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第5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2课时　无氧呼吸和细胞呼吸原理的应用
课时目标 1.从物质与能量的视角，阐明无氧呼吸的概念。(生命观念)
2．通过对比有氧呼吸与无氧呼吸的异同，提高构建知识体系的能力。(科学思维)
3．通过分析细胞呼吸原理在生产生活中的应用，培养关心科学技术发展、关心社会生活的意识。(社会责任)
一、无氧呼吸
1．场所：_______________。
2．过程
(1)第一阶段：与有氧呼吸第一个阶段______(填“相同”或“不同”)。
(2)第二阶段：丙酮酸在酶的催化作用下，分解成________________，或者转化成______。
细胞质基质
相同
酒精和二氧化碳
乳酸
3．能量变化：无氧呼吸只在______阶段释放出少量的能量，生成少量ATP，葡萄糖分子中的大部分能量存留在_______________中。
4．概念：在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过________分解，释放____________的过程。
第一
酒精或乳酸
不完全
少量能量
二、细胞呼吸原理的应用
1．有氧呼吸原理的应用
(1)提倡慢跑等有氧运动，使细胞进行____________，避免肌细胞产生大量______。
(2)中耕松土、适时排水，改善氧气供应，促进作物根系的呼吸作用，促进无机盐离子的吸收，以利于作物的生长。
有氧呼吸
乳酸
2．无氧呼吸原理的应用
(1)利用粮食等通过_________发酵可以生产各种酒。
(2)包扎伤口应选用______的敷料。
(3)破伤风芽孢杆菌可通过____________进行大量繁殖，皮肤破损较深时，需清理伤口并注射破伤风抗毒血清等。
(4)低氧条件下储存水果、粮食，以减弱其____________，延长保质期。
酵母菌
透气
无氧呼吸
呼吸作用
◆基础速判(对的画“√”，错的画“×”)
1．无氧呼吸的主要场所是细胞质基质。(　　　)
提示：无氧呼吸的整个过程都在细胞质基质中进行。
2．无氧呼吸是不需氧的呼吸，因而其底物分解不属于氧化反应。(　　　)
提示：无氧呼吸虽然不需要氧气，但属于氧化反应。
3．无氧呼吸不需要O2的参与，该过程最终有[H]的积累。(　　　)
提示：无氧呼吸第一阶段产生的[H]会参与第二阶段的反应。
×
×
×
4．人剧烈运动时产生的CO2是有氧呼吸和无氧呼吸共同的产物。 (　　　)
提示：人剧烈运动时产生的CO2是有氧呼吸的产物，人体无氧呼吸不会产生CO2。
5．破伤风芽孢杆菌适宜生活在有氧的环境中。(　　　)
提示：破伤风芽孢杆菌适宜生活在无氧的环境中。
6．及时排涝，能防止农作物根细胞受酒精毒害。(　　　)
×
×
√
◆思维启迪
1．无氧呼吸释放的能量为什么比有氧呼吸少？
提示：无氧呼吸是有机物不彻底的氧化分解，还有很大一部分能量存在于不彻底的氧化产物乳酸或酒精中。
2．剧烈运动后的肌肉酸痛是怎样造成的？
提示：剧烈运动时氧气供应不足，肌肉细胞进行无氧呼吸产生了乳酸，造成肌肉酸痛。
1．在通风条件不好的环境中储藏的苹果会有酒味散发，而马铃薯储藏久了却不会有酒味产生，为什么会产生这种差异？
答案：因为不同生物细胞所具有的酶不同，导致反应途径不同，产物也不同。苹果无氧呼吸的产物是酒精和CO2，马铃薯无氧呼吸的产物是乳酸。
任务一__无氧呼吸及无氧呼吸与有氧呼吸的区别
2．无氧呼吸两个阶段中是否都有能量的释放和ATP的产生？
