高考生物一轮复习《第3节 细胞呼吸的原理和应用》教案（两套）

第3节细胞呼吸的原理和应用第1课时细胞呼吸的方式和有氧呼吸过程内容标准要求核心素养对接学业质量水平1.分析细胞呼吸和有机燃料燃烧产生能量过程的不同，理解细胞呼吸的本质。1.生命观念——结构与功能观：线粒体结构与细胞呼吸的关系。水平一2.概述有氧呼吸的三个阶段，写出有氧呼吸的反应式。2.科学思维——分析与综合：分析有氧呼吸的三个阶段，理解细胞呼吸的实质。水平二3.探究酵母菌细胞呼吸的方式，学会控制和检测实验变量。3.科学探究——根据实验目的，设计探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置，实施方案，观察实验结果，得出正确结论。水平二知识点1：探究酵母菌细胞呼吸的方式知识梳理一、细胞呼吸的概念剖析与燃烧迅速释放能量相比，细胞呼吸是分阶段逐级释放能量的1.发生场所细胞内。2.实质有机物的氧化分解。3.物质变化有机物生成CO2或其他产物。4.能量变化释放能量并生成ATP。二、探究酵母菌细胞呼吸的方式1.酵母菌的特点2.实验装置(1)有氧条件下的装置：如图甲：(2)无氧条件下的装置：如图乙：3.产物检测(连线)4.实验结论(1)酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。(2)在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量二氧化碳和水。(3)在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精，还产生少量的二氧化碳。科学探究——酵母菌细胞呼吸的方式下图是探究酵母菌细胞呼吸产物装置，据图分析下列问题：1.实验装置和操作分析(1)怎样为1号试管中酵母菌提供氧气？提示让氯化铁催化过氧化氢的分解。(2)2号试管中如何隔绝空气制造无氧环境？提示①对葡萄糖溶液煮沸，排出溶解的氧气②酵母菌培养液表面铺一层石蜡油③先塞上橡皮塞消耗掉试管内的氧气，再插上导管2.实验变量控制讨论实验装置中的自变量、因变量、无关变量？(1)自变量：是否通氧气。(2)因变量：产物CO2多少以及是否产生酒精等。(3)无关变量：葡萄糖溶液的浓度、培养温度、培养时间、其他微生物影响等。3.酵母菌细胞代谢产物的检测(1)如何检测CO2的产生速率：方法一：判断依据：相同时间内澄清石灰水变混浊的速度和程度。判断方法：若变混浊的速度较快而且混浊程度较高，则说明产生的CO2较多。方法二：判断依据：相同时间内溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄的速度和变成黄色的程度。方法比较：溴麝香草酚蓝水溶液检测二氧化碳要比澄清石灰水更加灵敏，由于无氧呼吸释放二氧化碳较少，所以通常用前者进行检测。判断方法：若变色速度较快且颜色较深，则说明产生的CO2较多。(2)酒精的检测：试管2变灰绿色，试管1不变色，说明酵母菌只有进行无氧呼吸时，才能产生酒精。[典例1]利用如图所示装置探究酵母菌的无氧呼吸，正确的操作方法是()A.A瓶先敞口培养一段时间后，再连通B瓶B.A瓶密封后，应该立即连通B瓶C.A瓶密封后，培养一段时间，再连通B瓶D.实验结束后，在B瓶中加入重铬酸钾检验酒精解析探究酵母菌的无氧呼吸时，A瓶应先密封培养一段时间，目的是消耗完瓶中的氧气，然后再连通B瓶，A、B错误，C正确；实验结束后，在A瓶中加入酸性的重铬酸钾检验酒精，颜色由橙色变成灰绿色，D错误。答案C[变式训练]下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验的叙述，错误的是()A.实验中将葡萄糖溶液煮沸的目的是灭菌和去除溶液中的O2B.在探究有氧呼吸的实验过程中，泵入的空气应去除CO2C.实验中需控制的无关变量有温度、培养液浓度等D.可通过观察澄清石灰水是否变混浊来判断酵母菌的呼吸方式解析由于酵母菌的有氧呼吸和无氧呼吸均可产生CO2，所以不能根据澄清石灰水是否变混浊来判断酵母菌的呼吸方式。答案D联想质疑★面粉经过酵母菌发酵，发酵过程中产生大量的CO2，CO2遇热膨月长导致面包又松又软。★溴麝香草酚蓝水溶液通入CO2的颜色变化：蓝→绿→黄。★利用酒精检测仪可以用来查酒驾注：检测酒精原理：交警用经硫酸化处理的三氧化铬(CrO3)(与重铬酸钾检测酒精的原理类似)硅胶检查司机呼出的气体，据硅胶颜色的变化可确认司机是否为酒后驾车★酵母菌无氧呼吸的过程中产生酒精。为什么要将葡萄糖溶液先煮沸再冷却后加入培养瓶中？提示加热煮沸的目的是杀死溶液中的细菌，同时还能排出溶液中的O2。冷却的原因是防止高温将酵母菌杀死。知识点2：有氧呼吸知识梳理1.线粒体的结构和功能没有线粒体的真核生物(如蛔虫)不能进行有氧呼吸，但原核生物没有线粒体，却可以进行有氧呼吸(1)线粒体增大膜面积的方式和意义：内膜的某些部位向内腔折叠形成嵴，增大有氧呼吸酶的附着面积。(2)有氧呼吸的酶分布在：线粒体内膜上和基质中。(3)线粒体的功能：进行有氧呼吸的主要场所。2.有氧呼吸过程3.概念细胞在O2参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生CO2和H2O，释放能量，生成大量ATP的过程。4.反应总式C6H12O6＋6O2＋6H2Oeq\o(→,\s\up7(酶))6CO2＋12H2O＋能量生命观念——有氧呼吸的过程1.下图是有氧呼吸过程图解，①、②、③是有氧呼吸的三个阶段。据图探讨下列问题：(1)发生的场所：①细胞质基质，②线粒体基质，③线粒体内膜。(2)丙酮酸的分子式为C3H4O3，请写出有氧呼吸每个阶段的反应式：eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(第一阶段：C6H12O6\o(→,\s\up7(酶))2C3H4O3＋4[H]＋少量能量。,第二阶段：2C3H4O3＋6H2O\o(→,\s\up7(酶))6CO2＋20[H]＋少量能量。,第三阶段：24[H]＋6O2\o(→,\s\up7(酶))12H2O＋大量能量。))能量不可写成ATP，有氧呼吸各个阶段释放的能量，均大部分以热能形式散失，少部分转移到ATP中以活跃的化学能形式存在，后者可以为多种生命活动提供能量。(3)①②③三个阶段中有[H]产生的是①②，[H]中的H来自葡萄糖和水，用于与O2反应生产水。(4)①②③三个阶段都产生能量，其中产生能量最多的是③。葡萄糖中的化学能被转化成热能和ATP中活跃的化学能。[典例2]如图所示为某动物细胞内部分物质的代谢过程，下列相关叙述中正确的是()A.图解过程中大部分能量以热能形式散失B.图解中(一)、(二)两阶段产生[H]的场所都是线粒体C.图解中(三)阶段产生的H2O中的氢最终都来自葡萄糖D.1分子丙酮酸在(二)、(三)阶段产生的能量一样多解析细胞呼吸过程释放的能量只有少量储存在ATP中，大部分能量以热能形式散失，A正确；图解中(一)阶段产生[H]的场所是细胞质基质，(二)阶段产生[H]的场所是线粒体基质，B错误；图解中(三)阶段产生的H2O中的氢最终来自葡萄糖和第二阶段参与反应的水，C错误；细胞呼吸(二)阶段释放的能量少，(三)阶段释放的能量多，D错误。答案A【一题多变】(1)水参与有氧呼吸哪个阶段？又在哪个阶段生成？提示水参与有氧呼吸第二阶段，在有氧呼吸第三阶段生成。(2)只有葡萄糖才能作为细胞呼吸的底物吗？提示脂肪、蛋白质也可以作为底物参与细胞呼吸。联想质疑★有氧呼吸过程有氧呼吸过程中各种元素的来源和去路：有氧呼吸与体外燃烧的区别：同有机物在生物体外的燃烧相比，有氧呼吸是在温和条件下进行的，有机物中的能量经过一系列的化学反应逐步释放；释放的能量一部分储存在ATP中。课堂小结随堂检测1.下列关于细胞呼吸的说法中，错误的是()A.细胞呼吸实际上是在细胞内进行有机物的氧化分解，释放能量的过程B.细胞呼吸实际上就是细胞与外界环境间的气体交换C.细胞呼吸是细胞内有机物“缓慢燃烧”的过程D.细胞呼吸是细胞内有机物进行一系列氧化分解的过程解析细胞呼吸的实质是细胞内有机物氧化分解，逐步释放能量的过程。答案B2.