
O 5 10 15 20 25
释放量
CO2
O2浓度%
有氧呼吸速率
2.各点分析：
①Q点：
②P点：
③R点：
④A点：
⑤B点：
无氧呼吸速率
细胞呼吸CO2的总量
Q
A
P
B
不消耗O2，只产生CO2
只进行 呼吸。
消耗O2量=产生CO2量
只进行 呼吸
无氧
有氧
R
产生CO2_____
组织细胞呼吸______
最少
此时有机物消耗最少，R点对应的O2浓度是储藏蔬菜、水果的最佳O2浓度。
最弱点
有氧呼吸释放的CO2量______无氧呼吸释放的CO2量，但二者消耗葡萄糖的速率_______。
等于
不相等
无氧呼吸终止点。
直接影响呼吸速率和呼吸性质。
①O2促进有氧呼吸；②O2抑制无氧呼吸，O2浓度达到一定值时，无氧呼吸被完全抑制。
机
理
二、影响细胞呼吸的因素
应
用
①中耕松土
可增强根的呼吸作用，有利于矿质元素的吸收。
②低氧储存蔬菜、水果、粮食
为了减少有机物消耗，应控制低氧(a点氧气浓度)环境
2.氧气浓度：
A.A点时细胞呼吸产生二氧化碳的场所是线粒体基质
B.P点无氧呼吸和有氧呼吸相等，CO2生成量等于O2吸收量
C.欲测定该绿色植物呼吸作用受
氧气浓度的影响应遮光处理
D.储存蔬果最好选择无氧条件，
以降低有氧呼吸消耗有机物
　实战训练　
4.研究小组通过实验探究适宜温度条件下某绿色植物呼吸速率受氧气浓度的影响，结果如图所示。据图分析正确的是（ ）
A.阴影部分的面积表示无氧呼吸释放
的二氧化碳的速率
B.若OaQ＝QN，则有氧呼吸消耗的氧气与无氧呼吸释放的二氧化碳一样多
C.保存水果、蔬菜应选择O2浓度为0的时候
D.B点时只进行有氧呼吸，产生CO2的场所是细胞质基质
　实战训练　
5.如图表示酵母菌在不同氧浓度下，单位时间内O2的吸收量和CO2的释放量的变化。下列叙述正确的是（ ）
二、影响细胞呼吸的因素
3.二氧化碳浓度：
呼吸速率
① 地窖中CO2浓度高，有利于蔬菜水果的储存。
②在水果、蔬菜保鲜中， 增加CO2浓度（或充入N2）可抑制细胞呼吸， 减少有机物消耗
应
用
机
理
CO2（%）
增加CO2的浓度对细胞呼吸有明显的抑制作用
二、影响细胞呼吸的因素
4.含水量：
呼吸速率
①粮食贮藏：零上低温，低氧，干燥；干种子萌发前进行浸泡处理
②果蔬储存：零上低温，低氧，一定湿度
③土壤板结、长期水淹，出现烂根现象，需要及时排水。
应
用
机
理
细胞含水量
在一定范围内,细胞呼吸强度随含水量的增加而增强
　实战训练　
6.下列关于细胞呼吸原理的应用，正确的是（ ）
A.制作酸奶时，应通入空气使乳酸菌快速繁殖
B.种子储藏前，应晒干以减少自由水含量降低代谢
C.温室种植蔬菜，适当提升夜间温度可以提高产量
D.人体进行有氧运动，可防止无氧呼吸产生的酒精造成的损害
三、细胞呼吸类型的判断
O2吸收 = 0
O2吸收 = CO2释放
O2吸收 ＜ CO2释放
酒精量 = CO2释放
酒精量 ＜ CO2释放
底物为葡萄糖
仅有氧呼吸（如多数植物）或同时进行产乳酸的无氧呼吸（如动物）
仅无氧呼吸
有氧+产酒精无氧呼吸
仅进行产酒精的无氧呼吸
有氧+产酒精的无氧呼吸
无CO2释放
只进行产乳酸的无氧呼吸
注意：若细胞CO2释放量小于O2消耗量，说明细胞呼吸的底物不只是糖类，可能还有脂肪。
　实战训练　
7.种子贮藏中需要控制呼吸作用以减少有机物的消耗。若作物种子呼吸作用所利用的物质是淀粉分解产生的葡萄糖，下列关于种子呼吸作用的叙述，错误的是( )
A.若产生的CO2与乙醇的分子数相等，则细胞只进行无氧呼吸
B.若细胞只进行有氧呼吸，则吸收O2的分子数与释放CO2的相等
C.若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸，则无O2吸收也无CO2释放
D.若细胞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
　实战训练　
8.有一瓶含有酵母菌的葡萄糖培养液，当通入不同浓度的O2时，其产生的酒精和CO2的物质的量如图所示。据图中信息推断，正确的是( )
