细胞呼吸的原理和应用-初升高生物学教材衔接

生物学初高教材衔接——细胞呼吸的原理和应用初中阶段要求高中阶段要求衔接要点1.掌握呼吸作用的三组验证实验，理解呼吸作用消耗氧气、释放二氧化碳、释放能量2.掌握呼吸作用的概念、实质、主要场所（线粒体），能书写呼吸作用表达式3.理解温度、氧气对呼吸作用的影响规律，掌握呼吸作用原理在农业生产与农产品储藏中的应用1.掌握有氧呼吸的三个阶段（场所、物质变化、能量释放）与总反应式2.掌握无氧呼吸的两种类型、场所、产物差异与常见生物实例3.区分有氧呼吸与无氧呼吸的异同，理解细胞呼吸的能量转化本质4.能运用细胞呼吸原理解释生产、生活中的实际应用场景1.认知升级从宏观的呼吸作用现象与应用，升级到微观的细胞呼吸分阶段物质变化与能量转化的深度理解2.思维转变从定性的现象描述，转向定量的过程分析，建立物质与能量观的核心生物学思维3.能力构建能运用细胞呼吸知识分析生产生活场景，为高中细胞代谢、稳态调节等核心内容奠定基础回顾初中一、呼吸作用的过程1.验证呼吸作用释放能量图示现象结论甲瓶中温度计读数升高，乙瓶中温度计读数不变种子在萌发过程中会释放能量试管中澄清的石灰水变浑浊种子在萌发过程中产生了二氧化碳甲瓶中的蜡烛熄灭，乙瓶中的蜡烛正常燃烧种子在萌发过程中消耗了氧2.验证呼吸作用吸收氧气释放二氧化碳（1）实验过程发现澄清的石灰水变浑浊，说明种子萌发时释放二氧化碳

（2）实验过程中发现蜡烛放进甲瓶中，火焰立刻熄灭，说明瓶中缺少氧气

（3）呼吸过程的表达式二、呼吸作用1.概念：细胞利用氧，将有机物分解成二氧化碳和水，并且将储存在有机物中的能量释放出来，供给生命活动利用的过程2.实质：分解有机物，释放能量（1）主要场所：线粒体（2）条件：活细胞，有光、无光条件下均能进行（3）物质转变：将有机物分解为无机物（二氧化碳和水）（4）能量变化：将储存在有机物中的化学能释放出来4.影响因素（1）温度：一定范围内，呼吸作用随温度的升高而增强（2）氧气：呼吸作用在一定范围内随氧气浓度的增加而增强5.意义：呼吸作用释放的能量，一部分用于生物体进行各项生命活动，另一部分以热量的形式散失三、呼吸作用原理的应用1.促进植物体根部的呼吸作用：农田适时松土、遇涝害及时排水2.增大昼夜温差，提高农作物产量：升高白天温度，植物光合作用旺盛，制造的有机物多；降低夜间温度，可减少植物呼吸作用的消耗，增加有机物的积累量3.延长农产品的储藏时间：储藏农产品时，应尽量降低呼吸作用的强度，以减少有机物的消耗。储藏粮食时，保持低温干燥；储藏水果、蔬菜时，降低温度和氧气浓度衔接高中一、细胞呼吸的类型1.依据：细胞呼吸过程中是否有氧气参与2.类型：有氧呼吸和无氧呼吸二、有氧呼吸1.概念：细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程酶2.化学反应式：C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量3.过程第一阶段第二阶段第三阶段场所细胞质基质线粒体基质线粒体内膜反应物葡萄糖丙酮酸、水[H]、O2生成物丙酮酸、[H]、ATPCO2、[H]、ATPH2O、ATP能量少量能量少量能量大量能量与有机物在体外燃烧相比，有氧呼吸是在温和的条件下进行的；有机物中的能量是逐渐释放的；少部分能量储存在ATP之中，大多数能量以热能的形式散失三、无氧呼吸1.概念：细胞在无氧条件下，经过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物不彻底氧化分解，产生酒精和CO2或乳酸等，释放能量，生成少量ATP的过程2.场所：全过程是在细胞质基质中发生的3.