2024-2025學(xué)年新教材高中生物第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第3節(jié)細(xì)胞呼吸的原理和應(yīng)用學(xué)案新人教版必修1

PAGE17-第3節(jié)細(xì)胞呼吸的原理和應(yīng)用學(xué)問點(diǎn)一細(xì)胞呼吸[新知導(dǎo)學(xué)]1．概念(1)物質(zhì)改變：有機(jī)物氧化分解，生成二氧化碳或其他產(chǎn)物。(2)能量改變：釋放出能量并生成ATP。2．類型依據(jù)是否須要氧氣，可分為兩種類型：有氧呼吸和無氧呼吸。3．探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式(1)酵母菌作為試驗(yàn)材料的緣由：酵母菌是一種單細(xì)胞真菌，在有氧和無氧的條件下都能生存，屬于兼性厭氧菌。(2)呼吸產(chǎn)物的檢測(cè)(連線)①CO2檢測(cè)a．石灰水變混濁b．重鉻酸鉀溶液變?yōu)榛揖G色②酒精檢測(cè)c．溴麝香草酚藍(lán)溶液由藍(lán)變綠再變黃答案：①—a、c②—b(3)試驗(yàn)結(jié)論①酵母菌在有氧和無氧條件下都能進(jìn)行細(xì)胞呼吸。②產(chǎn)物eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(有氧：大量的二氧化碳和水,無氧：產(chǎn)生酒精，還產(chǎn)生少量的二氧化碳))1．分析教材P91的試驗(yàn)裝置，思索：(1)A裝置中用氣泵間歇性地通入空氣的目的是什么？(2)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的NaOH溶液的作用是什么？(3)B裝置中，為什么要將B瓶封口放置一段時(shí)間后，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶？提示：(1)保證酵母菌有足夠的氧氣，以進(jìn)行有氧呼吸。(2)NaOH溶液的作用是除去空氣中的CO2，以保證第三個(gè)錐形瓶中，澄清石灰水變混濁是由于酵母菌有氧呼吸產(chǎn)生的CO2所致。(3)B瓶剛封口后，錐形瓶中有氧，酵母菌進(jìn)行有氧呼吸，兩瓶產(chǎn)生CO2的速度和量基本相等，所以需將起先產(chǎn)生的CO2排掉，一段時(shí)間后，B瓶中的氧消耗完，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶，可確保是無氧呼吸產(chǎn)生的CO2通入澄清的石灰水，否則會(huì)出現(xiàn)兩組澄清石灰水混濁程度差不多的狀況。2．我們常說的“呼吸”與細(xì)胞呼吸有什么區(qū)分？提示：呼吸是通過呼吸運(yùn)動(dòng)吸入氧氣，排出二氧化碳的過程。細(xì)胞呼吸是分解有機(jī)物，生成二氧化碳或其他產(chǎn)物，釋放能量并合成ATP的過程。[重難探究]探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式的試驗(yàn)分析1．試驗(yàn)原理(1)試驗(yàn)材料：酵母菌、葡萄糖溶液。(2)反應(yīng)過程。①有氧條件：葡萄糖eq\o(→,\s\up17(酶))CO2＋H2O＋能量②無氧條件：葡萄糖eq\o(→,\s\up17(酶))酒精＋CO2＋能量(3)產(chǎn)物驗(yàn)證。①酒精＋重鉻酸鉀溶液(濃硫酸)→灰綠色②二氧化碳＋澄清石灰水→混濁③二氧化碳＋溴麝香草酚藍(lán)溶液→由藍(lán)變綠再變黃2．