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第3节 细胞呼吸的原理和应用
第五章细胞的能量供应和利用
温故知新
有氧呼吸 无氧呼吸
场所
条件
产物
能量
特点
联系 实质 意义 细胞质基质和线粒体
细胞质基质
需要O2和酶
不需要O2，需要酶
CO2和H2O
酒精和CO2或乳酸
产生大量能量
产生少量能量
有机物彻底氧化分解，能量完全释放
有机物没有彻底氧化分解，能量没有完全释放
葡萄糖分解为丙酮酸阶段（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
一、影响细胞呼吸的因素
1、不同种类的生物呼吸速率不同。
2、同一生物不同生长发育时期呼吸速率不同。
3、同一生物不同器官呼吸速率不同。
阴生植物 阳生植物
﹥
﹤
（一）内部因素
——遗传因素（酶的种类和数量）
一、影响细胞呼吸的因素
（二）外界因素（环境因素）
1、温度：
温度影响与细胞呼吸相关酶的活性从而影响呼吸作用。
温度
呼吸速率
（1）水果储藏：适当降低温度能延长保存时间（零上低温，避免冻伤）
生产生活中应用：
（2）粮食储藏：适当降低温度，可以减少呼吸作用对有机物的消耗。
（3）在农业上：夜晚适当降低温度，可以减少呼吸作用对有机物的消耗
一、影响细胞呼吸的因素
（二）外界因素（环境因素）
2、O2浓度：
氧气既影响无氧呼吸，又影响哟有氧呼吸。
Q点：
氧气浓度为零， 只进行无氧呼吸。
纵坐标代表总呼吸强度=无氧呼吸强度。
D点：
氧气浓度为10%，只进行有氧呼吸。无氧呼吸消失点，纵坐标代表总呼吸强度=有氧呼吸强度。
有氧呼吸强度不再随氧气浓度增加而增强点，纵坐标代表总呼吸强度=有氧呼吸强度。
P
P点：
M点：
总呼吸作用强度最弱点，消耗的有机物最少，该浓度下保存瓜果蔬菜最好。总呼吸强度=无氧呼吸强度+有氧呼吸强度。
D
M
一、影响细胞呼吸的因素
（二）外界因素（环境因素）
2、O2浓度：
氧气既影响无氧呼吸，又影响哟有氧呼吸。
P
D
氧气浓度在0～10%之间，有氧呼吸与无氧呼吸并存，随着氧气浓度增加，无氧呼吸强度减弱，有氧呼吸强度增强。氧气浓度为C时，总呼吸强度最低，总呼吸强度=有氧呼吸强度+无氧呼吸强度。
氧气浓度在10%～20%之间，无氧呼吸消失，细胞只进行有氧呼吸，随着氧气浓度增加，总呼吸强度=有氧呼吸强度。
氧气浓度在大于20%之后，有氧呼吸强度达到最强，有氧呼吸强度也不再随氧气浓度增加而增强，总呼吸强度=有氧呼吸强度。
M
一、影响细胞呼吸的因素
（二）外界因素（环境因素）
2、O2浓度：
氧气既影响无氧呼吸，又影响哟有氧呼吸。
P
D
（1）水果储藏：零上低温，低氧（细胞呼吸强度最弱时，减少有机物消耗。）
生产生活中应用：
（2）粮食储藏：低温，低氧（细胞呼吸强度最弱时，减少有机物消耗。）
一、影响细胞呼吸的因素
（二）外界因素（环境因素）
3、含水量：
（1）水果储藏：零上低温，低氧，保持一定湿度（保持水果蔬菜的新鲜）。
生产生活中应用：
（2）粮食储藏：低温，低氧，保持干燥（降低细胞呼吸强度，减少有机物消耗，同时微生物不宜繁殖，利于粮食储藏）。
在一定范围内，细胞的含水量越高，细胞呼吸作用越强。当含水量过多时，呼吸速率减慢，甚至死亡。
（3）在农业上：合理灌溉；干种子萌发时浸泡以增强代谢。
一、影响细胞呼吸的因素
（二）外界因素（环境因素）
4、CO2的浓度：
（1）水果储藏：零上低温，低氧，保持一定湿度，增加CO2浓度（或冲入N2）可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。
生产生活中应用：
（2）粮食储藏：低温，低氧，保持干燥，增加CO2浓度（或冲入N2）可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。