葡萄糖是细胞进行有氧呼吸最常利用的物质，将一只实验小鼠放入含有放射性18O2气体的容器内，18O2进入细胞一段时间后，可能出现的放射性化合物是()A.水 B.二氧化碳C.丙酮酸 D.水和二氧化碳解析根据有氧呼吸的第三阶段是氧气和[H]反应生成水，含有放射性18O2进入细胞后，最先出现的具有放射性的化合物是水。形成的水又可参与有氧呼吸的第二阶段，产生的二氧化碳具有放射性。答案D3.如图为线粒体的结构示意图，其中不可能发生的反应是()A.②处产生CO2 B.①处产生ATPC.②处产生[H] D.③处发生[H]与O2的结合解析①为线粒体内外膜的间隙，不产生ATP。②为线粒体基质，完成有氧呼吸第二阶段，产生CO2和[H]。③为线粒体内膜，完成有氧呼吸第三阶段，[H]与O2结合生成水，释放大量能量。答案B4.下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验的叙述错误的是()A.酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都产生CO2B.酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都产生酒精C.澄清的石灰水检测是否产生CO2D.酸性重铬酸钾溶液检测是否产生了酒精解析酵母菌只有无氧呼吸产生酒精，其有氧呼吸将葡萄糖彻底氧化分解为CO2和水，不产生酒精，B错误。答案B5.如图所示，甲、乙两瓶盛有等量相同浓度的葡萄糖溶液，溶液内同时加入足量同种酵母菌，甲瓶内液体不断通入N2，乙瓶内不断通入O2，1h后，测定两瓶溶液的pH，结果是()A.乙的pH高于甲B.甲的pH下降，乙的上升C.甲的pH上升，乙的下降D.乙的pH低于甲解析甲和乙中均可能产生CO2，但由于乙中进行的是有氧呼吸，产生的CO2较多，所以乙中的酸性更强。答案D课时作业(时间：30分钟)知识点1探究酵母菌细胞呼吸的方式和其他细胞的呼吸方式1.细胞呼吸的实质是()A.分解有机物，储存能量 B.合成有机物，储存能量C.分解有机物，释放能量 D.合成有机物，释放能量解析细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放出能量并生成ATP的过程。答案C2.在检验酵母菌细胞呼吸产物时，常用到一些特殊的颜色反应，下列描述不正确的是()A.CO2可使澄清的石灰水变混浊B.CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄C.乙醇在碱性条件下能与灰绿色的重铬酸钾溶液反应变成橙色D.乙醇在酸性条件下能与橙色的重铬酸钾溶液反应变成灰绿色解析CO2能使澄清的石灰水变混浊，或使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄；乙醇在酸性条件下(浓硫酸)能与橙色的重铬酸钾溶液反应变成灰绿色。答案C3.在探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中，质量分数为10%的NaOH溶液的作用是()A.吸收空气中的O2 B.吸收空气中的CO2C.检测酒精的产生 D.检验CO2的产生答案B4.下图为“探究酵母菌的呼吸方式”的实验装置，有关叙述正确的是()A.该实验需设置有氧和无氧两种条件的对比实验，其中乙组作为对照组B.若向B瓶和D瓶中加入酸性重铬酸钾溶液，则D瓶内的溶液会变黄C.可根据溴麝香草酚蓝水溶液变黄的时间长短，来检测CO2的产生速率D.若C瓶和E瓶中溶液都变混浊，不能据此判断酵母菌的呼吸方式解析D瓶酵母菌进行无氧呼吸，生成酒精，在酸性条件下重铬酸钾溶液与酒精反应变成灰绿色，而B瓶酵母菌进行有氧呼吸，不生成酒精，加入酸性重铬酸钾溶液无灰绿色出现。B瓶酵母菌进行有氧呼吸，产生二氧化碳速率较快，溴麝香草酚蓝水溶液变黄的时间较短，石灰水变混浊较快(混浊程度较大)；D瓶酵母菌进行无氧呼吸，产生二氧化碳速率较慢，溴麝香草酚蓝水溶液变黄的时间较长，石灰水变混浊较慢(混浊程度较小)。答案C5.某同学在研究马铃薯块茎无氧呼吸产物时，设计了如下实验：取新鲜马铃薯块茎，洗净、切成碎屑。向锥形瓶中放入适量的马铃薯块茎碎屑，并向瓶中充入N2，安装成如图装置。下列说法不正确的是()A.锥形瓶中充入N2的目的是制造无氧环境B.若溴麝香草酚蓝水溶液不变色，则说明马铃薯块茎细胞进行的是酒精发酵C.实验前应对马铃薯块茎碎屑消毒D.溴麝香草酚蓝水溶液也可以换成澄清的石灰水解析根据实验目的“研究马铃薯块茎无氧呼吸产物”可知，应对其创造无氧环境，故充入N2的目的是制造无氧环境；溴麝香草酚蓝水溶液是用来鉴别CO2的，不变色说明没有CO2生成，则说明马铃薯块茎细胞进行的是乳酸发酵而不是会产生CO2的酒精发酵过程；为防止马铃薯块茎上杂菌细胞呼吸对实验造成干扰，实验前需对其消毒；检验CO2也可用澄清石灰水。答案B知识点2有氧呼吸过程6.如图为有氧呼吸的主要场所线粒体的结构示意图，有氧呼吸过程中CO2产生和水消耗的场所分别是()A.①② B.②②C.②③ D.③③解析在有氧呼吸过程中，CO2产生和水消耗均发生在第二阶段，第二阶段的场所为线粒体基质，即图中③所示。答案D7.向正在进行有氧呼吸的细胞悬液中加入甲、乙、丙、丁四种抑制剂，下列说法正确的是()A.若甲能抑制丙酮酸分解，则会使丙酮酸的消耗增加B.若乙能抑制葡萄糖分解，则会使丙酮酸增加C.若丙能抑制ATP的形成，则会使ADP的消耗增加D.若丁能抑制[H]被氧化成水，则会使O2的消耗减少答案D8.有氧呼吸过程中，产生[H]较多和产生ATP最多的阶段分别是()①第一阶段②第二阶段③第三阶段A.①② B.②③C.①③ D.③③解析有氧呼吸第一阶段仅产生少量的[H]和少量的ATP，第二阶段产生较多的[H]和少量的ATP，第三阶段消耗[H]，产生大量ATP。答案B9.用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，18O转移的途径是()A.葡萄糖→丙酮酸→水B.葡萄糖→丙酮酸→O2C.葡萄糖→O2→水D.葡萄糖→丙酮酸→CO2解析根据有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，含18O的葡萄糖中的18O到了丙酮酸中；再根据第二阶段是丙酮酸和水反应生成CO2和[H]，含18O的丙酮酸中的18O到了CO2中。答案D10.线粒体是有氧呼吸的主要场所。下列关于线粒体结构和功能的叙述，正确的是()A.有氧呼吸酶主要分布在线粒体的外膜、内膜和基质中B.线粒体可在有氧条件下将葡萄糖氧化分解为CO2和水C.线粒体内膜向内折叠形成嵴可显著增大膜面积D.能进行有氧呼吸的细胞都含有线粒体解析有氧呼吸的第一阶段是在细胞质基质中完成的，将葡萄糖分解成为丙酮酸。丙酮酸进入线粒体进行有氧呼吸的第二阶段和第三阶段，这两个阶段分别是在线粒体基质和内膜上完成的。线粒体内膜向内折叠形成嵴可显著增大膜面积。某些原核细胞虽然没有线粒体，但是具有和有氧呼吸有关的酶，也可以进行有氧呼吸，如硝化细菌等。答案C11.有氧呼吸过程中释放的能量()A.可直接用于细胞各项生命活动B.其转移过程与物质的变化同时进行C.大部分转移到ATP中，少部分以热能形式散失D.可以转化为多种形式的能量，在代谢反应中循环利用解析有氧呼吸过程中释放的能量只有转移到ATP中后，才可直接用于细胞各项生命活动，A错误；有氧呼吸过程中释放的能量有少部分转移到ATP中，其过程与物质的变化同时进行，B正确；有氧呼吸释放的能量大部分以热能形式散失，只有34.05%左右转移到ATP中，C错误；有氧呼吸过程中释放的能量只有转移到ATP中后，才可以转化为多种形式的能量，在代谢反应中利用，且不能循环利用，D错误。答案B12.如图所示为细胞呼吸的实验装置，a、b两锥形瓶内各放一些湿棉花，瓶塞上各吊一熟石灰包，并插入温度计，分别有导管从瓶内通入水中。a瓶装入萌发的种子，b瓶装入等量的煮熟的种子。48h后，预期所能观察到的变化是()A.a瓶温度上升，与其连接的导管内水上升明显B.b瓶温度上升，与其连接的导管内水上升明显C.a瓶温度上升，与b瓶连接的导管内水上升明显D.b瓶温度上升，与a瓶连接的导管内水上升明显解析a瓶中萌发的种子生命活动旺盛，可以进行有氧呼吸，吸收瓶内的氧气，释放CO2，但CO2易被熟石灰吸收；在细胞呼吸过程中要释放能量，并且大部分能量都转化成热能，所以a瓶温度上升；由于O2的消耗，瓶内气压下降，与之相连的导管内水柱上升。