探究過程“探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式”試驗(yàn)的兩點(diǎn)說明(1)甲組裝置中讓空氣持續(xù)地依次通過3個(gè)錐形瓶，在通入A瓶之前先用NaOH溶液汲取CO2，既能保證O2充分供應(yīng)，又能解除空氣中CO2對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的干擾。(2)乙組裝置中B錐形瓶封口放置一段時(shí)間后，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶，其緣由是將B錐形瓶中原有的O2消耗完。[典題演練]1．下圖為某生物小組探究酵母菌呼吸方式的試驗(yàn)設(shè)計(jì)裝置。下列敘述正確的是(D)A．試驗(yàn)自變量為溫度B．乙、丙兩試管中液體應(yīng)煮沸冷卻除去O2C．氣泵泵入的氣體應(yīng)先除去O2D．試驗(yàn)因變量為CO2的有無解析：本試驗(yàn)的自變量是有無氧氣，故A錯(cuò)誤；乙是驗(yàn)證酵母菌有氧呼吸方式的，須要氧氣，所以不須要煮沸冷卻除去O2，故B錯(cuò)誤；氣泵泵入氣體的目的是為酵母菌供應(yīng)O2，但應(yīng)先除去CO2，故C錯(cuò)誤；依據(jù)試驗(yàn)裝置可知，該試驗(yàn)的因變量為CO2的有無，故D正確。2．下列有關(guān)“探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式”試驗(yàn)的敘述，錯(cuò)誤的是(C)A．二氧化碳可使溴麝香草酚藍(lán)溶液由藍(lán)變綠再變黃B．試驗(yàn)中需限制的無關(guān)變量有溫度、pH、培育液濃度等C．可通過視察澄清石灰水是否變混濁來推斷酵母菌的呼吸方式D．試驗(yàn)中將葡萄糖溶液煮沸的目的是滅菌和去除溶液中的O2解析：酵母菌呼吸產(chǎn)物CO2可用澄清的石灰水或溴麝香草酚藍(lán)溶液來檢測(cè)，試驗(yàn)現(xiàn)象分別是澄清石灰水變混濁、溴麝香草酚藍(lán)溶液由藍(lán)變綠再變黃；酵母菌在有氧和無氧條件下都能產(chǎn)生CO2，因此不能依據(jù)CO2的產(chǎn)生與否來推斷細(xì)胞呼吸方式；試驗(yàn)過程中需將葡萄糖溶液煮沸，目的是滅菌和去除溶液中的O2，減小試驗(yàn)的誤差，此外還需保持無關(guān)變量溫度、pH、培育液濃度等相宜。若通過比較兩裝置相同時(shí)間內(nèi)溴麝香草酚藍(lán)水溶液的顏色改變，能否推斷酵母菌的呼吸方式？提示：能。有氧呼吸比無氧呼吸產(chǎn)生更多的CO2，可使溴麝香草酚藍(lán)溶液的顏色由藍(lán)變綠再變黃的時(shí)間短于無氧呼吸所需的時(shí)間。

學(xué)問點(diǎn)二有氧呼吸和無氧呼吸的比較[新知導(dǎo)學(xué)]1．有氧呼吸(1)概念①物質(zhì)改變eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(反應(yīng)物：葡萄糖等有機(jī)物,產(chǎn)物：二氧化碳和水))②條件：有氧參加及多種酶催化。③能量改變：釋放能量并生成大量ATP。(2)過程(3)總反應(yīng)式C6H12O6＋6H2O＋6O2eq\o(→,\s\up17(酶))6CO2＋12H2O＋能量。2．無氧呼吸(1)類型及反應(yīng)式①分類依據(jù)：無氧呼吸的產(chǎn)物。②反應(yīng)式eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(酒精發(fā)酵：C6H12O6\o(→,\s\up17(酶))2C2H5OH＋2CO2,＋少量能量,乳酸發(fā)酵：C6H12O6\o(→,\s\up17(酶))2C3H6O3,＋少量能量))(2)場(chǎng)所：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。