A.当O2浓度为a时，酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸
B.当O2浓度为c时，有2/5的葡萄糖
用于酵母菌的无氧呼吸
C.当O2浓度为b和d时，酵母菌细胞
呼吸方式有所不同
D.a、b、c、d不同O2浓度下，细胞
呼吸各阶段都能产生[H]和ATP
拓展延伸：细胞呼吸速率和呼吸类型的测定
实验现象 结　论
装置一液滴 装置二液滴 只进行产乳酸的无氧呼吸或已死亡
只进行产生酒精的无氧呼吸
进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸
只进行有氧或进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸
装置一
装置二
拓展延伸：细胞呼吸速率和呼吸类型的测定
拓展延伸：细胞呼吸速率和呼吸类型的测定
拓展延伸：细胞呼吸速率和呼吸类型的测定
实验现象 结　论
装置一液滴 装置二液滴 只进行产乳酸的无氧呼吸或已死亡
只进行产生酒精的无氧呼吸
进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸
只进行有氧或进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸
不动
不动
不动
不动
右移
左移
左移
右移
装置一
装置二
△变式训练：若将发芽种子换成玉米胚，结果如何？
玉米胚
玉
米
胚
装置1 装置2 结果
只进行有氧呼吸
只进行产生乳酸的无氧呼吸
既进行有氧呼吸又进行产生乳酸的无氧呼吸
着色液滴左移
着色液滴不动
着色液滴不动
着色液滴不动
着色液滴左移
着色液滴不动
拓展延伸：细胞呼吸速率和呼吸类型的测定
思维训练：运用证据和逻辑评价论点
关于真核细胞线粒体的起源，科学家提出了一种解释：约十几亿年前，有一种真核细胞吞噬了原始的需氧细菌，被吞噬的细菌不仅没有被消化分解，反而在细胞中生存下来了。需氧细菌从宿主细胞那里获取丙酮酸，宿主细胞从需氧细菌那里得到丙酮酸氧化分解释放的能量。在共同生存繁衍的过程中，需氧细菌进化为宿主细胞内专门进行细胞呼吸的细胞器。
以下哪些证据支持这一论点，哪些不支持这一论点
1.线粒体内存在与细菌DNA相似的环状DNA。
2.线粒体内的蛋白质，有少数几种由线粒体DNA指导
合成，绝大多数由核DNA指导合成。
3.真核细胞内的DNA有极高比例的核苷酸序列经常不
表现出遗传效应，线粒体DNA和细菌的却不是这样。
4.线粒体能像细菌一样进行分裂增殖。
【提示】这一论点包含两个要点：线粒体原本是一种独立生存的细菌，后来与真核细胞共生变成细胞内的结构。由此可见,证据1、证据3和证据4，能够支持这一论点，而论据2不支持。
课堂小结
细胞呼吸
呼吸方式
有氧呼吸
无氧呼吸
酶
C6H12O6
＋
6H2O
＋ 6O2
6CO2
＋12H2O
＋ 能量
C6H12O6
2CO2
＋2C2H5OH
＋少量能量
酶
葡萄糖
酶
2丙酮酸
少量能量
4〔H〕
+
+
6O2
12H2O
酶
大量能量
24〔H〕
+
+
C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+少量能量
酶
细胞质基质
一：细胞质基质
三：线粒体内膜
二：线粒体基质
6CO2
6H2O
酶
2丙酮酸
少量能量
20〔H〕
+
+
+
影响因素
温度
水分
CO2浓度
O2浓度
(1)细胞呼吸可以把蛋白质、糖类和脂质的代谢联系起来(　　)
(2)无氧呼吸过程中没有氧气参与，所以有[H]的积累(　　)
(3)水稻根、苹果果实、马铃薯块茎等植物器官的细胞无氧呼吸的产物都是酒精和二氧化碳(　　)
(4)人体产生二氧化碳的细胞呼吸方式一定是有氧呼吸(　　)
(5)和有氧呼吸相比，无氧呼吸的两个阶段释放的能量较少(　　)
(6)用透气的消毒纱布包扎伤口，目的是保证伤口处细胞的有氧呼吸(　　)
(7)无氧和零下低温的环境有利于水果保鲜(　　)
(8)及时排涝，能防止水稻根细胞受酒精毒害(　　)
　实战训练　
9.判断下列是否正确
　实战训练　
9.判断下列是否正确
(10)创可贴要透气是为了促进伤口部位细胞的有氧呼吸。 ( )