而b瓶装的是煮熟的种子，不再进行细胞呼吸等生命活动，所以温度、水面基本无变化。答案A13.如图表示线粒体的亚显微结构示意图。请据图分析回答：(1)线粒体由[7]____和[]____包被形成。其中后者向内腔折叠形成[]________，从而扩大了________的附着面积。(2)线粒体是________的主要场所，其中有关的酶分布在[6]________和[1]________中。(3)线粒体广泛存在于________细胞中。从数量来看，________________的细胞中往往含量较多；从分布来看，细胞内部____________的部位往往分布的较多。(4)不是所有的细胞都具有线粒体。在下列细胞中，没有线粒体的是________，能够进行有氧呼吸的是________。A.乳酸菌B.念珠藻C.衣藻D.变形虫E.人的成熟的红细胞答案(1)外膜6内膜2嵴酶(2)有氧呼吸内膜基质(3)动、植物新陈代谢旺盛新陈代谢旺盛(4)ABEBCD14.如图表示的是测定保温桶内温度变化的实验装置。某研究小组以该装置探究酵母菌在不同条件下细胞呼吸的情况。材料用具：保温桶(500mL)、温度计、活性干酵母、质量浓度为0.1g/mL的葡萄糖溶液、棉花、石蜡油。实验假设：酵母菌在有氧条件下细胞呼吸比无氧条件下细胞呼吸放出热量更多。(1)取A、B两装置设计实验如下，请补充下表中内容：装置方法步骤一方法步骤二方法步骤三A加入240mL的葡萄糖溶液加入10g活性干酵母①__________________________B加入240mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液②_____________________加入石蜡油，铺满液面(2)B装置葡萄糖溶液煮沸的主要目的是___________________________________，这是控制实验的________变量。(3)要测定B装置因细胞呼吸引起的温度变化量，还需要增加一个装置C。请写出装置C的实验步骤：装置方法步骤一方法步骤二方法步骤三C③______________________________________④______________________________________加入石蜡油，铺满液面(4)实验预期：在适宜条件下实验，30分钟后记录实验结果，若装置A、B、C温度大小关系是：________(用“<、＝、>”表示)，则假设成立。解析A、B两个实验装置作对照，A为有氧条件下的细胞呼吸，B为无氧条件下的(步骤三加入石蜡油，隔绝氧气)细胞呼吸。B装置中葡萄糖煮沸的目的是去除氧气。两装置步骤二应相同，都是加入10g活性干酵母，体现了单一变量的实验原则。C装置是和B作对照的，用来排除其他因素造成的温度变化，因此，除了步骤二不加入活性干酵母外，其他条件应该和B相同。装置A、B、C温度大小应该和三个装置细胞呼吸类型有关，A中酵母菌进行了有氧呼吸释放大量能量，温度会最高。C装置没有酵母菌，没有细胞呼吸，温度最低，B装置中酵母菌进行无氧呼吸，释放的能量比A中少。答案(1)①不加入石蜡油②加入10g活性干酵母(2)去除氧气自(3)③加入240mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液④不加入活性干酵母(或加入10g死亡的干酵母)(4)A>B>C第2课时无氧呼吸、细胞呼吸的影响因素及应用内容标准要求核心素养对接学业质量水平1.概述无氧呼吸的过程。2.说明有氧呼吸和无氧呼吸的异同。3.举例说明细胞呼吸原理的应用。1.生命观念——分析与综合：分析有氧呼吸与无氧呼吸的过程，区别二者的异同。水平二2.社会责任——依据细胞呼吸原理指导农业生产，解决实际问题。水平三知识点1：无氧呼吸知识梳理1.概念在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程。2.场所细胞质基质。3.过程eq\x(第一阶段)⇒葡萄糖eq\o(→,\s\up7(酶))丙酮酸＋[H]4.分别写出无氧呼吸两种形式的总反应式产生乳酸：C6H12O6eq\o(→,\s\up7(酶),\s\do5())2C3H6O3（乳酸）＋少量能量。人和其他动物体内CO2只能来自有氧呼吸所产生，即使发生无氧呼吸（如剧烈运动时）也不会产生CO2（产物为乳酸）产生酒精：C6H12O6eq\o(→,\s\up7(酶),\s\do5())2C2H5OH（酒精）＋2CO2＋少量能量。科学思维——无氧呼吸与有氧呼吸的比较1.无氧呼吸可以概括为两个阶段，整个过程都在细胞质基质中进行。(1)第一阶段：1分子葡萄糖分解为2分子丙酮酸，产生少量[H]，释放少量的能量。(2)第二阶段：丙酮酸在不同酶的作用下，分解为酒精和二氧化碳，或者转化成乳酸。(3)分析无氧呼吸能量释放少的原因。提示大部分能量留存在酒精或乳酸中没有释放出来。(4)运动员肌肉酸痛的原因是什么？提示运动员在运动过程中肌细胞产生乳酸，引起肌肉的酸痛。2.无氧呼吸的类型细胞呼吸类型的误区提醒：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。①苹果②马铃薯块茎③动物④酵母菌⑤玉米胚⑥甜菜块根⑦乳酸菌将上述序号填到下表中无氧呼吸类型(生成物)序号酒精和CO2①④乳酸②③⑤⑥⑦[典例1]下列关于无氧呼吸的叙述，正确的是()A.无氧呼吸与有氧呼吸是两个截然不同的生理过程B.剧烈运动过程中，人体内的CO2是有氧呼吸和无氧呼吸的共同产物C.无氧呼吸第一阶段和第二阶段都是在细胞质基质中进行D.无氧呼吸中葡萄糖中的化学能除转移至ATP外，其余的都储存在酒精或乳酸中解析无氧呼吸与有氧呼吸的实质相同，都是分解有机物，释放能量，且第一阶段都是葡萄糖分解形成丙酮酸，释放少量能量，A错误；剧烈运动过程中，人体内的CO2是有氧呼吸的产物，无氧呼吸只产生乳酸，B错误；无氧呼吸第一阶段和第二阶段都是在细胞质基质中进行，有机物分解不彻底，C正确；无氧呼吸中葡萄糖中的化学能除少部分转移至ATP外，其余的以热能形式散失和储存在酒精或乳酸中，D错误。答案C[变式训练1]下列关于真核细胞无氧呼吸的叙述，正确的是()A.无氧呼吸产生的能量大多数用于合成ATPB.无氧呼吸第一阶段产生丙酮酸和CO2C.成熟苹果的果肉细胞缺氧时主要进行乳酸发酵D.人体骨骼肌细胞进行无氧呼吸时可产生乳酸解析真核细胞无氧呼吸产生的能量大多数以热能形式散失，少数用于合成ATP，A错误；无氧呼吸第一阶段产生[H]、ATP和丙酮酸，B错误；成熟的苹果的果肉细胞缺氧时主要进行酒精发酵，C错误；人体骨骼肌细胞进行无氧呼吸时可产生乳酸，D正确。答案D联想质疑★跑步是一种良好的锻炼身体的方式。但锻炼超过一定强度后，就会产生乳酸。判断细胞呼吸方式的三大依据★人在剧烈运动时，会因骨骼肌进行无氧呼吸积累过多的乳酸而感到肌肉酸痛。1.酵母菌细胞内产生CO2的场所有哪些？提示：细胞质基质和线粒体基质。2.人体剧烈运动时肌肉细胞产生CO2的场所在哪儿？提示：线粒体基质。知识点2：细胞呼吸原理的应用知识梳理科学思维——影响细胞呼吸的因素及细胞呼吸原理的应用1.氧气浓度对某种植物非绿色细胞呼吸方式具有不同的影响效应，结合曲线分析下列问题：(1)根据曲线分析O2浓度对有氧呼吸速率和无氧呼吸速率的影响：提示①有氧呼吸：在一定范围内，随着O2浓度增加，有氧呼吸速率逐渐增加；但当O2浓度达到一定值时，有氧呼吸速率将不再增加。②无氧呼吸：随着O2浓度增加，无氧呼吸速率逐渐下降，直至消失。(2)依据曲线，分析不同O2浓度下的细胞呼吸方式。O2浓度呼吸方式O2浓度为0只进行无氧呼吸0<O2浓度<10%同时进行有氧呼吸和无氧呼吸O2浓度≥10%只进行有氧呼吸(3)O2浓度由0增加到5%的过程中，CO2释放总量不断降低的原因是什么？提示O2浓度由0增加到5%的过程中，无氧呼吸强度随O2浓度的增加而受到抑制，使无氧呼吸释放的CO2量减少，而此时有氧呼吸的强度较低，故CO2释放总量不断降低。