答案：第一阶段有少量能量的释放和ATP的生成；第二阶段无能量的释放和ATP的生成。
1．有氧呼吸与无氧呼吸的比较
项目 有氧呼吸 无氧呼吸
场所 细胞质基质、线粒体 细胞质基质
是否需O2 需要 不需要
产物 CO2和H2O 酒精和CO2或乳酸
能量转化 有机物中的化学能→ATP中的化学能＋热能 有机物中的化学能→ATP中的化学能＋热能＋酒精或乳酸中的化学能
相同点 ①第一阶段完全相同
②分解有机物，释放能量，生成ATP
(2)依据O2消耗量和CO2释放量
项目 条件 结论
情况1 O2消耗量＝CO2释放量 只进行有氧呼吸或既进行有氧呼吸又进行产生乳酸的无氧呼吸
情况2 O2消耗量情况3 不消耗O2，释放CO2 只进行产生酒精的无氧呼吸
情况4 不消耗O2，不释放CO2 只进行产生乳酸的无氧呼吸或细胞已经死亡
(1)无氧呼吸只有第一阶段释放能量，第二阶段不释放能量。
(2)无氧呼吸并不是必须在绝对无氧的条件下才能进行，有氧但氧气浓度较低的条件下同样可以进行无氧呼吸。 (3)玉米胚、甜菜块根、马铃薯块茎等植物细胞无氧呼吸的产物是乳酸。
(4)人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸，因此人体细胞产生二氧化碳只能通过有氧呼吸。
(5)哺乳动物成熟的红细胞、蛔虫无线粒体，只能进行无氧呼吸。
1．(2024·南宁高一检测)下列有关有氧呼吸与无氧呼吸的叙述，错误的是 (　　)
A．两者的第一阶段完全相同
B．两者都能将有机物彻底氧化分解
C．两者分解等量的葡萄糖时，有氧呼吸释放的能量多
D．两者的反应过程都需要酶的参与
B
解析：
有氧呼吸和无氧呼吸反应的第一阶段完全相同，场所都是细胞质基质，A正确；有氧呼吸的终产物是水和二氧化碳，无氧呼吸的终产物是酒精和二氧化碳或乳酸，无氧呼吸不能将有机物彻底氧化分解，B错误；两者分解等量的葡萄糖时，有氧呼吸释放的能量多，无氧呼吸释放的能量少，C正确；有氧呼吸与无氧呼吸的反应过程都需要酶的催化，D正确。
2．(2024·龙岩高一统考期末)如图表示细胞呼吸的相关生理过程， Ⅰ ～Ⅴ表示过程，M、P代表物质，下列有关叙述正确的是 (　　)
D
A．物质M为丙酮酸，与过程 Ⅲ 相关的酶分布在线粒体基质中
B．过程 Ⅰ 、 Ⅳ 、 Ⅱ 表示有氧呼吸的三个阶段，其中过程 Ⅳ 产生的[H]全部来自M
C．葡萄糖中储存的能量大多在过程 Ⅰ 中以热能的形式释放
D．酵母菌无法进行过程Ⅴ，因其体内缺乏相关的酶
解析：
由图可知，M为丙酮酸，过程 Ⅲ 表示丙酮酸无氧呼吸产生酒精和CO2，场所是细胞质基质，A错误；过程 Ⅰ 表示有氧呼吸第一阶段， Ⅱ 表示有氧呼吸第三阶段， Ⅳ 表示有氧呼吸第二阶段，其中过程 Ⅳ (有氧呼吸第二阶段)产生的[H]来自M(丙酮酸)和水，B错误；葡萄糖中储存的能量少量在过程 Ⅰ 中释放，且一部分以热能的形式散失，一部分储存在ATP中，C错误；酵母菌是兼性厌氧菌，进行无氧呼吸产生酒精和CO2，不能产生乳酸，即无法进行过程Ⅴ，因为其体内缺乏相关的酶，D正确。
任务二__细胞呼吸的影响因素和应用
下图表示氧气浓度对细胞呼吸速率的影响。
[问题探究]
1．由曲线判断，氧气浓度增加对无氧呼吸和有氧呼吸的影响分别是什么？
答案：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O2应调节到图中的________(填字母)点所对应的浓度。
答案：B
3．农业上有一句关于锄地(中耕松土)的谚语：锄头下面有肥。请结合所学知识分析该谚语的合理性。
答案：松土可增加土壤中的O2浓度，促进农作物的有氧呼吸，进而增强对矿质元素的吸收。
