5.3探究本酵母菌细胞的呼吸方式

第五章细胞的能量供应和利用一、细胞呼吸的概念细胞呼吸是指有机物在_内经过一系列的_生成_或其他产物，释放出_并生成_的过程。1实验原理酵母菌是_菌，在有氧和无氧条件下都能生存，可通过测定酵母菌在有氧和无氧条件下细胞呼吸的产物，来确定酵母菌细胞呼吸的方式。(2)产物检测检测CO2的产生CO2可使_变混浊，也可使_由蓝变绿再变黄。检测酒精的产生橙色的重铬酸钾溶液，在_条件下与乙醇(酒精)发生化学反应，变成_。2实验流程(1)配制酵母菌培养液：取20 g新鲜的_，分成两等份，分别放入等体积的锥形瓶A(500 mL)和锥形瓶B(500 mL)中。再分别向瓶中注入240 mL质量分数为5%的_。(2)实验装置的组装有氧条件装置：如图甲。无氧条件装置：如图乙。(3)实验现象及分析甲、乙两装置石灰水都变浑浊，说明_。甲装置的浑浊程度比乙装置的强，且浑浊快，说明_。取A、B两瓶中的酵母菌培养液的滤液等量，分别滴加溶有重铬酸钾的浓硫酸溶液发现A瓶中滤液不变色，B瓶中所取滤液变成灰绿色。说明_。3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_；在无氧条件下，酵母菌通过_，还产生少量的_。知识点探究细胞呼吸的方式日常生活中人们常用酵母发面蒸馒头，某学生计划探究酵母菌的细胞呼吸方式，并设计了下列对照实验，请你帮助他完成有关内容。(1)实验目的：探究酵母菌的细胞呼吸方式。(2)实验原理：细胞的不同呼吸方式释放的能量多少不同，但每种方式所释放的能量中都有一部分以_形式散失，从而导致细胞周围的环境温度_。(3)材料用具：酵母菌培养液，质量浓度为0.1 g/mL的葡萄糖溶液、液体石蜡油、蒸馏水、保温瓶、温度计、棉花。(4)实验步骤将质量浓度为0.1 g/mL的葡萄糖溶液加热后冷却备用。取3个保温瓶，编号为A、B、C，并将C瓶设计为对照。在3个保温瓶中分别加入等量_。A瓶中再加入_，B瓶中再加入_，C瓶中再加入_。3个保温瓶中均放入温度计，用棉花轻轻塞上瓶口，并保证保温瓶通气。24小时后观察并记录3个保温瓶中温度的变化。(5)实验结果及分析A瓶温度_(填“大于”“小于”或“等于”)B瓶温度，原因是_。(6)实验结论是：_。答案 知识清单一、细胞氧化分解CO2能量ATP二、1.(1)单细胞真(2)澄清石灰水溴麝香草酚蓝水溶液酸性灰绿色2.(1)食用酵母菌葡萄糖溶液(3)酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸产生CO2 酵母菌有氧比无氧时放出的CO2多且快无氧时酵母菌分解葡萄糖的产物还有酒精3细胞呼吸二氧化碳和水细胞呼吸产生酒精 二氧化碳对点训练(2)热能升高(4)备用的葡萄糖溶液适量的酵母菌培养液和液体石蜡油与A瓶所加酵母菌培养液等量的酵母菌培养液与A瓶所加酵母菌培养液等量的蒸馏水(5)小于酵母菌无氧呼吸放出的能量比有氧呼吸放出的能量少(6)酵母菌的细胞呼吸方式包括有氧呼吸和无氧呼吸两种(或兼性厌氧)解析本题的实验目的为探究酵母菌的细胞呼吸方式，故控制好单一变量(有氧或无氧环境)是关键；具体表达实验步骤时，要注意体现出等量原则，对于实验结果的分析，由于酵母菌有氧呼吸放出的能量比无氧呼吸放出的能量多，故A瓶温度小于B瓶温度。实验链接对照实验的常用方法和解题思路(1)对照实验常用方法空白对照：设置两组实验，一组给予该实验的自变量处理，另一组不作任何处理。例如，温度影响过氧化氢的分解实验，设置温度为90的实验组和温度为常温的空白对照。自身对照：只设置一组实验，通过比较实验对象在实验前后现象的变化来说明问题，不再另设对照实验。例如，洋葱表皮细胞的质壁分离和质壁分离复原实验，就是自身对照实验。条件对照：设置两组实验，在实验所要研究的自变量方面，进行不同的处理。例如过氧化氢酶与无机催化剂Fe3对过氧化氢的催化效率的比较实验，一组的自变量是过氧化氢酶，另一组的自变量是Fe3。相互对照：通常设置多组实验，这些组都给予自变量处理，只是在处理的量或程度方面有所差别，通过它们之间的相互比较来说明问题。例如温度对酶活性影响实验，设置温度有三组分别是：0、60、100。(2)对照实验设计题的一般解题思路明确实验目的：认真阅读题干，找出关键性叙述，搞清实验是解决什么问题，是验证性实验还是探究性实验，题干对于实验方法是否有所提示。