在一定范围内，环境中CO2浓度越高，细胞呼吸越弱。
一、影响细胞呼吸的因素
思考：
2、有人认为果蔬储藏时氧浓度越低，储藏越久？
答：错,无氧呼吸会产生有害的酒精，氧气低时细胞呼吸不一定最弱。
1、什么条件下果蔬和种子才能储存的更久？
答：果蔬：低氧、低温（不得低于0℃）、适当湿度
种子：低氧、低温、干燥
3、生产中要求种子“风干储藏，浸水播种”？
4、冬季种植大棚蔬菜，一般白天适当升温，晚上适当降温。为什么？
答：因为白天光合作用一般强于呼吸作用，故适当升温可使有机物产生量大于消耗量；而晚上减少呼吸消耗，则可以提高农作物在一天之类有机物的积累量，即提高了蔬菜的产量。
答：一般情况下，水分含量越多，呼吸作用越强。储藏时要减少有机物呼吸消耗，故应风干；萌发时需要大量物质和能量，故应让种子充分吸水，促进呼吸作用。
一、影响细胞呼吸的因素
思考：
CO2释放量
O2浓度
0 5 10 15
a
b
c
Ⅰ、当[O2]为0时，只进行 。
Ⅱ、当0＜[O2]＜10%时,随着氧浓度的增加，有氧呼吸逐渐 ，无氧呼吸逐渐 ；
Ⅲ、当[O2]≥10%时，无氧呼吸 ，有氧呼吸 。
当[O2]＜10%时,CO2的释放总量= ，
即细胞呼吸总强度= 。
当[O2]≥10%时，CO2的释放总量= ，即细胞呼吸总强= 。
[CO2]无氧呼吸
无氧呼吸强度
无氧呼吸
增强
减弱
停止
在一定范围内随着氧浓度的增加而逐渐增强
思考1：请根据以下描述，在左边的坐标图中画出有氧呼吸和无氧呼吸的坐标曲线
思考2：根据绘制的坐标曲线完成以下填空：
+ [CO2]有氧呼吸
+ 有氧呼吸强度
[CO2]有氧呼吸
有氧呼吸强度
思考3：画出总呼吸作用强度的曲线。
试解释a、b、c三点的含义？
二、细胞呼吸变式
（一）据CO2释放量和O2消耗量判断细胞呼吸状况
(1)无CO2释放：
只进行产生乳酸的无氧呼吸，此种情况下，容器内气体体积不发生变化，如马铃薯块茎的无氧呼吸。
(2)不消耗O2，但产生CO2：
细胞只进行产生酒精的无氧呼吸。此种情况下容器内气体体积增大，如酵母菌的无氧呼吸。
(3) CO2释放量=O2消耗量
细胞进行有氧呼吸，此种情况下，容器内气体体积不变化，但若将CO2吸收，可引起气体体积减小。
(4) CO2释放量>O2消耗量时
细胞同时进行产生酒精的无氧呼吸和有氧呼吸两种方式，如酵母菌在不同O2浓度下的细胞呼吸。
二、细胞呼吸变式
（二）据CO2释放量和O2消耗量的比值（呼吸熵）判断细胞呼吸状况
1.若 ，细胞呼吸底物中有
脂肪等非糖物质。
2.若 ，细胞只进行有氧呼吸。
3.若 ，有氧呼吸消耗葡萄糖速率
大于无氧呼吸。
4.若 ，有氧呼吸和无氧呼吸消耗
葡萄糖的速率相等。
5.若 ，无氧呼吸消耗葡萄糖速率大于有氧呼吸。
氧浓度 a b c d
CO2的量 9mol 12.5mol 15mol 30mol
酒精的量 9mol 6.5 mol 6mol 0mol
A.a浓度时酵母菌有氧呼吸速率等于无氧呼吸速率
B.b浓度时酵母菌有氧呼吸速率大于无氧呼吸速率
C.c浓度时有50%的葡萄糖用于酵母菌的酒精发酵
D.d浓度时酵母菌只进行有氧呼吸未进行无氧呼吸
D
1、下表表示酵母菌在不同氧气浓度下测定生成CO2的量和酒精的量，下列叙述正确的是（ ）
课堂 练习
2、将含酵母菌的葡萄糖溶液均分为4份，分别置于甲、乙、丙、丁四种条件下培养，测得CO2和O2体积变化的相对值如图。下列叙述正确的是 (　　)
A．甲条件下，细胞呼吸的产物除CO2外，还有乳酸
B．乙条件下，有氧呼吸比无氧呼吸消耗的葡萄糖多
C．丙条件下，细胞呼吸产生的ATP最少
D．丁条件下，产物中的CO2全部来自线粒体
D
3、现有一瓶混有酵母菌和葡萄糖的培养液，通入不同浓度的氧气时，其产生的酒精和CO2的相对数量如图所示。问：在氧浓度为a时（ ）