1．影响细胞呼吸的内因——遗传因素
(1)生物的细胞呼吸类型
①需氧型生物——需在氧气充足的条件下才能正常生活，如人、绝大多数动植物。
②厌氧型生物——需在无氧条件下才能正常生活，有氧时呼吸作用会受到抑制，甚至不能生长，如乳酸菌、破伤风芽孢杆菌。
③兼性厌氧型生物——在有氧条件下进行有氧呼吸，在无氧条件下进行无氧呼吸，如酵母菌。
(2)不同种、不同生长发育时期或不同组织器官，细胞呼吸速率有差异(以植物为例)
①不同种类植物的细胞呼吸速率不同，一般旱生植物小于水生植物，阳生植物大于阴生植物。
②同一植物在不同生长发育时期呼吸速率不同，如幼苗期、开花期呼吸速率升高，成熟期呼吸速率下降。
③同一植物的不同组织器官呼吸速率不同，一般生殖器官大于营养器官。
2．影响细胞呼吸的外因——环境因素
(1)温度
(2)氧气浓度
①影响：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。
(3)水分
①影响
a．水作为有氧呼吸的反应物可直接参与反应。
b．水作为生物化学反应的介质影响反应的进行。
c．在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，随含水量的减少而减慢。
(4)二氧化碳浓度
①影响：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行。
②应用：适当增加二氧化碳浓度，有利于水果和蔬菜的保鲜。
储存的最佳条件的选择
水果、蔬菜和种子储存时，应考虑细胞呼吸强度最弱、有机物消耗最少的条件。水果和蔬菜的储存与种子储存的不同是前者需要湿润的环境，而后者应保持干燥。
1．(2024·钦州高一期末)我国既要抓好粮食生产，同时还要重视粮食储备，全力打造“大国粮仓”。下列关于现代储粮技术的叙述，错误的是 (　　)
A．气控：控制环境中的气体比例，创造无氧环境，抑制谷物的有氧呼吸
B．干控：使谷物保存在干燥的环境中，以抑制谷物、微生物、害虫的细胞呼吸
A
C．温控：控制谷物的储藏温度，创造一个不利于虫、霉生长的低温环境
D．化控：指利用少量药物阻断虫、霉正常的代谢过程，达到杀虫抑菌的目的
解析：
无氧环境会促进谷物进行无氧呼吸，不利于谷物的储备，因此，储存时需要创造一个低氧环境来抑制谷物的有氧呼吸和无氧呼吸，A错误；降低谷物的水分含量，从而降低谷物的新陈代谢，以抑制谷物、微生物、害虫的呼吸作用，B正确；为创造一个不利于虫、霉生长的低温环境，需要控制谷物储藏温度，从而达到储粮的目的，C正确；利用少量药物阻断虫、霉正常的代谢过程，达到杀虫抑菌的目的，有利于谷物储藏，D正确。
2．(2024·南宁高一检测)小明买回某种水果，测定其细胞在不同氧气浓度下，O2的吸收量和CO2的释放量，结果如下图所示。下列有关叙述正确的是 (　　)
A．氧气浓度越低越有利于该水果的保存
B．氧气浓度为0时，该水果细胞不进行呼吸作用
C．氧气浓度在10%以下时，该水果细胞只进行无氧呼吸
D．氧气浓度在15%以上时，该水果细胞只进行有氧呼吸
D
解析：
应该在CO2释放量最小的O2浓度下保存该水果，氧气浓度太低时无氧呼吸较强，不适宜保存该水果，A错误；氧气浓度为0时，该水果细胞进行无氧呼吸，B错误；氧气浓度在10%以下时，该水果细胞可以进行有氧呼吸和无氧呼吸，C错误；氧气浓度在15%以上时，O2吸收量＝CO2释放量，该水果细胞只进行有氧呼吸，D正确。
右图为某运动员剧烈运动时，肌肉收缩过程中部分能量代谢的示意图。
细胞呼吸与运动健身——社会责任
设计1：考查知识迁移能力