过程第一阶段第二阶段产物酒精和CO2大多数植物、酵母菌等乳酸高等动物、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚、乳酸菌等四、细胞呼吸原理的应用1.对有氧呼吸原理的应用（1）包扎伤口应选用透气的敷料，抑制破伤风杆菌的无氧呼吸（2）提倡慢跑等有氧运动使细胞进行有氧呼吸，避免肌细胞产生大量乳酸（3）及时松土有利于植物根系生长（4）稻田定期排水有利于根系有氧呼吸，防止幼根因缺氧变黑、腐烂2.对无氧呼吸原理的应用（1）利用粮食通过酵母菌发酵可以生产各种酒（2）利用淀粉、醋酸杆菌或谷氨酸棒状杆菌可以生产食醋或味精（3）破伤风芽孢杆菌可通过无氧呼吸进行大量繁殖，较深的伤口需及时清理、注射破伤风抗毒血清等1.如图为某同学进行酵母菌呼吸方式的探究改进装置，装置A中加入10%的H2O2和少量肝脏研磨液或FeCl3，下列分析不正确的是（）A.本实验的自变量是氧气的有无，因变量是是否有酒精产生和CO2释放速率。B.甲、乙两瓶中应加入等量的同浓度的葡萄糖溶液和等量的酵母菌，装置B、C用于检测CO2C.检测无氧呼吸产生的酒精可在装置C中滴加溴麝香草酚蓝水溶液检测。D.实验不另设对照组，两组实验均为实验组，二者相互对照。2.为探究酵母菌的细胞呼吸方式，可利用酵母菌、葡萄糖溶液等材料进行实验。下列关于该实验的叙述，错误的是（）A.酵母菌用量和葡萄糖溶液浓度是本实验的无关变量B.酵母菌是否利用氧气是本实验的自变量C.可选用是否生成酒精作为因变量的检测指标D.不同方式的细胞呼吸消耗等量葡萄糖所释放的能量相等3.将酵母菌处理获得细胞质基质和线粒体，用超声波将线粒体破碎，线粒体内膜可自然反卷成小的膜泡，原来内膜的内侧面位于膜泡的外表面。下列四组实验在适宜条件下不能产生CO2的是（）A.葡萄糖+细胞质基质 B.丙酮酸+细胞质基质C.葡萄糖+小膜泡 D.丙酮酸+线粒体基质4.人和动物的骨骼肌细胞在有氧情况下，能将葡萄糖转化为二氧化碳和水；在缺氧情况下，能将葡萄糖转化为乳酸。这两种生理过程的实质是（）A.分解有机物，储藏能量 B.合成有机物，储藏能量C.分解有机物，释放能量 D.合成有机物，释放能量5.马拉松运动员在比赛过程中，需要依靠细胞呼吸提供大量能量。下列关于细胞呼吸叙述正确的是（）A.人体细胞呼吸产生CO2的场所在细胞溶胶和线粒体B.O2参与需氧呼吸的第三阶段C.人体细胞厌氧呼吸的每个阶段都能产生ATPD.进行厌氧呼吸时，葡萄糖中的大部分能量以热能形式散失6.研究人员体外培养成肌细胞，并用成纤维细胞生长因子21（FGF21）刺激，检测细胞内ATP含量，结果如图所示。根据该结果推测FGF21的功能，不合理的是（）A.增加线粒体数量 B.促进有氧呼吸C.促进无氧呼吸 D.提升ATP合成酶的活性7.储藏果蔬时，为减少有机物的消耗，常采用降低氧气含量的措施，以减弱果蔬的（）A.化能合成作用 B.呼吸作用 C.渗透作用 D.蒸腾作用8.下列关于细胞呼吸原理应用的说法，错误的是（）A.提倡慢跑等有氧运动，是为防止肌细胞进行无氧呼吸产生乳酸而造成肌肉酸胀乏力B.中耕是指在作物生长期，在植株之间去除杂草并进行松土的一项栽培措施，其作用之一是有利于根系对矿质离子的主动吸收C.酿造食醋时，需要密封容器并在适宜温度下保存，以加快醋酸杆菌繁殖从而有利于食醋生产D.花生播种时埋种不要太深，以保证种子的有氧呼吸而利于萌发9.下列关于呼吸作用的叙述，正确的是（