明确实验的自变量和无关变量以及因变量是设计的关键。考点一细胞呼吸的原理1细胞呼吸的过程2写出有氧呼吸的总反应式，并标出各种元素的来源和去路。答案如图所示3写出无氧呼吸的反应式(1)分解成酒精的反应式：C6H12O6酶,2C2H5OH(酒精)2CO2少量能量。(2)转化成乳酸的反应式：C6H12O6酶,2C3H6O3(乳酸)少量能量。思维诊断(1)有氧呼吸的酶存在于细胞质基质、线粒体内膜、线粒体基质中()(2)呼吸作用产生的能量均以热能释放(2013海南，9C)()(3)细胞内葡萄糖分解成丙酮酸和H的反应，只发生在细胞有氧时(2012上海，25A改编)()(4)有氧呼吸第二、第三阶段都能产生大量ATP(2012江苏，23C改编)()(5)乳酸菌细胞内，细胞呼吸第一阶段产生H，第二阶段消耗H(2011海南，4D)()(6)有氧呼吸产生的H在线粒体基质中与氧结合生成水(2010课标全国，2B)()(7)细胞中不能合成ATP的部位是线粒体的内膜(2012北京，1A)()(8)有水产生的细胞呼吸一定是有氧呼吸()有关细胞呼吸的7个易错点(1)有H2O生成的一定是有氧呼吸，有CO2生成的可能是有氧呼吸，也可能是无氧呼吸，但一定不是乳酸发酵。(2)不同生物无氧呼吸的产物不同，其直接原因在于催化反应的酶不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同。(3)无氧呼吸只释放少量能量，其余能量储存在分解不彻底的氧化产物酒精或乳酸中。(4)水稻等植物长期水淹后烂根的原因是无氧呼吸产生的酒精对细胞有毒害作用。(5)有氧呼吸与无氧呼吸产物最大的区别是无氧呼吸没有水生成，并且无氧呼吸只在第一阶段产生ATP。(6)真核生物细胞并非都能进行有氧呼吸，如蛔虫细胞、哺乳动物成熟的红细胞只能进行无氧呼吸。(7)原核生物无线粒体，但有些原核生物仍可进行有氧呼吸，如蓝藻、硝化细菌等，因为其细胞中含有与有氧呼吸有关的酶。细胞呼吸类型的判断与计算3在a、b、c、d条件下，测得某植物种子萌发时CO2和O2体积变化的相对值如表所示。底物是葡萄糖，则下列叙述中正确的是()条件CO2释放量O2吸收量a100b83c64d77A.a条件下，呼吸产物除CO2外还有酒精和乳酸Bb条件下，有氧呼吸消耗的葡萄糖比无氧呼吸多Cc条件下，无氧呼吸最弱Dd条件下，产生的CO2全部来自线粒体答案D解析a条件下，不吸收O2，但产生CO2，故只进行无氧呼吸，呼吸产物除CO2外还有酒精；b条件下，既有有氧呼吸又有无氧呼吸，有氧呼吸消耗体积为3的O2，产生体积为3的CO2，消耗葡萄糖的相对量为0.5，无氧呼吸产生体积为5的CO2，消耗葡萄糖的相对量为2.5；c条件下，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸；d条件下，只进行有氧呼吸，无氧呼吸为0，产生的CO2全部来自线粒体。4如图表示某植物非绿色器官在不同O2浓度下，O2的吸收量和CO2的释放量的变化情况，根据所提供的信息，以下判断正确的是()AN点时，该器官O2的吸收量和CO2的释放量相等，说明其只进行有氧呼吸BM点是贮藏该器官的最适O2浓度，此时无氧呼吸的强度最低C该器官呼吸作用过程中有非糖物质氧化分解DL点时，该器官产生CO2的场所是细胞中的线粒体基质答案C解析N点之后，O2的吸收量与CO2的释放量不等，说明该植物非绿色器官呼吸作用过程中还有非糖物质的氧化分解，C正确；由于有非糖物质参与氧化分解，故O2的吸收量与CO2的释放量相等不能说明该器官只进行有氧呼吸，A错误；M点细胞的总呼吸强度最低，但无氧呼吸强度并不是最低的，B错误；L点时，细胞只进行无氧呼吸，产生CO2的场所是细胞质基质，D错误。技法提炼细胞呼吸方式的判断(1)呼吸作用中各物质之间的比例关系(以葡萄糖为底物的细胞呼吸)有氧呼吸：葡萄糖O2CO2166。无氧呼吸：葡萄糖CO2酒精122或葡萄糖乳酸12。消耗等量的葡萄糖时，无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2摩尔数之比为13。消耗等量的葡萄糖时，有氧呼吸消耗的O2摩尔数与有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2摩尔数之和的比为34。