(4)图中有氧呼吸和无氧呼吸曲线的交点代表的含义为两者释放的CO2的量相等，此时有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的比例为：有氧呼吸∶无氧呼吸＝1∶3。2.温度、水分、CO2浓度对细胞呼吸的影响下面甲、乙、丙三图分别表示温度、水分、CO2浓度对细胞呼吸的影响。(1)分析甲图，思考温度影响细胞呼吸的原理是什么？提示温度是通过影响有关酶的活性来影响细胞呼吸的。(2)结合甲图思考，在温室大棚中我们应如何通过控制温度来提高产量？提示温室栽培夜晚要通风降温，以减少呼吸消耗有机物。(3)结合乙图，分析含水量与呼吸速率之间的关系。提示在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，当含水量过多时，呼吸速率减慢，甚至死亡。(4)根据乙图分析种子在储藏前为什么要晾干？干种子萌发时为什么要浸泡处理？提示储存种子之前要进行晾干处理，以降低含水量，从而降低呼吸速率。干种子萌发前要浸泡处理，以增加含水量提高呼吸速率。(5)结合丙图所示的原理思考在蔬菜、水果保鲜时我们可采取什么措施？提示在蔬菜、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。[典例2]为探究高浓度CO2对冷藏水果细胞呼吸的影响，研究人员将等量新鲜蓝莓分别置于两个密闭的冷藏箱中，一个冷藏箱中只有普通空气(未处理组)，另一个加入等量的含高浓度CO2的空气(CO2处理组)，两组都在4℃条件下贮藏。以后每10d取样一次，测定其单位时间内CO2释放量(mol)和O2吸收量(mol)，计算二者的比值得到如图所示曲线(假设细胞呼吸的底物都是葡萄糖)。回答下列问题：(1)实验过程中，0～10d内蓝莓细胞呼吸产生ATP最多的场所是；10d后未处理组蓝莓细胞呼吸的产物除了CO2外，还有；20d后CO2处理组蓝莓细胞产生CO2的场所是。(2)实验结果显示，10d后未处理组蓝莓CO2/O2的值逐渐上升，出现这种结果的原因是。根据实验结果推测，高浓度CO2处理对蓝莓细胞的无氧呼吸有明显的作用。解析(1)0～10d内，CO2/O2的值为1，此时蓝莓只进行有氧呼吸，因此产生ATP最多的场所是线粒体内膜；10d后未处理组蓝莓细胞的CO2/O2的值显著大于1，有氧呼吸与无氧呼吸并存，因此呼吸的产物除了CO2外，还有水和酒精；20d后CO2处理组蓝莓细胞的CO2/O2的值大于1，有氧呼吸与无氧呼吸并存，产生CO2的场所是线粒体基质和细胞质基质。(2)实验结果显示，10d后未处理组蓝莓的CO2/O2的值逐渐上升，意味着CO2逐渐增加，O2逐渐减少，蓝莓细胞有氧呼吸逐渐减弱而无氧呼吸逐渐增强。根据实验结果推测，高浓度CO2处理对蓝莓细胞的无氧呼吸有明显的抑制作用。答案(1)线粒体内膜水和酒精线粒体基质和细胞质基质(2)密闭冷藏箱中O2浓度逐渐降低，蓝莓细胞有氧呼吸逐渐减弱而无氧呼吸逐渐增强抑制[变式训练2]下图表示某植物的非绿色器官在氧浓度为a、b、c、d时，CO2释放量和O2吸收量的变化。下列相关叙述正确的是()A.氧浓度为a时，最适于储藏该植物器官，此时呼吸产物除CO2外还有酒精和乳酸B.氧浓度为b时，无氧呼吸消耗葡萄糖量占呼吸总量的5/8C.氧浓度为c时，只进行有氧呼吸D.氧浓度为d时，不进行无氧呼吸，CO2释放量完全来自有氧呼吸解析据图可知，CO2的释放量在氧浓度为c时最少，因此氧浓度为c时细胞呼吸最弱，最适合储藏该植物器官。氧浓度为b时，氧气的吸收量为3，CO2的释放量为8，计算可知无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的5倍。氧浓度为c时，二氧化碳释放量大于氧气吸收量，说明此时存在无氧呼吸和有氧呼吸。氧浓度为d时，氧气的吸收量与二氧化碳的释放量相等，说明只进行有氧呼吸，无氧呼吸被完全抑制。答案D联想质疑★葡萄酒是以葡萄为主要原料，经酵母菌发酵而成。★粮仓中的干燥环境可以抑制细胞呼吸。★新疆瓜果甜的原因是白天光照充足，光合作用产物多；晚上气温低，细胞呼吸消耗少★保存蔬果需要(零上)低温、低氧、保湿和高浓度二氧化碳；保存粮食必须在干燥环境中保存，以免粮食受潮发霉。【知识拓展】呼吸熵(RQ)是指单位时间内进行呼吸作用的生物释放二氧化碳的量与吸收氧气的量的比值。不同的呼吸底物有不同的呼吸熵。一般来说，完全以葡萄糖为底物进行有氧呼吸的呼吸熵是1，以葡萄糖为底物但含无氧呼吸的呼吸熵大于1，而以脂肪、蛋白质为底物进行有氧呼吸时，呼吸熵小于1(脂肪呼吸熵为0.7，蛋白质呼吸熵为0.8)，若有氧呼吸的底物葡萄糖中混有蛋白质或脂肪，则呼吸熵小于1，故根据测得的RQ值，可以粗略判断细胞呼吸的底物种类。课堂小结随堂检测1.植物种子萌发时，如果长时间缺氧，就会引起烂芽，主要是由于()A.能量不足 B.酒精中毒C.乳酸中毒 D.CO2中毒解析种子萌发时，如果长时间缺氧，进行无氧呼吸产生乙醇和二氧化碳，不产生乳酸，乙醇含量过多对细胞有毒害作用，引起烂芽。答案B2.下列细胞中，其呼吸过程会产生酒精的是()A.缺氧条件下的马铃薯块茎细胞B.剧烈运动时人的骨骼肌细胞C.酸奶生产中的乳酸菌D.受涝的植物根细胞解析植物根细胞的无氧呼吸产生酒精。答案D3.呼吸作用对生命活动意义重大，下面关于细胞呼吸的叙述，正确的是()A.线粒体是有氧呼吸的主要场所，没有线粒体的细胞只能进行无氧呼吸B.能进行光合作用的细胞可以自行合成ATP，因此不需要呼吸作用提供能量C.动物停止呼吸作用便不能合成ATP，作为生命基本特征的新陈代谢就此终结D.细胞呼吸过程中有机物的氧化分解必须有水和氧气的参与才能释放其中储存的能量答案C4.下列关于细胞呼吸原理在生活、生产中应用的叙述，错误的是()A.适当降低温度和氧浓度，有利于果蔬储藏B.给含有酵母菌的发酵液连续通气，可以提高产酒量C.用透气的纱布包扎伤口，可抑制厌氧菌的大量繁殖D.施肥的同时结合松土，有利于根吸收矿质元素离子解析酵母菌在有氧的条件下大量繁殖，无氧的条件下酵母菌进行无氧呼吸产生酒精，酿酒是利用了酵母菌无氧呼吸产生酒精的作用，所以不能向发酵罐内连续通气，B错误。答案B5.某豆科植物种子萌发过程中CO2释放和O2吸收速率的变化趋势如图所示。请据图回答问题：(1)在12～24h期间，呼吸速率逐渐增强，在此期间呼吸作用的主要方式是呼吸，该呼吸方式在细胞中发生的部位是，其产物是_____________________________________________________________________。(2)从第12h到胚根长出期间，萌发种子的干物质总量会，主要原因是__________________________________________________。(3)胚根长出后，萌发种子的呼吸速率明显升高。解析(1)据图可知，在12～24h期间，氧气吸收量很少，而二氧化碳释放量很多，表明此时的细胞呼吸主要是无氧呼吸；无氧呼吸的场所是细胞质基质，产物是酒精和二氧化碳。(2)第12h到胚根长出期间，种子不进行光合作用制造有机物，同时进行细胞呼吸消耗有机物，使干物质总量下降。(3)胚根长出后，氧气的吸收量明显增多，说明有氧呼吸的速率明显提高。答案(1)无氧细胞质基质酒精和二氧化碳(2)减少种子不进行光合作用制造有机物，同时进行细胞呼吸消耗有机物，使干物质总量下降(3)有氧课时作业(时间：30分钟)知识点1无氧呼吸1.马铃薯块茎进行无氧呼吸时只能释放少量能量，其他能量()A.储藏在葡萄糖中 B.存留于酒精中C.存留于乳酸中 D.以热能形式散失解析与有氧呼吸相比，无氧呼吸过程释放的能量少，因为无氧呼吸过程中，有机物分解不彻底，大部分能量还存留在呼吸产物中，马铃薯块茎无氧呼吸的产物是乳酸。答案C2.比较植物有氧呼吸和无氧呼吸过程，下列说法不正确的是()A.有氧呼吸和无氧呼吸过程都需要酶的催化B.葡萄糖是有氧呼吸的主要反应物，不是无氧呼吸的主要反应物C.无氧呼吸第一阶段产生的[H]用于第二阶段D.有氧呼吸反应物中的氢元素全部到[H]中，[H]在第三阶段与氧结合生成水解析生物体内的任何化学反应都需要酶的催化，A正确；有氧呼吸和无氧呼吸常用的能源物质都是葡萄糖，B错误；无氧呼吸第一阶段产生[H]，第二阶段[H]和丙酮酸反应，C正确；有氧呼吸反应物葡萄糖和H2O的氢元素全部到[H]中，[H]在第三阶段与氧结合生成水，D正确。