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5.3细胞呼吸的原理和应用学案
【预习新知】
（一）细胞呼吸的方式
一、细胞呼吸的概念
1.发生场所： 。 2.实质： 的氧化分解。
3.物质变化：有机物生成 。 4.能量变化： 。
二、探究酵母菌细胞呼吸的方式
1.实验原理
（1）酵母菌的代谢类型：在有氧和无氧的条件下都能生存，属于 。
（2）细胞呼吸方式的判断：在有氧和无氧条件下，细胞呼吸的产物不同，以此来确定酵母菌细胞呼吸的方式。
2.产物检测
试剂 实验现象
CO2 澄清石灰水 变 （根据石灰水的混浊程度，可检测CO2的产生情况）
溴麝香草酚蓝溶液 （根据溴麝香草酚蓝溶液变成黄色的时间长短，可检测CO2的产生情况）
酒精 重铬酸钾溶液（酸性条件）
3.实验结论
（1）酵母菌在 和 条件下都能进行细胞呼吸。
（2）在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量二氧化碳和 。
（3）在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精，还产生少量的 。
三、细胞呼吸分为 和 两种。
（二）有氧呼吸
一、线粒体的结构和功能
1.线粒体增大膜面积的方式和意义：内膜的某些部位向内腔折叠形成 ，增大有氧呼吸酶的 。
2.有氧呼吸的酶分布在： 。
3.线粒体的功能：进行 的主要场所。
二、有氧呼吸
1.概念：细胞在O2参与下，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 ，释放 ，生成大量 的过程。
2.过程
第一阶段 第二阶段 第三阶段
场所 细胞质基质 线粒体内膜
反应物 葡萄糖 丙酮酸、水 [H]、O2
生成物 丙酮酸、[H]、 ATP CO2、[H]、 H2O、ATP
能量 能量 能量 能量
3.反应总式： 。
三、同有机物在生物体外的燃烧相比，有氧呼吸具有不同的特点：有氧呼吸过程 ；有机物中的能量经过一系列的化学反应逐步释放；这些能量有相当一部分储存在 中。
（三）无氧呼吸
1．场所： 。
2．类型和过程
类型 酒精发酵 乳酸发酵
第一阶段 葡萄糖→ ＋ ＋少量能量
第二阶段 丙酮酸→ ＋CO2 丙酮酸→
反应式 C6H12O6 C6H12O6
实例 某些植物、酵母菌等 高等动物、马铃薯块茎、甜菜根、玉米胚、乳酸菌等
总结：有氧呼吸和无氧呼吸的比较
项目 有氧呼吸 无氧呼吸
不 同 点 条件
场所
分解程度
产物
能量释放
相 同 点 反应条件
本质
过程
意义
（三）细胞呼吸原理的应用
和 都属于细胞呼吸。
细胞呼吸的实质：细胞呼吸是指 在细胞内经过一系列 ，生成 或其他产物，释放 并生成 的过程。
3、有氧呼吸和无氧呼吸的比较：
项目 有氧呼吸 无氧呼吸
不同点 反应场所 第一个阶段在 中，第二和第三个阶段在 中
反应条件 需要 、酶和适宜的温度 不需要 ，需要酶和适宜的温度
分解产物 ， 酒精和 ，或
释放能量 1 mol葡萄糖释放2870 kJ能量，其中1161 kJ的能量储存在 中 1 mol葡萄糖释196.65 kJ能量（生成乳酸）或225.94 k能量（生成酒精），其中均有61.08 kJ的能量储存在 中
特点 有机物 ，能量完全释放 有机物 ，能量没有完全释放
相同点 实质 分解 ，释放 ，合成
联系 第一个阶段相同，即葡糖分解为丙酮酸和[H]的阶段完全相同
意义 ①为生物体的各项生命活动提供能量 ②为生物体内其他化合物的合成提供原料 ③维持恒温动物的体温
【巩固训练】
1.具有细胞结构的生物通过细胞呼吸获得ATP，以下叙述错误的是( )
A.葡萄糖等有机物彻底氧化分解的过程中会生成大量ATP
B.葡萄糖所含的能量在无氧呼吸中大多以热能的形式散失
C.有氧呼吸逐步缓慢释放的能量可以逐步地转移到ATP中
D.慢跑时肌纤维产生的ATP主要来自线粒体内膜,需O2参与