A．酵母菌只进行无氧呼吸
B．被分解的葡萄糖中约67%用于无氧呼吸
C．被分解的葡萄糖中约33%用于无氧呼吸
D．酵母菌停止无氧呼吸
B
三、测定细胞呼吸速率
装置法测定细胞呼吸速率
1、测定装置（如右图）
2、测定结果及解读
3、物理误差的校正：为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，即用死亡的酵母菌分别进行上述实验，根据液滴的移动距离对原实验结果进行校正。
（1） 只进行有氧呼吸；1减少的体积为有氧呼吸消耗的O2
（2） 只进行无氧呼吸；2增加的体积为无氧呼吸产生的CO2
（3） 有氧呼吸、无氧呼吸都有。
（4） 呼吸底物中含有脂肪等非糖物质。
1左移，2不动，
1不动，2右移，
1左移，2右移，
1左移，2左移，
三、测定细胞呼吸速率
装置法测定细胞呼吸速率
在上述这个装置中，
1、若把酵母菌改为乳酸菌，液滴移动有何变化？
2、若采用以上装置研究绿色植物的细胞呼吸，在外界条件上应特别注意什么？
影响呼吸的因素
温度
CO2浓度
O2浓度
水
影响酶的活性，有最适温度
生成物，一定范围内强度随CO2浓度的增加而减小
反应物，一定范围内强度随氧浓度的增加而增加
反应物，一定范围内强度随水分的增加而增加
课堂 检测
葡萄糖
酶
能量
酶
酶
能量
能量
H2O
酶
H2O
①
③
④
②
A
B
C
C
B+E
D
（1）催化①②进行的酶存在于_______________，
E表示的物质为________________________。
（2）小麦种子的CO2的释放量大于O2的吸收量时，进
行的生理过程为__________________（填序号）。
（3）人体中不可以进行的生理过程为______
（填序号），原因是_____________________。
1、右图表示某细胞内的代谢过程示意图，字母代表物质，数字代表过程。请回答：
细胞质基质
酒精
①②③④
②
细胞中不存在相应的酶
2、某生物兴趣小组利用如图所示的实验装置来探究绿色植物的生理作用。据此回答下列问题：
(1)若要探究植物细胞呼吸的类
型，选取的实验装置有_______
_________，
（2）为使实验结果更科学，还需设置_________。若实验中对照组的红色液滴静止不动，植物既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，则观察到的实验现象是________________________________________。
装置一
和装置二
对照实验
装置一红色液滴左移、装置二红色液滴右移
3、科研人员探究温度对密闭罐中水蜜桃果肉细胞呼吸速率的影响，结果如图所示。下列叙述正确的是
A.20 h内，果肉细胞产生ATP的场所有
　细胞质基质、线粒体和叶绿体
B.50 h后，30 ℃条件下果肉细胞没有
　消耗O2，密闭罐中CO2浓度会增加
C.50 h后，30 ℃的有氧呼吸速率比2 ℃和15 ℃慢，是因为温度高使酶活性降低
D.实验结果说明温度越高，果肉细胞有氧呼吸速率越大
√
4、普洱茶渥堆为普洱茶的发酵过程，由于黑曲霉、青霉、根霉、酵母菌等微生物的活动，使茶叶发生了一系列的物理、化学变化，促成了普洱茶风味及良好品质的形成。下列相关叙述错误的是
A.黑曲霉、青霉、根霉、酵母菌的DNA都存在于细胞核内
B.渥堆过程容易闻到酒香，这是酵母菌进行无氧呼吸的结果
C.普洱味回甘，可能是因为微生物产生的纤维素酶能降解茶叶中的纤维素，增加了茶叶中单糖、二糖的含量
D.湿度、温度、通气情况可能会影响渥堆过程，进而影响普洱茶的品质
√

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