答案B3.以下4支试管置于适合的温度下，经过一定时间后能产生ATP的是()解析丙酮酸可以在细胞质基质或线粒体中通过无氧呼吸或有氧呼吸产生ATP。答案D4.下列与细胞呼吸有关叙述，正确的是()A.无氧呼吸可能会发生在富含氧气的细胞中B.人体在剧烈运动时CO2主要来自于细胞质基质C.小麦根部水淹时产生的乳酸影响载体的活性D.蛔虫有氧呼吸时吸收的O2与产生的CO2量相等解析富含氧气的细胞中，主要进行有氧呼吸，若此时供能不足，无氧呼吸可能会发生，A正确；人体无氧呼吸不能产生二氧化碳，所以人体产生的二氧化碳只能来自于线粒体基质，B错误；小麦根尖无氧呼吸产生的是酒精，不会产生乳酸，C错误；蛔虫细胞内没有线粒体，只能进行无氧呼吸，D错误。答案A5.如图所示的图解表示真核细胞呼吸的部分过程，可以在细胞质基质中发生的是()A.①②③ B.②③④C.①③④ D.①②④解析①是有氧呼吸第二、三阶段，发生在线粒体中。②和③表示两种类型的无氧呼吸，均发生在细胞质基质中。④表示ATP的合成，可发生在细胞质基质中。答案B6.下图表示人体内的氢元素随化合物在生物体内代谢转移的过程，下列分析合理的是()A.①过程发生在内质网B.③④过程因没水产生，所以有[H]的积累C.M物质应该是丙酮酸，④过程不会产生ATPD.某骨骼肌细胞暂时缺氧时，该细胞内不进行②③过程解析①代表氨基酸的脱水缩合，在核糖体中进行，A错误；③④表示无氧呼吸产生乳酸，第一阶段产生的[H]在第二阶段消耗，没有积累，B错误；M物质应该是丙酮酸，④过程不会产生ATP，无氧呼吸只在第一阶段释放能量，C正确；某骨骼肌细胞暂时缺氧时，该细胞内可进行产乳酸的无氧呼吸即可进行③④过程，D错误。答案C知识点2无氧呼吸与有氧呼吸的比较7.下图表示某高等植物的非绿色器官细胞呼吸与氧浓度的关系，下列叙述正确的是()A.当氧气浓度为b时，该器官只进行有氧呼吸B.当氧气浓度为a时，该器官有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖数量相等C.曲线Ⅲ中该器官细胞呼吸发生的场所是线粒体D.曲线Ⅰ也可以表示酵母菌的细胞呼吸与氧浓度的关系解析图中曲线Ⅰ表示该器官进行无氧呼吸产生的CO2量，曲线Ⅲ表示进行有氧呼吸产生的CO2量，曲线Ⅱ表示该器官进行细胞呼吸产生的CO2总量。当氧浓度为b时，无氧呼吸速率为0，该器官只进行有氧呼吸；当氧气浓度为a时，有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2量相等，但无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸消耗的葡萄糖的3倍；有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体；酵母菌是兼性厌氧菌，其细胞呼吸与氧浓度的关系如曲线Ⅱ所示。答案A8.甲酵母菌进行有氧呼吸，乙酵母菌进行无氧呼吸，若它们消耗了等量的葡萄糖，则它们放出的二氧化碳和吸入的氧气的体积比是()A.1∶2 B.1∶1C.2∶3 D.4∶3解析根据有氧呼吸的总反应式可知，有氧呼吸消耗1分子葡萄糖，吸入的氧气为6分子，放出的二氧化碳为6分子；无氧呼吸消耗1分子葡萄糖，放出的二氧化碳为2分子。因此它们放出的二氧化碳和吸入的氧气的体积之比是(6＋2)∶6＝8∶6＝4∶3。选D。答案D知识点3影响细胞呼吸的因素及应用9.下列叙述符合生物学原理的是()A.水稻根部主要进行无氧呼吸，所以能长期适应缺氧环境B.快速登山时，人体的能量主要来自有机物分解产生二氧化碳和水的过程C.蔬菜在低氧、干燥、低温的环境中，可延长保鲜时间D.淀粉经发酵可产生酒精，是通过乳酸菌的无氧呼吸实现的解析氧气可从水稻中空的茎到达根部细胞，水稻根部主要进行的是有氧呼吸，A错误；蔬菜储藏环境应该是低氧、零上低温和具有一定湿度，C错误；乳酸菌无氧呼吸不会产生酒精，D错误；剧烈运动时，人体的能量供应主要来自有氧呼吸将有机物分解成二氧化碳和水的过程，B正确。答案B10.如图表示大气温度及氧浓度对植物组织内产生CO2的影响，下列相关叙述不正确的是()A.从图甲可知细胞呼吸最旺盛的温度为B点所对应的温度B.图甲曲线变化的主要原因是温度影响与细胞呼吸有关的酶的活性C.图乙中DE段有氧呼吸逐渐减弱，EF段有氧呼吸逐渐增强D.和D、F点相比，图乙中E点对应的氧浓度更有利于贮藏水果和蔬菜解析图乙中DE段无氧呼吸逐渐减弱，有氧呼吸逐渐加强。答案C11.如图表示光照、储藏温度对番茄果实呼吸速率变化的影响。下列有关叙述，错误的是()A.番茄果实细胞产生CO2的场所是线粒体和细胞质基质B.光照对番茄果实呼吸的抑制作用8℃时比15℃时更强C.低温、黑暗条件下更有利于储藏番茄果实D.储藏温度下降时果实呼吸减弱，可能与细胞内酶活性降低有关解析由图看出低温条件下呼吸强度更低，但黑暗条件下比光照条件下呼吸强度高，所以黑暗条件下不利于番茄果实的储存。答案C12.图示为测量动物呼吸的实验装置，图中a为红墨水滴，b中装有KOH溶液。此装置可测量动物()A.放出的CO2量B.放出的O2量C.吸收的CO2量D.吸收的O2量解析动物呼吸吸收O2，产生CO2，由于CO2被KOH溶液吸收，故该装置测量的是瓶中O2的减少量。答案D13.根据如图不完整的细胞呼吸示意图，解答下列问题：(1)图中方格内的物质名称是。(2)从图中选择有关的字母填在题中的画线上：①有氧呼吸的途径是。②其中产能最多的是阶段。③产生[H]的阶段是。④氧气参与阶段的反应。(3)图中A发生的场所是，E表示的物质是。解析(1)根据图示可知，图中方格内的物质名称是丙酮酸。(2)①有氧呼吸的途径是A(有氧呼吸的第一阶段)、C(有氧呼吸的第二阶段)、D(有氧呼吸的第三阶段)。②其中产能最多的是D(有氧呼吸的第三阶段)。③产生[H]的阶段是A(有氧呼吸或无氧呼吸的第一阶段)和C(有氧呼吸的第二阶段)。(3)图中A(细胞呼吸第一阶段)发生的场所是细胞质基质，E表示的物质是C2H5OH和CO2。答案(1)丙酮酸(2)①A、C、D②D③A、C④D(3)细胞质基质C2H5OH和CO214.下图表示大气中氧的浓度对植物非绿色器官、组织内二氧化碳产生的影响。试据图回答：(1)A点表示植物组织释放的二氧化碳较多，这些二氧化碳主要是的产物。(2)由A到B，二氧化碳的释放量急剧减少，其原因是_________________________________________________________________________。(3)由B到C，二氧化碳的释放量又不断增加，其主要原因是__________________________________________________________________。(4)为了有利于贮藏蔬菜或水果，贮藏室内的氧气应调节到图中的哪一点所对应的浓度？，采取这一措施的理由是_______________________。解析在A点时氧含量接近0，释放较多CO2，这是无氧呼吸产生酒精和CO2的缘故。AB段随着氧含量增加，无氧呼吸受到抑制，有氧呼吸很弱，CO2释放量减少。BC段氧含量不断增加，有氧呼吸越来越旺盛，CO2的释放量达到新高峰。贮藏蔬菜、水果时，要尽量降低呼吸作用，减少有机物的消耗，应选择B点所对应的氧的含量，这时的呼吸强度最低，有机物消耗最少。答案(1)无氧呼吸(2)氧气浓度增加，无氧呼吸受抑制，有氧呼吸很弱(3)随氧气浓度增大，有氧呼吸不断加强(4)B点有氧呼吸非常弱，同时又抑制无氧呼吸，蔬菜水果内有机物消耗最慢15.甲图是测量种子萌发时锥形瓶中气体体积变化的实验装置。锥形瓶中放的种子事先用水浸泡过并在稀释的消毒剂中清洗过(不影响种子生命力)。实验开始时U形管左侧与右侧液面相平，每隔半小时利用标尺量出右侧管内的液面高度变化，实验结果见乙图。回答下列问题：(1)此实验的实验目的是____________________________________。(2)种子预先在稀释的消毒剂中清洗的目的是____________________________________________________________________________。