提示:创可贴要透气是为了抑制细菌的无氧呼吸。
(11)酿酒过程要一直密封,以保证酵母菌能进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳。( )
提示:酿酒时要先通气后密封,通气的目的是让酵母菌进行有氧呼吸并大量繁殖,密
封的目的是让酵母菌在无氧条件下进行酒精发酵。
(12)对花盆里的土壤经常进行松土透气。 ( )
(13)粮食储藏需要的条件是(零上)低温、低氧和干燥。蔬菜、水果储藏的条件是
(零上)低温、低氧和适宜的湿度。 ( )
(14)剧烈运动会出现肌肉酸痛,是肌肉细胞进行无氧呼吸产生乳酸所致。 ( )
×
×
√
√
√
　实战训练　
10．“端稳中国碗，装满中国粮”，种子是粮食安全的底座，也是现代农业发展的基础。下列相关叙述正确的是（　　）
A．种子贮藏时，零上低温、低湿和无氧条件有利于延长种子贮藏时间
B．种子从休眠进入萌发状态，结合水/自由水比值上升
C．种子萌发后，根系吸收的氮元素可用于合成脂肪、蛋白质和核酸
D．在播种时，与小麦种子相比，花生种子需浅播
　实战训练　
11．到达西藏后，很多游客会出现乏力现象，原因是在缺氧的环境下细胞呼吸的方式发生了改变，下列相关叙述错误的是（　　）
A．有氧呼吸减弱，导致细胞释放的能量减少
B．无氧呼吸增强，导致细胞内乳酸增多、pH略有下降
C．无氧呼吸只在第一阶段合成ATP
D．由于O2缺乏，有氧呼吸第一阶段产生的丙酮酸减少，影响第二、三阶段的进行
　实战训练　
12．下图1是酵母菌细胞呼吸过程示意图，图2表示某些环境因素对酵母菌有氧呼吸速率的影响。下列相关叙述错误的是（　　）
A．物质a可以使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄
B．人的骨骼肌细胞也可以在图1中的条件X和Y下进行细胞呼吸
C．图2中影响有氧呼吸的环境因素有O2浓度和温度
D．据图2可知，酵母菌有氧呼吸酶的最适温度是30℃
　实战训练　
13．《悯农》中以“春种一粒粟，秋收万颗子”具体而形象地描绘了丰收，用“种”和“收”赞美了古代劳动农民的辛勤劳作。下列有关玉米种子和花生种子的叙述，正确的是（　　）
A．在相同条件下，春种时花生种子埋在土壤中的深度要小于玉米种子B．玉米种子和花生种子在萌发初期有机物种类都减少，呼吸强度都增强C．在成熟期可以用斐林试剂和苏丹Ⅲ染液分别对玉米种子和花生种子中主要有机物进行鉴定
D．为了减少有机物的消耗，秋收的种子需要在干燥、低温和无氧条件下储存
　实战训练　
14．玉米根细胞长时间水淹，无氧呼吸导致能量供应不足，液泡膜上的H+转运受阻，细胞质基质中H+积累，乳酸的生成也使细胞质基质pH降低，进而引起细胞酸中毒。此时，细胞可通过呼吸代谢途径的改变来适应缺氧环境。在无氧条件下，玉米根细胞经呼吸作用释放CO 的速率随时间的变化趋势如图所示，下列相关叙述错误的是（　　）
A．正常玉米根细胞中H+由细胞质基质进入液泡的方式为主动运输
B．玉米根细胞无氧条件下的细胞呼吸可通过丙酮酸产乳酸途径转换为产酒精途径，延缓细胞酸中毒
C．a~b时间内，由于呼吸代谢途径的改变，每分子葡萄糖经无氧呼吸分解后生成的ATP增加
D．如果缺氧时间过长，无氧呼吸产生的酒精也会对细胞产生毒害作用
　实战训练　
15．民以食为天，唐朝时就制定了关于粟米贮藏年限的法律条文。“诸仓窖贮积者，粟支九年；米及杂种支五年。下湿处，粟支五年；米及杂种支三年。贮经三年以上，一解听耗一升；五年以上，二升。其下湿处，稻谷及粳米各听加耗一倍。”挖仓窖过程中，窖壁用火烘干后采取草木灰、木板、席、糠、席等五层防潮、保温措施，粮食不易发热、发芽、腐烂。下列叙述错误的是（ ）
A．粮食储存应通过降低湿度来降低其呼吸强度，减少有机物的损耗
B．有氧呼吸中有机物分解释放的能量大部分以热能的形式散失
C．仓窖中的低温环境可以降低细胞质基质和线粒体中酶的活性
D．仓窖密封后，有氧呼吸的第一、第二阶段可正常进行，第三阶段受到抑制

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