2.下列有关细胞呼吸原理应用的叙述，错误的是( )
A.适当提高水果贮藏环境中的O2浓度会减少酒精的生成量
B.利用密封保鲜袋保存车厘子，可减少水分散失降低细胞呼吸速率
C.农作物种子贮藏在无氧和低温条件下呼吸速率降低，贮藏寿命显著延长
D.与玉米种子相比花生种子萌发时呼吸作用需要大量氧气，播种时宜浅播
3.在细胞呼吸过程中，若有CO2放出，下列叙述错误的是( )
A.一定有水产生 B.不一定发生无氧呼吸
C.一定不在生物膜上进行 D.不一定在线粒体中进行
4.某生物兴趣小组利用酵母菌探究细胞呼吸类型，实验装置如图所示，下列说法错误的是( )
A.选用酵母菌作为实验材料是因为其为兼性厌氧型生物
B.甲装置加入油脂的作用是隔绝空气，属于对照组
C.乙装置中NaOH溶液的目的是吸收空气中的CO2
D.两装置均可以用溴麝香草酚蓝水溶液替换澄清石灰水
5.下图是探究酵母菌呼吸方式的装置，下列说法不正确的是( )
A.1号装置用于测定酵母菌O2消耗量，2号装置用于测定酵母菌CO2释放量
B.若1号装置液滴向左移动，2号装置液滴向右移动，则酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸
C.若1号装置液滴不移动，2号装置液滴向右移动，则酵母菌只进行无氧呼吸
D.若1号装置液滴向左移动，2号装置液滴不移动，则酵母菌只进行有氧呼吸
6.人体运动强度与氧气消耗量和血液中乳酸含量的关系如图。下列说法正确的是( )
A.运动状态下，肌肉细胞CO2的产生量大于O2的消耗量
B.无氧呼吸时葡萄糖中的能量大部分以热能散失，其余储存在ATP中
C.运动强度为c时，有氧呼吸消耗的葡萄糖是无氧呼吸的3倍
D.若运动强度长时间超过c，肌细胞积累大量乳酸使肌肉有酸痛感
7.酵母菌在密闭容器内以葡萄糖为底物的呼吸速率变化过程如图所示。下列有关分析不合理的是( )
A.0～6h，容器内气体的体积保持不变，培养液的pH变小
B.7h时，有氧呼吸产生的ATP的数量大于无氧呼吸产生的
C.6～8h，可用酸性重铬酸钾溶液来检测无氧呼吸是否产生了酒精
D.10h时，酵母菌无氧呼吸分解葡萄糖释放了部分能量
8.人体剧烈运动时骨骼肌细胞可以通过无氧呼吸将葡萄糖分解为( )
A.CO2 B.酒精
C.H2O D.乳酸
9.酵母菌属于兼性厌氧菌。下列关于酵母菌细胞呼吸的叙述，错误的是( )
A.有氧呼吸和无氧呼吸都在第二阶段产生CO2
B.有氧呼吸和无氧呼吸都能产生中间产物丙酮酸
C.有氧呼吸的每个阶段都能产生ATP和[H]
D.有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段完全相同
10.细胞呼吸的原理在生产和生活中得到了广泛的应用。下列有关叙述错误的是( )
A.密封缺氧的环境有利于酵母菌大量增殖和产生酒精
B.适时中耕可疏松土壤、改善通气状况，有利于农作物根系生长
C.降低温度和氧含量可以使粮食的呼吸作用减弱，延长其保质期
D.有氧运动能避免肌细胞进行无氧呼吸产生较多乳酸，导致肌肉酸胀
参考答案
1.答案：B
解析：A.一摩尔葡萄糖在细胞内彻底氧化分解能释放能量2870KJ，其中有977.28KJ用来合成ATP，其他的有机物也同样，在彻底氧化分解后，会生成大量ATP，故A正确;B.葡萄糖等有机物在无氧呼吸时会产生酒精或乳酸，释放少量能量，大部分能量储存在酒精或乳酸中，故B错误;C.葡萄糖有氧呼吸过程中，第一阶段是将葡萄糖分解成丙酮酸和及NADH，释放少量能量，第二阶段丙酮酸与水彻底分解成二氧化碳和NADH，释放少量能量，第三阶段是前两个阶段生成的NADH与氧气结合生成水，释放大量能量，每个阶段释放的能量都有一部分用来合成ATP，故C正确;D.慢跑是有氧运动，主要由有氧呼吸供能。即在氧气供应充足的情况下，葡萄糖能够彻底氧化分解，其中有氧呼吸第三阶段是NADH与氧气结合生成水，释放的能量最多，该阶段进行的场所是线粒体内膜，故D正确。
2.答案：C
解析：种子应该在低氧、低温的条件下储藏,此时的呼吸速率较低,C错误。