(3)在0～3.5h内，气体体积变化的原因是______________________________________________________________________________。在3.5～4.0h内标尺读数没有增加，最可能的原因是_______________________________________________________________________。(4)若要消除无关因素的影响，还应设置对照实验，则装置为______。(5)由于外界温度、压强的改变导致气体体积改变，2.0h时对照实验中标尺读数相对开始时减少了0.2个单位，那么同等条件下萌发的种子此时实际呼吸速率是单位/小时。解析分析题干中自变量可以推测出此实验的实验目的是测定种子萌发时吸收O2的速率。种子预先消毒的目的是杀死种子表面的微生物，防止微生物的呼吸作用消耗O2、产生CO2，干扰实验结果。图甲的装置中在0～3.5h内，标尺读数在增加，说明右侧锥形瓶内气体体积减少，原因是种子进行有氧呼吸时吸收O2，放出的CO2被NaOH溶液吸收，锥形瓶中气体体积减小。在3.5～4.0h内标尺读数没有增加，最可能的原因是种子进行无氧呼吸，不消耗O2。对照实验要用等量的死种子代替活种子，并预先经过相同条件的处理，其他条件与实验组相同，保证单一变量。2.0h时体积变化是5.6－2.3＝3.3个单位，误差为＋0.2个单位，则每小时消耗O2为(3.3＋0.2)/2＝1.75(单位/小时)。答案(1)测定种子萌发时吸收O2的速率(2)杀死种子表面的微生物，防止微生物的呼吸作用干扰实验结果(3)种子进行有氧呼吸时吸收O2，放出的CO2被NaOH溶液吸收，锥形瓶中气体体积减小种子进行无氧呼吸，不消耗O2(4)用等量的消毒剂清洗过的死种子代替活种子，其他条件与实验组相同(5)1.75《第3节细胞呼吸的原理和应用》复习教案第1课时细胞呼吸的原理和应用(一)【知识梳理】一、探究酵母菌细胞呼吸的方式1．酵母菌作为实验材料的原因酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。2．不同条件下的装置[填图](1)有氧条件装置：(2)无氧条件装置：3．检测细胞呼吸产物所用试剂与现象[填表]检测产物所用试剂实验现象二氧化碳澄清的石灰水变浑浊溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄酒精(酸性)重铬酸钾溶液橙色变成灰绿色4.结论酵母菌的呼吸方式：有氧呼吸和无氧呼吸。二、有氧呼吸1．主要场所——线粒体[据图填空](1)写出序号代表的结构名称：①外膜；②内膜形成的嵴；③线粒体基质。(2)与有氧呼吸有关的酶分布在：②③。(3)线粒体的分布：集中在代谢旺盛的部位。2．化学反应式C6H12O6＋6H2O＋6O2eq\o(→,\s\up7(酶))6CO2＋12H2O＋能量3．物质转化过程[填图]4．能量转化【即时检测】判断有关叙述的正误(1)在探究酵母菌细胞呼吸的方式实验中，必须保证酵母菌是新鲜的、有活性的()(2)重铬酸钾溶液可以直接和酒精发生化学反应变成灰绿色()(3)有氧呼吸的过程只发生在线粒体内()(4)有氧呼吸三个阶段所需要的酶是相同的()(5)有氧呼吸释放的能量全部用于合成ATP()(6)有氧呼吸既产生水也消耗水()(7)有氧呼吸第一、二阶段产生的[H]全部用于第三阶段()(8)酵母菌细胞既能进行有氧呼吸，又能进行无氧呼吸()(9)线粒体基质中含有少量的DNA和RNA()(10)有氧呼吸的三个阶段都产生能量，但产生的量不同()答案：(1)√(2)×(3)×(4)×(5)×(6)√(7)√(8)√(9)√(10)√课堂互动探究案【课程标准】说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量探究酵母菌的呼吸方式【素养达成】1．简述细胞呼吸的概念和化学变化过程。(科学思维)2.通过实验探究不同条件下酵母菌的细胞呼吸方式。(科学探究)3．说出线粒体的结构和功能；说明有氧呼吸的过程及原理。(科学思维)4．探讨有氧呼吸在生产和生活中的应用。(社会责任)翱翔的飞机需要发动机燃烧油料来提供能量，这一过程中，油料在发动机内剧烈燃烧，需要消耗氧气，产生二氧化碳，同时产生大量的能量推动发动机运转。生物体的生命活动也需要消耗能量，这些能量来自于有机物的氧化分解，也就是细胞呼吸。细胞呼吸和燃烧有什么区别？它的过程又是怎样的呢？【互动探究】探究点一探究酵母菌细胞呼吸的方式【师问导学】下图是探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置，请分析：1．结合对实验材料的选择和处理，探讨以下问题：(1)配制酵母菌培养液时为什么要用新鲜的食用酵母菌？(2)为什么要将葡萄糖溶液煮沸，且冷却到常温后方可加入新鲜的酵母菌？(3)为什么要把装置放置在25℃～35℃的环境下培养？答案：(1)新鲜的酵母菌繁殖快，细胞代谢旺盛，实验效果明显。(2)煮沸的目的是杀菌和除去溶液中的氧，冷却到常温的目的是防止高温杀死酵母菌。(3)在25℃～35℃的条件下，酵母菌中酶的活性最高，生命活动最旺盛，细胞呼吸明显，可保证实验效果。2．本实验的自变量和因变量分别是什么？甲、乙装置中是如何控制自变量的？答案：自变量是氧气的有无，因变量为是否有CO2和酒精的产生。甲中用橡皮球或者气泵充气的目的是保证A瓶中有氧气存在，乙中B瓶密封是保证无氧环境。3．图甲中质量分数为10%的NaOH溶液的作用是什么？答案：NaOH与空气中的CO2反应生成Na2CO3和H2O，保证了通入酵母菌培养液的气体中不含CO2，避免对实验结果造成干扰。4．B瓶装好后，要过一段时间再连接装有澄清石灰水的锥形瓶，这是为什么？答案：B瓶封口后，锥形瓶内的空气中有氧，酵母菌开始进行有氧呼吸，也产生CO2。所以，要过一段时间，等B瓶中的氧气消耗完以后，再将产生的气体通入澄清石灰水，保证通入澄清石灰水中的是无氧呼吸产生的CO2。5．A装置中用气泵间歇性地通入空气的目的是什么？答案：保证酵母菌有充足的氧气，以进行有氧呼吸。6．产物检测(1)酒精的鉴定：橙色的______________溶液，在酸性条件下与乙醇(俗称酒精)发生化学反应，变成____________色。(2)CO2的鉴定：CO2可使________变浑浊，也可使________水溶液由________变________再变________。答案：(1)重铬酸钾灰绿(2)澄清石灰水溴麝香草酚蓝蓝绿黄7．结果分析(1)甲、乙装置中的澄清石灰水都变浑浊，但是甲装置石灰水变浑浊的程度大。说明_______________________________________________________________________________________________________________________。(2)从A、B中各取少量培养液分别注入1、2号两支试管中，再分别加入0.5mL含有重铬酸钾的浓硫酸溶液，振荡后发现1号试管不变色，2号试管变成灰绿色。这说明________________________________________________________________________________________________________________________。答案：(1)酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸产生二氧化碳，但是有氧条件下产生的二氧化碳更多些(2)酵母菌在无氧条件下会产生酒精8．实验结论：酵母菌的细胞呼吸有两种方式：__________________________________________________________。答案：有氧呼吸和无氧呼吸【智涂笔记】对比实验和对照实验对比实验是指设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验叫做对比实验。对比实验不设对照组，均为实验组(或互为实验组和对照组)，是对照实验的一种特殊形式，即相当于“相互对照实验”。小贴士：重铬酸钾可以检测有无酒精存在，这一原理可以用来检测汽车司机是否喝了酒。