(1)由图可知，肌肉收缩最初的能量来自细胞中的________，该物质的产生部位有____________________。
设计2：考查长句表达能力与科学思维
(2)图中曲线B代表的细胞呼吸类型是____________________，你作出判断的理由是___________________________________________________ _____________________________________________________________。
素养3：考查问题解决能力与社会责任
(3)足球运动员为提高运动能力，通常进行3到4周的高原训练，这种训练方式主要提高____________的能力，你作出判断的依据是_________ ____________________________________________________________________________________________________________________________。
答案：(1)ATP　细胞质基质和线粒体
(2)无氧呼吸　能在较短时间内提供能量，但随着运动时间的延长无法持续提供能量
(3)有氧呼吸　高原环境下空气中的O2含量低，人体内造血干细胞会通过增殖和分化产生更多的红细胞，提高血液的运氧能力，使机体的有氧呼吸功能增强，有助于提高运动员的运动能力
解析：
(1)由图可知，在最初阶段，存量ATP急剧下降，故可推测肌肉收缩最初的能量主要来自细胞中的ATP；在动物细胞中，ATP来源于呼吸作用，其产生部位是细胞质基质和线粒体。(2)曲线B表示的呼吸方式能在较短时间内提供能量，但随着运动时间的延长无法持续提供能量，为无氧呼吸。(3)高原环境下空气中的O2含量低，人体内造血干细胞会通过增殖和分化产生更多红细胞，从而提高血液的运氧能力，使机体的有氧呼吸功能增强，有助于提高运动员的运动能力。
1．(2024·金华高一校联考期末)如图表示酵母菌细胞中某一生理过程的部分变化，该生理过程属于 (　　)
A．有氧呼吸的第一阶段
B．有氧呼吸的第二阶段
C．无氧呼吸的第一阶段
D．无氧呼吸的第二阶段
B
解析：
酵母菌有氧呼吸第二阶段发生的场所是线粒体基质，过程是丙酮酸和水彻底分解成CO2和[H]，并释放出少量的能量，B正确。
2．(2024·百色高一检测)人体剧烈运动时，既有有氧呼吸又有无氧呼吸。体育老师建议长跑时用鼻子吸气，用嘴呼气，必要时可以用嘴辅助吸气。但不要张大嘴巴吸气和呼气。下列有关叙述正确的是 (　　)
A．用嘴吸气时，冷空气经过口腔更容易升温，有利于呼吸
B．有氧呼吸第一和第二阶段都能产生NADPH，第三阶段不能
C．人体剧烈运动时既有有氧呼吸也有无氧呼吸，都能产生CO2
D．细胞呼吸分解有机物释放的能量一部分以热能形式散失
D
解析：
用鼻子吸气时，冷空气经过鼻腔更容易升温，有利于呼吸，A错误；有氧呼吸第一和第二阶段都能产生NADH，第三阶段不能，B错误；人体剧烈运动时既有有氧呼吸也有无氧呼吸，无氧呼吸只能产生乳酸，不能产生CO2，C错误；细胞呼吸分解有机物释放的能量大部分以热能形式散失，小部分用于合成ATP，D正确。
3．酵母菌有氧呼吸时产生CO2的场所与无氧呼吸时产生CO2的场所分别位于 (　　)
A．线粒体与叶绿体
B．叶绿体与细胞质基质
C．线粒体与细胞质基质
D．核糖体与线粒体
C
解析：
酵母菌有氧呼吸时产生CO2的场所是线粒体基质，无氧呼吸时产生CO2的场所是细胞质基质，C正确。
4．下列现象中不能体现细胞呼吸原理应用的是 (　　)
A．稻田要定期排涝
B．包扎伤口时，要用透气的消毒纱布
C．温室大棚内悬挂发红色光的灯管
D．控制通气，可利用醋酸菌制醋
C