3.答案：A
解析：A、有水产生的呼吸方式一定是有氧呼吸,A错误。
4.答案：B
解析：选用酵母菌作为实验材料是因为酵母菌为兼性厌氧型生物，能在有氧和无氧的条件下分别进行有氧呼吸和无氧呼吸；该实验为对比实验，两组实验都是实验组；乙装置中NaOH溶液的目的是吸收空气中的CO2，以确保通入澄清石灰水中的CO2是由酵母菌的有氧呼吸产生的；CO2可以使澄清石灰水变混浊，也可以使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄，因此两装置均可以用溴麝香草酚蓝水溶液替换澄清石灰水检测CO2。
5.答案：A
解析：A、1号装置用于测定酵母菌O2消耗量，2号装置用于测定酵母菌CO2释放量和O2消耗量，A错误；
B、若1号装置液滴向左移动，说明消耗了氧气进行了有氧呼吸，2号装置液滴向右移动，说明产生了CO，进行了无氧呼吸，则若1号装置液滴向左移动，2号装置液滴向右移动，说明酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，B正确；
C、若1号装置液滴不移动，说明没有消耗氧气；2号装置液滴向右移动，说明产生了CO2，则酵母菌只进行无氧呼吸，C正确；
D、若1号装置液滴向左移动，说明消耗了氧气；2号装置液滴不移动，说明消耗的氧气与产生的CO2相等，没有进行无氧呼吸，则酵母菌只进行有氧呼吸，D正确。
6.答案：D
解析：若运动强度长时间超过c,会因为乳酸增加而使肌肉酸胀乏力,D正确。
7.答案：C
解析：A、0～6h间，酵母菌只进行需氧呼吸，消耗的氧气和释放的二氧化碳相等，容器内气体的体积保持不变，培养液的pH变小，A正确；
B、7h时，有氧呼吸速率等于无氧呼吸速率，但是有氧呼吸产生的ATP的数量大于无氧呼吸产生的，B正确；
C、6～8h，酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸，培养液中的葡萄糖未消耗完。酸性重铬酸钾溶液能与葡萄糖反应，变成灰绿色，需要将培养液中的葡萄糖消耗完后，再用酸性重铬酸钾溶液检测酵母菌无氧呼吸是否产生了酒精，C错误；
D、10h时，只有有氧呼吸，酵母菌无氧呼吸分解葡萄糖释放了部分能量，大部分能量储存在酒精中，D正确。
故选C。
8.答案：D
解析：人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸，人在进行剧烈运动时，处于暂时相对缺氧状态下的骨骼肌，可以通过无氧呼吸获得少量能量，此时，葡萄糖分解为乳酸。
故选D。
9.答案：C
解析：A、酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸，细胞产生CO2都是在第二阶段形成的，前者发生在细胞质基质中，后者发生在线粒体基质中，A正确；
BD、有氧呼吸第一阶段的产物是丙酮酸和[H]，场所是细胞质基质，无氧呼吸第一阶段的产物也是丙酮酸和[H]，场所是细胞质基质，所以有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段完全相同，BD正确；
C、有氧呼吸的每个阶段都能产生ATP，但是只有第一阶段和第二阶段产生[H]，第三阶段是氧气和[H]反应生成水，合成大量ATP，C错误。
故选C。
10.答案：A
解析：先通气让酵母菌进行有氧呼吸，有利于酵母菌的繁殖，后密封让酵母菌进行无氧呼吸产生酒精；给庄稼适时中耕松土可以使土壤疏松，土壤缝隙中的空气增多，有利于庄稼的根进行充分呼吸以及对水和无机盐的吸收利用；温度低、氧含量少水果的呼吸作用减弱，以减少呼吸作用对有机物的消耗，所以降低温度和氧含量能延长水果的贮藏期；提倡慢跑等有氧运动，原因是人体细胞在缺氧条件下进行无氧呼吸，积累大量的乳酸，会使肌肉产生酸胀乏力的感觉；故选A。

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