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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
1、酵母菌是一类 ，它与人类的生活息息相关。如 等，都是利用酵母菌的 作用。
2、呼吸作用的实质： ，因此也叫细胞呼吸。
3、实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式
实验设计：
（1）提出问题：
（2）作出假设：
（3）设计实验：
a.酵母菌培养液的配制
取20g新鲜的食用酵母菌，分成两等份，分别放入锥形瓶A(500 mL)和锥形瓶B( 500 mL)中。分别向瓶中注入240mL质量分数为5%的葡萄糖溶液。
b. 检测CO2的产生
用锥形瓶和其他材料用具组装好实验装置(如下图)，并连通橡皮球(或气泵)，让空气间歇性地依次通过3个锥形瓶(约50 min)。然后将实验装置放到25~35℃的环境中培养8~10h。有条件的学校可以用CO2传感器。CO2可使 变混浊，也可使 由蓝变 再变 。根据石灰水混浊程度或澳麝香草酚蓝溶液变成黄色的时间长短，可以检测酵母菌培养液中CO2的产生情况。
c.检测酒精的产生
橙色的 在酸性条件下与 (俗称酒精)发生化学反应，变成 。具体做法是:各取2 mL酵母菌培养液的滤液，分别注入2支干净的试管中。向试管中分别滴加0.5 mL溶有0.1 g重铬酸钾的浓硫酸溶液(质量分数为95%~97%)并轻轻振荡，使它们混合均匀。观察试管中溶液的颜色变化。
（4）实验结果：
（5）实验结论：酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行 。在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的 和 ；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生 ，还产生少量的 。
（6）细胞呼吸可分为 和
（二）有氧呼吸
1、 有氧呼吸的概念：有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过多种 的 作用，把葡萄糖等有机物 ，产生 和 ，释放 ，生成大量 的过程。
2. 总反应：
3. 反应阶段：
第一阶段：1分子的 分解成2分子的 ，产生少量的 ，并且释放出少量的能量。这一阶段不需要氧的参与，是在 中进行的。
第二阶段： 和 彻底分解成二氧化碳和 ，并释放出少量的能量。这一阶段不需要氧直接参与，是在 中进行的。
第三阶段：上述两个阶段产生的[H]，经过一系列的化学反应，与 结合形成 ，同时释放出大量的能量。这一阶段需要氧的参与，是在 上进行的
（三）无氧呼吸
1.无氧呼吸的概念：在没有 参与的情况下，葡萄糖等有机物经过 ，释放 的过程，就是无氧呼吸。
2.总反应：
C6H12O6 酶 +少量能量
C6H12O6 酶 + +少量能量
3.反应阶段：
第一阶段：1分子的葡萄糖分解成2分子的 ，产生少量的 ，并且释放出少量的能量。这一阶段不需要氧的参与，是在 中进行的。
第二个阶段：丙酮酸在酶(与催化有氧呼吸的酶不同)的催化作用下，分解成 和二氧化碳，或者转化成 。释放出少量的能量，生成少量 。
（四）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.人在长时间剧烈运动过程中同时进行需氧呼吸和厌氧呼吸，产生较多的乳酸，从而引起肌肉酸痛。下列叙述正确的是( )
A.此过程中胞内的乳酸脱氢酶将丙酮酸还原为乳酸
B.此过程中产生CO2的场所是细胞溶胶和线粒体
C.此过程中人体主要依赖于厌氧呼吸提供能量
D.此过程中油脂等物质可通过一些途径参与细胞呼吸过程
2.下列关于人体细胞呼吸的叙述，正确的是( )
A.在有氧条件下，线粒体内的葡萄糖被氧化分解为CO2和水
B.丙酮酸的氧化分解只能发生在细胞质基质中
C.在无氧条件下，丙酮酸在线粒体基质中被还原成乳酸
D.肌肉细胞厌氧呼吸产生的乳酸可以运输到肝脏再生成葡萄糖
3.如图是探究酵母菌呼吸方式的装置，将酵母菌培养液分成两等份分别放入两个装置中，两个装置的其他条件相同且适宜。下列相关装置中酵母菌的呼吸方式叙述错误的是( )
A.假设装置一中的液滴左移，装置二中的液滴不动，说明酵母菌只进行有氧呼吸
B.假设装置一中的液滴不动，装置二中的液滴右移，说明酵母菌只进行无氧呼吸
C.假设装置一中的液滴左移，装置二中的液滴右移，说明酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸
D.假设装置一和装置二的液滴均不移动，说明酵母菌只进行有氧呼吸或只进行无氧呼吸
4.下图为人体细胞内葡萄糖代谢过程简图，① ③是生化反应过程，甲—丁代表相关物质。下面说法错误的是( )
A.①、②、③过程都伴有ATP的生成
B.甲、乙、丙、丁表示的物质各不相同
C.①、②过程均有乙生成，但催化①、②过程的酶不同
D.图示生理过程既能发生在真核生物的细胞中，也能发生在原核生物的细胞中
5.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
6.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
7.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
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：D
解析：A、乳酸脱氢酶能催化[H]将丙酮酸还原为乳酸，A错误;
B、此过程中产生CO2的场所是线粒体，厌氧呼吸产生乳酸时不产生CO2，B错误;
C、此过程中人体主要依赖于需氧呼吸提供能量，C错误;
D、此过程中油脂等物质可通过一些途径转化为葡萄糖参与细胞呼吸过程，D正确。
2.答案：D
解析：葡萄糖必需在细胞质基质中分解成丙酮酸才能进入线粒体内进一步氧化分解，A错误；丙酮酸的氧化分解可以发生在细胞质基质中，也能发生在线粒体基质中，B错；在无氧条件下，丙酮酸在细胞质基质中被[H]还原成乳酸，C错误；肌肉细胞厌氧呼吸产生的乳酸运输到肝脏再生成葡萄糖，D正确。
3.答案：D
解析：A、装置一中的液滴左移，说明酵母菌呼吸消耗了部分氧气，即进行了有氧呼吸，装置二中的液滴不动，说明酵母菌细胞呼吸释放的二氧化碳量与消耗氧气量相等，综合两者说明酵母菌只进行有氧呼吸，A正确；B、装置一中的液滴不移动，说明酵母菌没有消耗氧气，即没有进行有氧呼吸，装置二中的液滴右移，说明酵母菌无氧呼吸释放了部分二氧化碳；综合两者说明酵母菌只进行无氧呼吸，B正确；C、装置一中的液滴左移，说明酵母菌呼吸消耗了部分氧气，即进行了有氧呼吸，装置二中的液滴右移，说明酵母菌呼吸释放的二氧化碳量大于消耗氧气量，综合两者说明酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，C正确；D、装置一中的液滴不移动，说明酵母菌没有消耗氧气，即没有进行有氧呼吸，装置二中的液滴不移动，说明酵母菌也没有释放二氧化碳，即没有进行无氧呼吸，综合两者说明酵母菌没有进行细胞呼吸，D错误。故选D。
4.答案：B
解析：A、①、②、③过程都伴有ATP的生成，其中过程③生成的ATP最多，A正确； B、甲代表的是丙酮酸，乙代表的是[H]，丙和丁代表的都是水，B错误； C、①、②过程均有乙[H]的生成，但过程①是葡萄糖分解，发生在细胞质基质中；过程②是丙酮酸分解，发生在线粒体基质中，所以催化①、②过程的酶不同，C正确； D、原核生物缺乏线粒体，但醋酸菌、蓝藻等原核生物也能进行图示的有氧呼吸过程，D正确。故选：B。
5.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。
6.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。
7.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。
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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