(2)细胞呼吸方式的判定方法不消耗O2a无CO2产生：细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸。b有CO2产生：细胞只进行产生酒精的无氧呼吸。消耗O2，产生CO2aVCO2/VO21，细胞只进行有氧呼吸。bVCO2/VO21，细胞进行有氧呼吸分解的底物中可能有脂肪参与。cVCO2/VO21，细胞同时进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸。此种情况下，判断哪种呼吸方式占优势的方法是：若VCO2/VO24/3，有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等。若VCO2/VO24/3，无氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于有氧呼吸，无氧呼吸占优势。若VCO2/VO24/3，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于无氧呼吸，有氧呼吸占优势。考点二影响细胞呼吸的外界因素及其应用1温度对细胞呼吸的影响(1)曲线分析：最适温度时，细胞呼吸最强；超过最适温度呼吸酶活性降低，甚至变性失活，呼吸受抑制；低于最适温度酶活性下降，呼吸受抑制。(2)应用：温室栽培中增大昼夜温差(降低夜间温度)，以减少夜间呼吸消耗有机物。贮存水果时，适当降低温度，从而延长保存时间。2O2浓度对细胞呼吸的影响(1)分析呼吸方式O2浓度0时，只进行无氧呼吸。0O2浓度10%时，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。O2浓度10%时，只进行有氧呼吸。(2)应用3含水量对细胞呼吸的影响(1)曲线分析：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。当含水过多时，呼吸速率减慢，甚至死亡。(2)应用4CO2浓度对细胞呼吸的影响(1)曲线分析：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：在蔬菜、水果保鲜中，增加CO2浓度(或充入N2)可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。思维诊断(1)苹果果肉细胞进行无氧呼吸时，产生乳酸和二氧化碳()(2)贮藏水果时为减少有机物的消耗，应放在完全无氧的环境中()(3)消毒后有生活力的小麦种子一直浸没在无菌水中，会使种子死亡的原因是细胞呼吸的产物对其产生毒害作用(2013海南，9D)()(4)破伤风芽孢杆菌适宜生活在有氧的环境中(2013新课标，3C)()(5)及时排涝，以防止豌豆根细胞受酒精毒害(2012福建，1B)()(6)种子风干脱水后呼吸强度增强(2011海南，3A)()(7)无氧和零下低温环境有利于水果保鲜(2009浙江，4A)()题组一氧气对细胞呼吸的影响分析1甲、乙两图都表示某植物的非绿色器官CO2释放量和O2吸收量的变化。相关叙述不正确的是()A甲图中氧浓度为a时的情况对应于乙图中的A点B甲图中氧浓度为b时的情况对应于乙图中的CD段C甲图的a、b、c、d中c对应的氧浓度最适合贮藏植物器官D甲图中氧浓度为d时没有酒精产生答案B解析甲图中氧浓度为a时，细胞只释放CO2不吸收氧气，说明细胞只进行无氧呼吸，对应乙图中的A点；甲图中氧浓度为b时，CO2的释放量远远大于氧气的吸收量，说明细胞既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，且无氧呼吸强度大，应对应乙图中的AC段；贮藏植物器官应选择CO2产生量最少即细胞呼吸最弱时，即甲图中的c时；氧含量为d时，CO2释放量与氧气的吸收量相等，细胞只进行有氧呼吸，因此没有酒精产生。2.右图表示某种植物非绿色器官在不同氧气浓度下CO2的释放量与O2吸收量的变化。据图回答下列问题：(1)O2浓度为0时，该器官的呼吸类型是 。(2)在O2浓度为b%以下时(不包括O点)，该器官的呼吸类型是 ，因为 。(3)该器官CO2释放与O2吸收两条曲线在Q点重合，其呼吸类型为 ，因为 。(4)由该曲线提示的原理，我们在进行果实和种子储藏时，应取约a/2氧气浓度值，理由是 。