(3)過程：①第一階段(與有氧呼吸的第一階段完全相同)：3．脂肪與糖相比，含H高，而O的含量少。則等量的脂肪與糖相比，有氧呼吸釋放能量和耗氧量的多少有何不同？提示：脂肪氧化分解耗氧量大，產(chǎn)生能量多。4．糧食在貯藏過程中常會(huì)發(fā)生糧堆濕度增大現(xiàn)象，即糧食“出汗”。試分析緣由。提示：糧食在有氧呼吸過程中會(huì)產(chǎn)生水。[重難探究]1．有氧呼吸和無氧呼吸過程圖解2．有氧呼吸和無氧呼吸的比較(1)有氧呼吸過程中各元素的去向和來源：(2)有氧呼吸能量釋放特點(diǎn)。①有氧呼吸是在溫柔條件下進(jìn)行的。②有機(jī)物中的能量是逐步釋放的。③1mol葡萄糖徹底氧化分解以后，只有1161kJ左右的能量轉(zhuǎn)移至ATP中，其余以熱能形式散失。[典題演練]3．為探究酵母菌的呼吸方式，在連通CO2和O2傳感器的100mL錐形瓶中，加入40mL活化酵母菌和60mL葡萄糖培育液，密封后在最適溫度下培育。培育液中的O2和CO2相對(duì)含量改變見下圖。有關(guān)分析錯(cuò)誤的是(C)A．t1→t2，酵母菌的有氧呼吸速率不斷下降B．t3時(shí)，培育液中葡萄糖的消耗速率比t1時(shí)快C．若降低10℃培育，O2相對(duì)含量達(dá)到穩(wěn)定所需時(shí)間會(huì)縮短D．試驗(yàn)后的培育液濾液加入適量酸性重鉻酸鉀溶液后變成灰綠色解析：本題主要考查酵母菌呼吸方式的相關(guān)學(xué)問。由題圖可知，t1→t2，培育液中O2的下降速率變慢，說明O2的消耗速率降低，有氧呼吸速率不斷下降，A正確；t1→t3，酵母菌產(chǎn)生CO2速率基本不變，此時(shí)間段內(nèi)，有氧呼吸強(qiáng)度漸漸減弱，無氧呼吸強(qiáng)度漸漸增加，所以在單位時(shí)間內(nèi)要產(chǎn)生等量CO2，無氧呼吸需消耗更多的葡萄糖，B正確；由題干信息可知，酵母菌在最適溫度下培育，若降低10℃培育，則會(huì)引起酶的活性降低，從而引起酵母菌有氧呼吸速率變慢，致使培育液中O2相對(duì)含量達(dá)到穩(wěn)定所需時(shí)間延長(zhǎng)，C錯(cuò)誤；因?yàn)樵囼?yàn)后的培育液濾液中含有酵母菌呼吸產(chǎn)生的酒精，所以濾液加入適量酸性重鉻酸鉀溶液后變成灰綠色。4．如圖為生物體內(nèi)細(xì)胞呼吸過程的圖解，有關(guān)說法正確的是(C)A．圖中①②③④過程中均能產(chǎn)生ATP和[H]，消耗等量的丙酮酸，②過程產(chǎn)生的ATP最多B．①③④過程在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行，②過程只能在線粒體中進(jìn)行C．一種生物體內(nèi)不行能進(jìn)行圖中全部反應(yīng)D．不同生物體內(nèi)產(chǎn)生1mol二氧化碳，消耗的氧氣量相同解析：圖中①②③④過程中能產(chǎn)生ATP和[H]的只有①和②；原核生物的有氧呼吸只能在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行；一種生物可進(jìn)行有氧呼吸和無氧呼吸，但不能同時(shí)進(jìn)行兩種類型的無氧呼吸，如酵母菌不能進(jìn)行乳酸發(fā)酵，只能進(jìn)行酒精發(fā)酵；不同生物體內(nèi)進(jìn)行有氧呼吸和無氧呼吸都有可能產(chǎn)生二氧化碳，而無氧呼吸不消耗氧氣。