具体做法是：让司机呼出的气体直接接触到载有用硫酸处理过的重铬酸钾或三氧化铬的硅胶(两者均为橙色)，如果呼出的气体中含有酒精，重铬酸钾或三氧化铬就会变成灰绿色的硫酸铬。酵母菌在有氧呼吸和无氧呼吸过程中均会产生CO2，故不能依据是否有CO2产生来判断酵母菌的细胞呼吸类型，但可以以CO2产生的速率作为检测指标。【师说核心】一、本实验课题的分析归纳1．实验原理2．实验步骤3．实验现象条件澄清石灰水的变化/出现变化的快慢重铬酸钾—浓硫酸溶液甲组(有氧)变浑浊/快无变化乙组(无氧)变浑浊/慢出现灰绿色4.实验结论(1)酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。(2)在有氧条件下产生CO2多而快，在无氧条件下产生酒精和CO2。二、实验课题的拓展分析1．本实验的探究课题可以转变为：探究有氧条件和无氧条件下酵母菌细胞呼吸的情况。2．根据检测目的不同，可细化为两个子课题：①在有氧和无氧条件下酵母菌细胞呼吸产生CO2的多少；②在有氧和无氧条件下酵母菌细胞呼吸是否产生酒精。具体分析如下：课题名称课题一课题二自变量有氧和无氧因变量产生CO2的多少酒精的有无观察指标①澄清石灰水变浑浊的程度②溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄所用时间的长短重铬酸钾溶液的颜色变化无关变量温度、营养物质的浓度和总量等实验结论在有氧条件下产生的CO2多在无氧条件下才能产生酒精【检测反馈】1．(合格必考)下列可用于探究不同呼吸方式的实验材料是()A．萌发的种子B．蛔虫C．草履虫D．以上均可以解析：萌发的种子既可以进行有氧呼吸，也可以进行无氧呼吸；蛔虫只进行无氧呼吸；草履虫只能进行有氧呼吸。答案：A2．(合格必考)下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”，说法不正确的是()A．酵母菌常被用作研究细胞呼吸的实验材料，其主要原因是酵母菌属于兼性厌氧生物B．在有氧呼吸的装置中，可将空气直接通入酵母菌的培养液C．酵母菌呼吸产生的CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄D．酵母菌呼吸产生的酒精在酸性条件下能与橙色的重铬酸钾溶液反应变成灰绿色解析：酵母菌属于兼性厌氧生物，适用于作为研究细胞呼吸的实验材料，A正确；在有氧呼吸的装置中，不可将空气直接通入酵母菌的培养液，应先用NaOH吸收除去空气中的二氧化碳，B错误；酵母菌呼吸产生的CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄，或使澄清石灰水变浑浊，C正确；酵母菌无氧呼吸产生的酒精在酸性条件下能与橙色的重铬酸钾溶液反应变成灰绿色，D正确。答案：B3．(合格必考)如图为“探究酵母菌的呼吸方式”的实验装置，有关叙述正确的是()A．该实验需设置有氧和无氧两种条件的对比实验，其中乙组作为对照组B．若向b瓶和d瓶中加入酸性重铬酸钾溶液，则d瓶内的溶液会变黄C．可根据溴麝香草酚蓝水溶液变黄的时间长短，来检测CO2的产生速率D．若c瓶和e瓶中溶液都变浑浊，不能据此判断酵母菌的呼吸方式解析：该实验需设置有氧和无氧两种条件的对比实验，甲、乙组互为对照组，A错误；若向b瓶和d瓶中加入酸性重铬酸钾溶液，由于只有无氧呼吸才会产生酒精，所以d瓶内的溶液会变灰绿色，B错误；由于CO2能使溴麝香草酚蓝水溶液变黄，所以可根据溴麝香草酚蓝水溶液变黄的时间长短，来检测CO2的产生速率，C正确；酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都能产生二氧化碳，但产生的量不等，所以可以根据浑浊程度判断酵母菌的呼吸方式，D错误。答案：C4．(合格必考)如图中所示烧杯内装有含酵母菌的葡萄糖溶液，试管中装有澄清的石灰水，两日后发现石灰水变浑浊并有沉淀产生。对这一现象的正确解释是()A．大气中的CO2进入试管内B．酵母菌进行光合作用时放出CO2C．酵母菌进行无氧呼吸时放出CO2D．酵母菌进行有氧呼吸时放出CO2解析：CO2能够与Ca(OH)2发生反应生成CaCO3，使澄清的石灰水变浑浊；酵母菌是真菌，不能进行光合作用；烧杯被石蜡密封，因此酵母菌主要进行无氧呼吸，CO2就产生于无氧呼吸过程。答案：C5．(等级选考)如图是测量种子萌发时锥形瓶中气体体积变化的实验装置。锥形瓶中放的种子事先用水浸泡过并在稀释的消毒剂中清洗过(不影响种子的生命力)。实验开始时U型管左侧液面与右侧液面相平，每隔半小时利用标尺量出右侧液面高度变化，以下关于该实验的分析正确的是()A．种子在消毒剂中清洗是为了防止微生物呼吸作用干扰实验结果B．此实验的目的是测定种子萌发时有氧呼吸及无氧呼吸的速率C．一段时间后右侧液面高度不再变化，说明种子的细胞呼吸完全停止D．为排除外界因素的影响，需要将装置中的NaOH溶液换成清水(其他保持不变)作为对照组解析：装置中含有空气，所以测定的是有氧呼吸速率而不是无氧呼吸速率。一段时间后右侧液面高度不再变化，原因可能是锥形瓶内氧气消耗完毕，种子不能进行有氧呼吸，但不能说明种子的细胞呼吸完全停止。D项中对照组的设置可以校对外界环境变化带来的误差，但实验设置错误，应该用等量的在稀释的消毒剂中清洗过的死种子(其他保持不变)作为对照组。答案：A6．(等级选考)某实验兴趣小组探究了种子萌发初期种子质量的变化和所在密闭容器中温度的变化，结果见下表。下列叙述不正确的是()初始种子质量(g)现在种子质量(g)2小时前的温度现在的温度(℃)甲组萌发的种子3025.52632乙组煮熟的种子3029.72626A．乙组种子不进行细胞呼吸，在该实验中起对照作用B．甲组种子质量减少是由于细胞呼吸分解了有机物C．甲组容器中温度上升是由于细胞呼吸吸收了能量D．本实验结果说明种子萌发初期细胞呼吸强于萌发之前解析：乙组是煮熟的种子，不能进行呼吸作用，为对照组，A正确；甲组种子质量减少是由于细胞呼吸分解了有机物，B正确；甲组容器中温度上升是由于细胞呼吸释放了能量，C错误；甲组容器中温度上升，说明种子萌发初期细胞呼吸强于萌发之前，D正确。答案：C探究点二有氧呼吸的过程【师问导学】对于绝大多数生物来说，有氧呼吸是细胞呼吸的主要方式，下图是细胞内有氧呼吸的过程示意图，结合该图分析下面的问题：1．仔细观察上图，分析线粒体与其功能相适应的结构特点有哪些？答案：线粒体内膜向内腔折叠形成嵴，大大增加了内膜表面积，在内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。2．结合图解，对有氧呼吸的三个阶段进行归纳，完成下表。阶段场所反应物产物释放能量第一阶段细胞质基质葡萄糖________少量第二阶段______丙酮酸、H2OCO2、[H]少量第三阶段线粒体内膜[H]、O2H2O______答案：丙酮酸、[H]线粒体基质大量3．仔细观察教材P93图5－9，并阅读教材文字叙述，讨论并交流下列问题：(1)试从元素角度分析有氧呼吸过程中各物质的来源、去向，写出反应式并用箭头进行标注。(2)如果用放射性同位素18O来分别标记A组的C6Heq\o\al(18,12)O6中的O和B组中的18O2，试分析A、B两组中的放射性元素最终会出现在哪种产物中。(3)分析糖类(葡萄糖)为什么必须分解成丙酮酸后才能进行有氧呼吸的第二、三阶段？(4)细胞呼吸过程中能量发生了怎样的变化？(5)1mol葡萄糖在体内彻底氧化分解共释放出2870kJ的能量，其中有________kJ的能量储存在ATP中，其余的能量以热能的形式散失，以维持体温的恒定。答案：(1)eq\a\vs4\al\co1()(2)A组标记的是C6Heq\o\al(18,12)O6，C6H12O6的利用过程是C6Heq\o\al(18,12)O6→丙酮酸→C18O2，所以A组的放射性出现在产物的CO2中。B组对18O2进行标记，在有氧呼吸中，18O2是在第三个阶段参与的，其产物是Heq\o\al(18,2)O，所以B组的放射性首先出现在H2O中。Heq\o\al(18,2)O可以参与第二阶段丙酮酸的氧化分解，又会出现在C18O2中，即18O2→Heq\o\al(18,2)O→C18O2。(3)因为线粒体膜上含运输丙酮酸的载体蛋白，不含有运输葡萄糖的载体蛋白，葡萄糖不能进入线粒体(或线粒体内没有催化葡萄糖分解的酶)。