解析：
稻田要及时排水，防止植物的根细胞因缺氧而进行无氧呼吸产生酒精，对根系造成毒害，A不符合题意；在伤口中可能有破伤风芽孢杆菌等厌氧菌，氧气能抑制其无氧呼吸，所以要用透气的消毒纱布包扎伤口，B不符合题意；温室大棚内悬挂发红色光的灯管，有利于植物的光合作用，没有体现细胞呼吸原理，C符合题意；醋酸菌的代谢类型为异养需氧型，所以控制通气，可利用醋酸菌制醋，D不符合题意。
5．有些作物的种子入库前需要经过风干处理。与风干前相比，下列说法错误的是 (　　)
A．风干种子中有机物的消耗减慢
B．风干种子上微生物不易生长繁殖
C．风干种子中细胞呼吸的强度高
D．风干种子中结合水与自由水的比值大
C
解析：
风干种子中自由水含量减少，细胞呼吸强度降低，有机物消耗减慢，A正确、C错误；风干种子中自由水含量减少，其上微生物不易生长繁殖，B正确；风干种子中自由水含量减少，结合水与自由水的比值较风干前大，D正确。
6．(2024·张家口高一检测)2，4-二硝基苯酚(DNP)能抑制细胞呼吸过程中ATP的合成，但不影响水的生成量，下列有关叙述错误的是 (　　)
A．DNP对无氧呼吸的第二阶段没有影响
B．水的消耗过程发生在线粒体基质
C．使用DNP后，细胞散失的热能增加
D．使用DNP后，ATP不足，会促进葡萄糖进入线粒体氧化分解
D
解析：
无氧呼吸第二阶段不产生ATP，故DNP对无氧呼吸的第二阶段没有影响，A正确；水的消耗过程发生在有氧呼吸第二阶段，场所为线粒体基质，B正确；有氧呼吸过程中释放的能量一部分储存在ATP中，一部分以热能的形式散失，而DNP会抑制细胞呼吸过程中ATP的合成，因此DNP发挥作用时，细胞散失的热能增加，C正确；葡萄糖氧化分解的场所在细胞质基质，无法进入线粒体，D错误。
7．(2024·贺州高一检测)细胞内葡萄糖分解代谢过程如下图所示，下列相关叙述不合理的是 (　　)
A．丙酮酸是有氧呼吸和无氧呼吸共有的中间产物
B．丙酮酸通过过程③④分解时，分解需要的酶是不同的
C．葡萄糖通过过程①→②、①→③、①→④分解后，释放出的能量大多数以热能形式散失
D．过程②产生的CO2中的氧完全来自丙酮酸
D
解析：
丙酮酸是有氧呼吸和无氧呼吸共有的中间产物，A正确；丙酮酸通过过程③④分解时，场所都是细胞质基质，但需要的酶不同，B正确；葡萄糖通过有氧呼吸或无氧呼吸过程分解后，释放出的能量大多数以热能形式散失，C正确；过程②为有氧呼吸，产生的CO2中的氧来自丙酮酸和水，D错误。
8．生物体内葡萄糖分解代谢过程的图解如下，请据图回答：
(1)图中A是________，其产生的部位是__________。
(2)反应①②③④中，必须在有氧条件下进行的是________，可在人体细胞中进行的是________。
(3)苹果贮藏久了，会有酒味产生，其原因是发生了图中的________过程。
(4)如果有氧呼吸和无氧呼吸产生等量的二氧化碳，那么所消耗的葡萄糖之比为________。
答案：(1)丙酮酸　细胞质基质
(2)②　①②④
(3)①③
(4)1∶3
解析：
(1)根据细胞呼吸过程中的物质变化可判断，A是丙酮酸，其产生的部位是细胞质基质。(2)图中①是有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段，②是有氧呼吸第二、三阶段，③④是无氧呼吸第二阶段，其中必须在有氧条件下进行的是②，能够在人体细胞中进行的是①②④。(3)苹果贮藏久了，内部果肉细胞会进行无氧呼吸，产生酒精和二氧化碳，即图中的①③过程。
解析：

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