(1)人體產(chǎn)生二氧化碳的呼吸方式肯定是有氧呼吸嗎？提示：肯定。人體的無氧呼吸產(chǎn)生乳酸，不會(huì)釋放二氧化碳，因此產(chǎn)生二氧化碳的呼吸方式肯定為有氧呼吸。(2)題圖中能發(fā)生在人體成熟的紅細(xì)胞中的有哪些過程？提示：①④。人體成熟紅細(xì)胞無線粒體，進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生乳酸。學(xué)問點(diǎn)三影響呼吸作用的因素[重難探究]1．內(nèi)因(1)遺傳特性：不同種類的植物呼吸速率不同。實(shí)例：旱生植物小于水生植物，陰生植物小于陽(yáng)生植物。(2)生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期：同一植物在不同的生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期呼吸速率不同。實(shí)例：幼苗期呼吸速率高，成熟期呼吸速率低。(3)器官類型：同一植物的不同器官呼吸速率不同。實(shí)例：生殖器官大于養(yǎng)分器官。2．外因(1)溫度：①作用機(jī)制：通過影響細(xì)胞呼吸酶的活性來影響細(xì)胞呼吸速率。②曲線特征：與溫度影響酶活性的曲線特征一樣。隨溫度的上升，呼吸速領(lǐng)先上升，達(dá)到肯定溫度后，隨溫度的上升，呼吸速率降低。③應(yīng)用：生產(chǎn)上常利用這一原理在低溫下儲(chǔ)存蔬菜、水果，在大棚蔬菜的栽培過程中夜間適當(dāng)降溫，降低細(xì)胞呼吸速率，削減有機(jī)物的消耗。(2)O2濃度。①對(duì)無氧呼吸的影響：曲線特征：隨O2濃度增加而受抑制，O2濃度越高，抑制作用越強(qiáng)，O2濃度達(dá)到肯定值時(shí)，被完全抑制。②對(duì)有氧呼吸的影響：曲線特征：在肯定范圍內(nèi)，隨著O2濃度的增加，有氧呼吸速率增加，但當(dāng)O2濃度增加到肯定值時(shí)，有氧呼吸速率不再增加。③應(yīng)用：適當(dāng)降低O2濃度，可削減呼吸消耗，延長(zhǎng)蔬菜和水果的保鮮時(shí)間。O2濃度對(duì)不同生物的影響不同(1)酵母菌隨O2濃度增加，有氧呼吸增加，無氧呼吸減弱。(2)破傷風(fēng)桿菌等厭氧生物會(huì)隨O2濃度增大而死亡。[典題演練]5．有些作物的種子入庫(kù)前須要經(jīng)過風(fēng)干處理。與風(fēng)干前相比，下列說法錯(cuò)誤的是(C)A．風(fēng)干種子中有機(jī)物的消耗減慢B．風(fēng)干種子上微生物不易生長(zhǎng)繁殖C．風(fēng)干種子中細(xì)胞呼吸作用的強(qiáng)度高D．風(fēng)干種子中結(jié)合水與自由水的比值大解析：本題主要考查水與細(xì)胞代謝的關(guān)系。種子風(fēng)干后細(xì)胞內(nèi)的自由水含量削減(結(jié)合水含量基本不變)，使細(xì)胞呼吸減弱，有機(jī)物的消耗減慢，A、D正確，C錯(cuò)誤；風(fēng)干種子的水分削減，在缺水環(huán)境中，微生物不易生長(zhǎng)繁殖，B正確。6．如圖表示某植物的非綠色器官在氧濃度為a、b、c、d時(shí)，CO2釋放量和O2汲取量的改變。下列相關(guān)敘述正確的是(B)A．氧濃度為a時(shí)，最適于貯藏該植物器官B．氧濃度為b時(shí)，無氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的5倍C．氧濃度為c時(shí)，無氧呼吸最弱D．氧濃度為d時(shí)，有氧呼吸強(qiáng)度與無氧呼吸強(qiáng)度相等解析：審題關(guān)鍵：(1)非綠色器官，只進(jìn)行呼吸作用。