(4)细胞呼吸过程中储存在有机物中的稳定化学能，转变成储存在ATP的高能磷酸键中活跃化学能和热能。(5)977.284．有氧呼吸和物质燃烧的异同，完成下表。有氧呼吸物质燃烧反应条件温和条件，需要酶催化________能量释放程度________剧烈释放是否生成ATP是________答案：点燃缓慢释放否5．根据反应式概括有氧呼吸的概念：有氧呼吸是指细胞在________的参与下，通过多种________的催化作用，把________等有机物________氧化分解，产生________，释放________，生成大量ATP的过程。答案：氧酶葡萄糖彻底二氧化碳和水能量[名师点拨]关注细胞呼吸过程中的几个易误点(1)有氧呼吸的反应式中箭头不能写成等号，能量不能写成ATP。(2)葡萄糖是有氧呼吸最常利用的物质，但不是唯一的物质。(3)[H]是一种十分简化的表示方式，这一过程实际上是氧化型辅酶I(NAD＋)转化成还原型辅酶I(NADH)。(4)有氧呼吸的三个阶段都需要不同的酶来催化。(5)原核生物没有线粒体，但是也可进行有氧呼吸，场所是细胞质基质和细胞膜。(6)产生CO2的不只是有氧呼吸，酒精发酵过程中也有CO2的产生。(7)有氧呼吸过程中产生的水和反应物中的水其来源和去向不同，所以不是同一分子的水。【师说核心】1．过程图解2．过程分析(1)有氧呼吸中氧元素的来源和去路：(研究方法：同位素标记法)(2)反应物和产物：①CO2是在第二阶段产生的，是由丙酮酸和水反应生成的，场所是线粒体基质。②O2参与了第三阶段，[H]和O2结合生成水，所以细胞呼吸产生的水中的氧元素来自O2，场所是线粒体内膜。③有氧呼吸过程中的反应物和生成物中都有水，反应物中的水用于第二阶段和丙酮酸反应，生成物中的水是有氧呼吸第三阶段[H]和O2结合生成的。(3)细胞呼吸中[H]和ATP的来源和去路：来源去路[H]有氧呼吸：C6H12O6和H2O无氧呼吸：C6H12O6有氧呼吸：与O2结合生成水无氧呼吸：还原丙酮酸ATP有氧呼吸：三个阶段都产生无氧呼吸：只在第一阶段产生用于各项生命活动(4)能量代谢：①有氧呼吸三个阶段都释放能量产生ATP，而无氧呼吸只在第一阶段释放能量产生ATP。②细胞呼吸释放的能量大部分以热能散失，少部分转移到ATP中。【检测反馈】1.(合格必考)如图为线粒体的结构示意图，其中不可能发生的反应是()A．②处发生有氧呼吸第二阶段B．①处产生ATPC．②处产生CO2D．③处发生[H]与O2的结合反应解析：分析示意图可知，①②③分别表示线粒体内外膜间隙、线粒体基质和内膜。有氧呼吸的第二阶段发生在场所②，该过程有CO2产生，而[H]与O2的结合反应在③上完成。物质氧化分解过程不能在①处进行，①处也不能产生ATP。答案：B2．(合格必考)下图表示有氧呼吸过程，下列有关说法正确的是()A．①②④中数值最大的是①B．③代表的物质名称是氧气C．线粒体能完成图示全过程D．原核生物能完成图示全过程解析：④是有氧呼吸的第三阶段释放的能量，有氧呼吸第三阶段释放的能量最多，A错误；③是第二阶段的反应物水，不是氧气，B错误；有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，线粒体只能完成有氧呼吸的第二阶段和第三阶段，C错误；原核生物如蓝藻，能完成有氧呼吸过程，D正确。答案：D3．(合格必考)提取鼠肝细胞的线粒体作为实验材料，向盛有线粒体的试管中注入丙酮酸时，测得氧的消耗量较大；当注入葡萄糖时，测得氧的消耗量较小，同时注入细胞质基质和葡萄糖时，氧消耗量又较大。下列叙述中与实验结果不符合的是()A．有氧呼吸中，线粒体内进行的是第二、三阶段B．在线粒体内能分解丙酮酸，不能分解葡萄糖C．葡萄糖只能在细胞质基质内被分解成丙酮酸D．水是在细胞质基质中生成的解析：由题意可知，向盛有线粒体的试管中注入丙酮酸时，测得氧的消耗量较大；说明由丙酮酸和氧参与的第二、三阶段是在线粒体内进行的，A正确；当注入葡萄糖时，测得几乎不耗氧，说明线粒体内能分解丙酮酸，不能分解葡萄糖，B正确；同时注入细胞质基质和葡萄糖时，氧消耗量又较大，说明葡萄糖只能在细胞质基质内被分解成丙酮酸，C正确；本实验无法证明水是在细胞质基质中生成的，由有氧呼吸过程知，水是在线粒体中生成的，D错误。答案：D4．(等级选考)为揭示有氧呼吸过程中的生化反应途径，科学家经历了复杂的探索。请回答问题：(1)科学家用鸽子的飞行肌作为研究材料，因为飞行肌细胞呼吸速率较高，适合用于研究氧化分解过程。葡萄糖在细胞质基质中经过糖酵解(有氧呼吸第一阶段)产生的_____________________________________进入线粒体，最终分解为________和水，释放大量能量，为肌细胞供能。(2)20世纪30年代，科学家分别发现线粒体内存在两个反应过程，表示如下(字母代表不同中间产物)。过程1：A→B→C→D→E过程2：E→F→G→H两个反应过程存在什么关系呢？科学家利用丙二酸(抑制E→F过程)和中间产物F进行实验，结果如下图所示。根据实验结果分析，过程1与过程2最可能连成________(线形、环形)代谢途径，理由是___________________________________________________________________________________________________________________(3)现代生物学技术为研究代谢过程提供了更直接的手段。例如，科学家曾用________法追踪各种有氧呼吸中间产物转化的详细过程。(4)有氧呼吸生化反应途径的揭示过程，给你带来的关于科学研究的启示有___________________________________________________。解析：本题考查学生的实验探究能力，选取有氧呼吸的科学真实探究过程，依实验结果推导实验结论，根据已有知识可知：葡萄糖在细胞质基质中经过糖酵解(有氧呼吸第一阶段)产生的丙酮酸进入线粒体，最终分解为CO2和水，释放大量能量，为肌细胞供能。依实验结果可推测过程1与过程2最可能连成环形代谢途径，理由：第3组和第1组相比，注射物质F，使过程1中的A和C增加，说明过程2可促进过程1；第3组和第2组相比，注射丙二酸，抑制了E→F的过程，导致E物质积累，支持环形代谢途径的假设。现代生物学技术为研究代谢过程提供了更直接的手段。例如，科学家曾用同位素标记法追踪各种有氧呼吸中间产物转化的详细过程。答案：(1)丙酮酸CO2(2)环形证据1：第3组和第1组相比，注射物质F，使过程1中的A和C增加，说明过程2可促进过程1证据2：第3组和第2组相比，注射丙二酸，抑制了E→F的过程，导致E物质积累，支持环形代谢途径的假设(3)(同位素)示踪(4)答案样例：技术促进科学发展、科学研究注重实验证据等(可从科学研究需要合理选材、巧妙设计、充分论证和善用技术等方面作答，答案合理即可。)【网络建构】【主干落实】1．酵母菌在有氧和无氧条件下都能生存，是兼性厌氧型生物。2．CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。3．橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与酒精发生化学反应，变成灰绿色。4．有氧呼吸的反应式为：C6H12O6＋6O2＋6H2Oeq\o(→,\s\up7(酶))6CO2＋12H2O＋能量。5．有氧呼吸的三个阶段：(1)细胞质基质：C6H12O6eq\o(→,\s\up7(酶))丙酮酸＋[H]＋能量。(2)线粒体基质：丙酮酸＋H2Oeq\o(→,\s\up7(酶))CO2＋[H]＋能量。(3)线粒体内膜：[H]＋O2eq\o(→,\s\up7(酶))H2O＋能量。课后检测：细胞呼吸的原理和应用(一)1．利用如图所示装置探究酵母菌的无氧呼吸，正确的操作方法是()A．A瓶先敞口培养一段时间后，再连通B瓶B．A瓶密封后，应该立即连通B瓶C．A瓶密封后，培养一段时间，再连通B瓶D．实验结束后，在B瓶中加入重铬酸钾检验酒精解析：探究酵母菌无氧呼吸需要设置无氧条件，同时检测无氧呼吸的产物CO2，因此装置中要将A瓶密封一段时间，让酵母菌将瓶中的氧气消耗干净后再