(5)图中阴影部分的面积代表 。答案(1)无氧呼吸(2)无氧呼吸和有氧呼吸CO2的释放量大于O2的吸收量(3)有氧呼吸CO2释放量等于O2的吸收量(4)细胞呼吸最弱，有机物消耗少(5)无氧呼吸中CO2的释放量解析CO2的释放量大于O2的吸收量，细胞进行无氧呼吸和有氧呼吸；CO2的释放量等于O2的吸收量，细胞只进行有氧呼吸；只释放CO2，不吸收O2，细胞只进行无氧呼吸。由曲线分析可知，a/2氧气浓度值时细胞呼吸强度最低，消耗有机物最少。归纳提升O2浓度对有氧呼吸和无氧呼吸的曲线分析(1)氧气作为有氧呼吸的原料，可同时影响有氧呼吸和无氧呼吸的速率。图甲中O2浓度为0时只进行无氧呼吸，随O2浓度升高，有氧呼吸逐渐增强，无氧呼吸逐渐减弱。当O2浓度为010%时，细胞既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；O2浓度为10%以上时，只进行有氧呼吸。图乙中三条曲线分别表示无氧呼吸CO2释放量、有氧呼吸O2吸收量(等于有氧呼吸CO2释放量)及两种呼吸CO2释放总量。(2)图中R点为两种呼吸CO2释放总量的最低点，一般认为此时细胞的呼吸消耗最少。AB段长度BC段长度，说明此时有氧呼吸与无氧呼吸释放CO2量相等，则此时有氧呼吸消耗的葡萄糖量应为无氧呼吸消耗葡萄糖量的。影响细胞呼吸外界因素的分析影响细胞呼吸的外界因素主要有温度、氧气浓度和二氧化碳浓度，除了记住其原理外，还有以下几点说明：(1)外部因素在影响呼吸作用时是综合起作用的，有时在其他因素满足的情况下，某一因素成为限制因素。如动物冬眠时呼吸速率低的限制因素是温度，而夏季作物受涝死亡，其限制因素则是O2浓度。(2)外部因素对细胞呼吸影响的应用在生产或生活实践中，若需要增强相关植物或其器官的细胞呼吸强度，可采取供水、升温、高氧等措施；若需减弱细胞呼吸强度，可以采取干燥、低温、低氧等措施。蔬菜、水果在储藏时都应在低温低氧条件下，种子应保持干燥，而蔬菜、水果应保持一定的湿度。低温以不破坏植物组织为标准，一般为零上低温。考点三(实验)探究酵母菌的呼吸方式1实验原理2实验步骤(1)配制酵母菌培养液(酵母菌葡萄糖溶液)。(2)检测CO2的产生，装置如图所示。(3)检测酒精的产生：自B、D中各取2 mL酵母菌培养液的滤液分别注入编号为1、2的两支试管中分别滴加0.5 mL溶有0.1 g重铬酸钾的浓硫酸溶液振荡并观察溶液的颜色变化。深度思考(1)通入B瓶的空气中不能含有CO2的原因是什么？提示保证第三个锥形瓶中的澄清石灰水变混浊完全是由酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。(2)D瓶应封口放置一段时间，待酵母菌将D瓶中的氧气消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶的原因是什么？提示确保通入澄清石灰水中的CO2是由酵母菌无氧呼吸产生的。题组二细胞呼吸速率的测定3下图是测定发芽种子的细胞呼吸类型所用的装置(假设呼吸底物只有葡萄糖)，装置一、二中分别放入等量的发芽种子，装置三中为等量的煮熟种子。若装置一左移10 cm，装置二右移12 cm，装置三右移2 cm，则有氧呼吸消耗葡萄糖与无氧呼吸消耗葡萄糖的相对比值为()A65 B56 C25 D52答案C解析装置三为对照实验，装置三着色液滴右移2 cm，说明环境因素造成气体膨胀2 cm。装置一气体减少量表示O2的消耗量，装置一左移10 cm，O2减少实际为12 cm。装置二右移12 cm，气体增加实际为10 cm，装置二气体增加量为CO2产生量与O2消耗量的差值，即为无氧呼吸产生的CO2量，无氧呼吸产生CO2的量为10 cm。有氧呼吸消耗的葡萄糖为2个单位，无氧呼吸消耗的葡萄糖为5个单位。4某同学用如图所示实验装置测定果蝇幼虫的呼吸速率。实验所用毛细管横截面积为1 mm2，实验开始时，打开软管夹，将装置放入25 水浴中，10 min后关闭软管夹，随后每隔5 min记录一次毛细管中液滴移动的位置，结果如下表所示。下列分析中，正确的是()实验时间/min液滴移动距离/mm1001532.52065251003013035162.5A.图中X为NaOH溶液，软管夹关闭后液滴将向右移动B在2030 min内氧气的平均吸收速率为6.5 mm3/minC如将X换