(2)植物貯藏時(shí)應(yīng)降低呼吸作用以削減有機(jī)物的消耗。本題考查在不同氧濃度條件下細(xì)胞的呼吸方式。詳細(xì)分析如下：A．氧濃度為a時(shí)：O2汲取量為零，此時(shí)只進(jìn)行無氧呼吸，產(chǎn)生大量酒精，不利于貯藏該植物器官；B．氧濃度為b時(shí)：有氧呼吸釋放CO2量＝汲取O2量＝3，無氧呼吸釋放CO2量為(8－3)＝5，據(jù)反應(yīng)式可知，有氧呼吸消耗葡萄糖的量為0.5，無氧呼吸消耗葡萄糖的量為2.5；C．氧濃度為c時(shí)：有氧呼吸釋放CO2量為4，無氧呼吸釋放CO2量為(6－4)＝2，故無氧呼吸不是最弱，最弱應(yīng)為零；D．氧濃度為d時(shí)：CO2釋放量＝O2汲取量，說明只進(jìn)行有氧呼吸，無氧呼吸不再進(jìn)行。課題調(diào)研：過程圖解類題目——細(xì)胞呼吸[典范例題]生物體內(nèi)葡萄糖分解代謝過程如圖所示，據(jù)圖回答下列問題：(1)圖中A是________，其產(chǎn)生的部位是________。(2)反應(yīng)①②③④中，必需在有氧條件下進(jìn)行的是________，可在人體細(xì)胞中進(jìn)行的是________。(3)蘋果貯藏久了會(huì)有酒味，其緣由是發(fā)生了圖中________過程；而馬鈴薯塊莖貯藏久了，卻沒有酒味，緣由是馬鈴薯塊莖在無氧條件下進(jìn)行了圖中________過程。(4)糧食貯藏過程中有時(shí)會(huì)發(fā)生糧堆濕度增大現(xiàn)象，這是因?yàn)開___________________________。[解題技巧]過程圖可描述生命活動(dòng)和發(fā)展改變的動(dòng)態(tài)過程，常用箭頭、字母和數(shù)字等表示生物體內(nèi)某代謝過程或調(diào)整過程，這些過程示意圖有些是對(duì)教材講解的某些過程進(jìn)行總結(jié)，有些是將新材料、新信息以過程圖的形式給出，這些圖中隱藏著豐富的信息。這類題目的一般解題思路為：(1)“審題讀圖”——由題干信息和過程圖分析出圖中表示的生理過程或操作過程。(2)“明確過程”——由過程圖中的關(guān)鍵產(chǎn)物或反應(yīng)物或反應(yīng)條件，精確推斷出每個(gè)分過程。(3)“規(guī)范作答”——依據(jù)設(shè)問的要求，明確答案中是否體現(xiàn)過程中各產(chǎn)物或反應(yīng)物或階段的序號(hào)或反應(yīng)條件等。一、選擇題1．下列關(guān)于細(xì)胞呼吸的敘述，錯(cuò)誤的是(D)A．細(xì)胞呼吸必需在酶的催化下進(jìn)行B．人體紅細(xì)胞也進(jìn)行呼吸C．酵母菌既可以進(jìn)行有氧呼吸也可以進(jìn)行無氧呼吸D．葉肉細(xì)胞在光照下只進(jìn)行光合作用，不進(jìn)行細(xì)胞呼吸解析：細(xì)胞呼吸是生物體內(nèi)重要的細(xì)胞代謝，須要多種酶來催化完成；人體成熟紅細(xì)胞沒有細(xì)胞核和線粒體等相關(guān)細(xì)胞器，不能進(jìn)行有氧呼吸，主要通過無氧呼吸來為細(xì)胞供應(yīng)能量；酵母菌是兼性厭氧生物，在有氧條件下進(jìn)行有氧呼吸，無氧條件下進(jìn)行無氧呼吸；細(xì)胞呼吸是生物體能量之源，時(shí)刻都在進(jìn)行，葉肉細(xì)胞在光照下同時(shí)進(jìn)行光合作用和細(xì)胞呼吸。2．在有氧呼吸的下列反應(yīng)階段中，不在線粒體中進(jìn)行的只有(B)A．[H]傳遞給O2生成水B．C6H12O6發(fā)酵為丙酮酸和[H]C．丙酮酸分解為CO2和[H]D．