）A.有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水B.乳酸菌无氧呼吸的终产物是酒精和CO2C.无氧呼吸第一阶段有[H]产生，第二阶段有[H]的消耗D.相同质量脂肪比糖原有氧氧化释放的能量少10.若将n粒玉米种子置于黑暗中使其萌发，得到n株黄化苗。那么，与萌发前的这n粒干种子相比，这些黄化苗的有机物总量和呼吸强度表现为（）A.有机物总量减少，呼吸强度增强B.有机物总量增加，呼吸强度增强C.有机物总量减少，呼吸强度减弱D.有机物总量增加，呼吸强度减弱11.馒头制作过程中需把面粉、温水和酵母菌按比例混合揉成面团。面团需“醒”上一段时间，才能制作出松软的馒头。关于醒面过程中面团发生的变化，下列叙述正确的是（）A.内部温度会降低 B.有机物种类减少C.体积会明显增大 D.释放出的气体是氧气12.呼吸作用的原理在生活和生产中应用很广泛，下列说法正确的是（）A.酿酒利用了酵母菌无氧呼吸产生酒精B.包扎伤口需要选用透气的“创口贴”，有利于人体细胞有氧呼吸C.提倡有氧运动可避免肌肉细胞进行无氧呼吸产生大量酒精D.无氧环境更适合水果、粮食储藏13.细胞呼吸的原理在生活和生产中有着广泛的应用。下列相关叙述正确的是（）A.北方地窖储藏蔬菜、水果时，采用的是低氧、零下低温等条件B.选用透气性纱布包扎伤口主要目的是便于伤口处的组织细胞进行有氧呼吸C.用玻璃瓶自制葡萄酒时，需始终保持瓶口处于密封状态以利于酵母菌发酵D.中耕松土可增加土壤中的含氧量，利于某些微生物和植物根细胞的有氧呼吸14.下列关于细胞呼吸作用原理应用的叙述错误的是（）A.松土可以促进根部细胞吸收矿质营养，并且避免无氧呼吸积累酒精对植物根系造成伤害B.有氧运动可以减少细胞因无氧呼吸积累过多的乳酸而导致的肌肉酸胀无力C.选用“创可贴”、透气的纱布包扎伤口，可为伤口创造透气的环境，避免伤口处的细胞无氧呼吸D.储藏水果和粮食的仓库，往往通过降低温度、氧气含量等措施抑制细胞的呼吸作用，以延长保质期15.如图是有氧呼吸过程的图解，④⑤⑥为有氧呼吸的三个阶段，请据图回答下列问题。（1）图中②③所代表的物质分别是______、______。（2）如图④⑤⑥阶段中，______阶段会释放能量，释放能量最多的是______阶段。（3）若为真核生物，图中④⑤⑥阶段所发生的具体场所分别是______、______、______。（4）1mol葡萄糖经过图示过程后释放约2870kJ能量，其中大多数能量的去路是______，其余的能量______。（5）写出有氧呼吸的总反应式：______。答案及解析1.答案：C解析：A.甲中H2O2分解可产生O2，A瓶中有氧气存在，乙中B瓶密封保证无氧环境。因此，本实验的自变量是氧气的有无，因变量为是否有CO2和酒精的产生，A正确；B.有氧呼吸和无氧呼吸消耗的底物都是葡萄糖，且两个实验的自变量为是否有氧气，有氧呼吸和无氧呼吸都能产生CO2，因此两个装置中应该加入等量同浓度的葡萄糖溶液，装置B、C都用于检测CO2，B正确；C.右边装置探究的是酵母菌的无氧呼吸，无氧呼吸产生的酒精在培养液中，因此检测无氧呼吸产生的酒精应该从培养液乙中取样检测，C错误；D.该实验中有氧和无氧条件均是实验探究的内容，两组实验均为实验组，二者相互对照，这样的实验称为对比实验，D正确。故选C。2.答案：D解析：酵母菌用量和葡萄糖溶液浓度是本实验的无关变量，A正确。氧气的有无是自变量，B正确。酵母菌有氧呼吸不产生酒精，无氧呼吸产生酒精，因此可选用是否生成酒精作为因变量的检测指标，C正确。等量的葡萄糖经有氧呼吸氧化分解彻底，释放能量较多；经无氧呼吸氧化分解不彻底，大部分能量还储存在酒精中，释放能量较少，D错误。3.答案：C解析：A、B（不符合题意）酵母菌的细胞质基质可作为无氧呼吸的反应场所，葡萄糖和丙酮酸可在相关酶的催化下分解产生CO2；C（符合题意）虽然小膜泡是由线粒体内膜反卷而成，可作为有氧呼吸第三阶段的反应场所，但线粒体内膜上没有分解葡萄糖的酶；D（不符合题意）酵母菌的线粒体基质是有氧呼吸第二阶段的反应场所，丙酮酸可在相关酶的催化下分解产生CO2。