ADP與磷酸反應(yīng)生成ATP解析：在有氧呼吸的三個(gè)階段中，第一階段由C6H12O6分解為丙酮酸和[H]的過程，是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行的，而A、C、D過程是在線粒體中進(jìn)行的。3．如圖表示有氧呼吸過程，下列有關(guān)說法正確的是(D)A．①②④中數(shù)值最大的是①B．③代表的物質(zhì)名稱是氧氣C．線粒體能完成圖示全過程D．原核生物能完成圖示全過程解析：本題考查的是有氧呼吸過程中能量和物質(zhì)的改變。圖中①②④表示有氧呼吸三個(gè)階段產(chǎn)生的能量，其中[H]＋O2反應(yīng)的④過程釋放能量最多，而作為反應(yīng)物的O2參加的是第三階段，是圖中⑤，圖中③是另一種反應(yīng)物水。線粒體只能完成有氧呼吸的二、三階段。具有有氧呼吸酶的原核生物如藍(lán)細(xì)菌可完成有氧呼吸。4．下列關(guān)于植物細(xì)胞呼吸的敘述，正確的是(A)A．有氧呼吸的中間產(chǎn)物丙酮酸，可以通過線粒體雙層膜B．是否產(chǎn)生二氧化碳是有氧呼吸和無氧呼吸的主要區(qū)分C．高等植物進(jìn)行有氧呼吸，不能進(jìn)行無氧呼吸D．種子庫(kù)中貯存的風(fēng)干種子不進(jìn)行呼吸作用解析：有氧呼吸中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物丙酮酸可以進(jìn)入線粒體內(nèi)部，所以A項(xiàng)是正確的；植物的無氧呼吸產(chǎn)生酒精時(shí)，也產(chǎn)生CO2，因此是否產(chǎn)生CO2不能作為有氧呼吸和無氧呼吸的主要區(qū)分；C項(xiàng)敘述明顯不正確；種子庫(kù)中貯存的風(fēng)干種子是活細(xì)胞，能進(jìn)行呼吸作用，只是呼吸作用很緩慢。5．下列關(guān)于呼吸作用的敘述，正確的是(D)A．無氧呼吸的終產(chǎn)物是丙酮酸B．有氧呼吸產(chǎn)生的[H]在線粒體基質(zhì)中與氧結(jié)合生成水C．無氧呼吸不須要O2的參加，該過程最終有[H]的積累D．質(zhì)量相同時(shí)，脂肪比糖原有氧氧化釋放的能量多解析：無氧呼吸的終產(chǎn)物是乳酸或酒精和CO2，丙酮酸是有氧呼吸與無氧呼吸的中間產(chǎn)物。有氧呼吸產(chǎn)生的[H]與O2結(jié)合生成水發(fā)生于線粒體內(nèi)膜。無氧呼吸第一階段生成的[H]用于后續(xù)過程，最終無[H]積累。同質(zhì)量的脂肪與糖原相比含氫的比例大，氧化釋放的能量多。6．有一瓶混有酵母菌的葡萄糖培育液，當(dāng)通入不同濃度的氧氣時(shí)，其產(chǎn)生的C2H5OH和CO2的量如下表所示。通過對(duì)表中數(shù)據(jù)分析可得出的結(jié)論是(D)氧濃度(%)abcd產(chǎn)生CO2的量9mol12.5mol15mol30mol產(chǎn)生酒精的量9mol6.5mol6mol0molA.a濃度時(shí)酵母菌有氧呼吸速率等于無氧呼吸速率B．b濃度時(shí)酵母菌有氧呼吸速率大于無氧呼吸速率C．c濃度時(shí)有50%的葡萄糖用于酵母菌的酒精發(fā)酵D．d濃度時(shí)酵母菌只進(jìn)行有氧呼吸，未進(jìn)行無氧呼吸解析：由題干獲得的主要信息有：①酵母菌在不同氧濃度條件下，產(chǎn)生的CO2和酒精的量不同；②酵母菌既可以進(jìn)行有氧呼吸，也可以進(jìn)行無氧呼吸。要解決此題，需依據(jù)有氧呼吸和無氧呼吸的反應(yīng)式進(jìn)行計(jì)算和推斷：C6H12O6＋6O2＋6H2Oeq\o(→,\s\up17(酶),\s\do5())6CO2＋12H2O＋能量