4.答案：C解析：细胞呼吸的本质是糖类等有机物的氧化分解，而糖类等有机物氧化分解时会释放出能量，因此细胞呼吸的实质是分解有机物，释放能量，C项正确。5.答案：B解析：A、人体细胞厌氧呼吸不产生CO2，需氧呼吸产生CO2，场所是线粒体基质，故人体细胞呼吸产生CO2的场所只有线粒体，A错误；B、O2参与需氧呼吸的第三阶段，与前两个阶段产生的[H]结合生成水，同时释放大量能量，B正确；C、人体细胞厌氧呼吸只有第一阶段能产生ATP第二阶段不产生ATP，C错误；D、进行厌氧呼吸时，葡萄糖中的大部分能量储存在不彻底的氧化产物（如乳酸）中，D错误。故选B。6.答案：C解析：由图可知，FGF21可以促进ATP含量的提升，增加线粒体数量、促进有氧呼吸、提升ATP合成酶活性均可提升ATP含量，而促进无氧呼吸会使ATP含量减少，C符合题意，ABD不符合题意。故选C。7.答案：B解析：储藏果蔬过程中，需要减少有机物的消耗，即降低呼吸作用（包括有氧呼吸和无氧呼吸），而果实主要进行有氧呼吸，其次还能进行无氧呼吸，故采用降低氧气含量的措施，以减弱果蔬的呼吸作用，B正确，ACD错误。故选B。8.答案：C解析：提倡慢跑等有氧运动，原因之一是肌细胞在缺氧条件下进行无氧呼吸，积累大量的乳酸，会使肌肉产生酸胀乏力的感觉，A正确；中耕松土能够增加土壤的通气量，有利于植物的根系进行有氧呼吸，并能促进其吸收土壤中的矿质离子，B正确；酿造食醋的菌种醋酸杆菌是好氧菌，酿造时要保证通气，C错误；花生等油料作物种子的脂肪含量较高，脂肪的C、H比例较高，萌发时耗氧多，播种时要稍浅些，保证有足够的O2，D正确。9.答案：C解析：乳酸菌无氧呼吸的终产物是乳酸，A项错误；有氧呼吸产生的[H]在线粒体内膜上与氧结合生成水，属于有氧呼吸的第三阶段，B项错误；无氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，而第二阶段转化成酒精和二氧化碳或乳酸，所以有[H]的消耗，C项正确；由于脂肪中碳氢比例高，所以相同质量脂肪比糖原有氧氧化释放的能量多，D项错误。10.答案：A解析：根据题意分析，种子萌发时，吸水膨胀，种皮变软，呼吸作用逐渐增强，将储藏在子叶或胚乳中的营养物质逐步分解，转化为可以被细胞吸收利用的物质，所以种子萌发过程中，呼吸作用强度增加，而有机物因呼吸作用消耗而总量不断减少。综上所述，BCD不符合题意，A符合题意。故选A。11.答案：C解析：酵母菌发酵过程中会进行呼吸作用释放能量，一部分能量以热能形式散失，所以面团内部温度会升高，而不是降低，A错误；酵母菌发酵过程中会将面团中的有机物分解，在这个过程中会产生一些新的有机物，如丙酮酸、乙醇等，所以有机物种类会增加，而不是减少，B错误；酵母菌发酵会产生二氧化碳气体，二氧化碳气体在面团中积聚，使面团体积明显增大，C正确；酵母菌发酵产生的气体是二氧化碳，而不是氧气，D错误。12.答案：A解析：A、酵母菌是兼性厌氧菌，在无氧条件下，可以产生酒精和CO2，因此可用来酿酒，A正确；B、包扎伤口需要选用透气的“创口贴”，防止厌氧菌在人体伤口处大量繁殖，人体细胞不管有没有被“创口贴”包裹，都进行有氧呼吸，B错误；C、提倡有氧运动可避免肌肉细胞进行无氧呼吸产生乳酸，C错误；D、水果的储藏在低温、低氧、低湿的环境中，粮食储藏在低温、低氧、干燥的环境中，D错误。故选A。13.答案：D解析：本题考查细胞呼吸的方式、条件、产物及影响因素。北方地窖储藏蔬菜、水果是利用低氧、零上低温的条件降低细胞呼吸强度，A错误；选用透气性纱布包扎伤口，主要目的是抑制伤口处厌氧微生物的增殖，B错误；酵母菌在酒精发酵过程中会有二氧化碳产生，因此利用玻璃瓶自制葡萄酒时，应定期地拧松瓶盖排出二氧化碳避免玻