第5章第3节第2课时.docx

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第5章第3节第2课时

第2课时　无氧呼吸、细胞呼吸原理的应用

[学习目标]　1.概述无氧呼吸的过程，比较有氧呼吸和无氧呼吸的异同。

2.说明细胞呼吸的原理，探讨其在生产和生活中的应用。

知识点一　无氧呼吸

知识梳理

1.无氧呼吸的过程

2．无氧呼吸的总反应式可概括为两种

（1）无氧呼吸的乳酸途径

①反应式：

C6H12O6

2C3H6O3＋少量能量。

②举例：

马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚、动物和人剧烈运动时的肌细胞、哺乳动物成熟红细胞、乳酸菌等可进行该过程。

（2）无氧呼吸的酒精途径

①反应式：

C6H12O6

2C2H5OH＋2CO2＋少量能量。

②举例：

大多数植物、酵母菌等可进行该过程。

3．无氧呼吸过程中的能量转化

4．无氧呼吸概念：

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。

5．发酵

（1）概念：

酵母菌、乳酸菌等微生物的

无氧呼吸。

（2）类型：

酒精发酵、

乳酸发酵。

　1.无氧呼吸有无[H]的积累？

无氧呼吸第一阶段[H]的作用？

提示：

没有。

第一阶段产生的[H]参与第二阶段的反应。

2．为什么不同生物无氧呼吸产物不同？

提示：

不同生物无氧呼吸的酶不同，产物不同。

3．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和酒精中。

4．病毒进行有氧呼吸还是无氧呼吸？

提示：

病毒既不进行有氧呼吸，也不进行无氧呼吸。

病毒是特殊的生物体，它所需要的ATP、合成蛋白质所需的氨基酸等物质全部从宿主细胞中获得。

5．（实践应用）剧烈运动后的肌肉酸疼是怎样造成的？

提示：

剧烈运动，氧气供应不足，肌肉细胞无氧呼吸产生了乳酸，造成肌肉酸疼。

典题分析

题型一　有氧呼吸和无氧呼吸过程分析

[例1]　下图表示细胞呼吸过程中葡萄糖分解的三个途径，有关叙述正确的是（　　）

A．催化过程②③④的酶均分布于细胞质基质

B．过程①②③④中均有ATP生成

C．过程①②③均能发生在酵母细胞中

D．过程③中的二氧化碳产生于线粒体内膜上

解题分析　①为细胞呼吸第一阶段，②④为无氧呼吸第二阶段，③为有氧呼吸第二、三阶段。

③为有氧呼吸的第二、三阶段，发生于线粒体，催化过程③的酶分布于线粒体基质和内膜上，A错误；有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段，有氧呼吸的第二、三阶段都会产生ATP，无氧呼吸第二阶段没有ATP的生成，B错误；酵母菌为兼性厌氧菌，既能进行有氧呼吸，也能进行酒精发酵，故过程①②③均能发生在酵母菌细胞中，C正确；有氧呼吸第二阶段发生于线粒体基质中，产生二氧化碳，D错误。

答案　C

题型二　细胞呼吸方式的判别

[例2]　下列测定中可简便而且准确判断贮存的小麦种子细胞呼吸方式的是（　　）

A．有无酒精生成

B．有无水生成

C．有无有机物消耗

D．O2消耗量与CO2生成量的比值

解题分析　若O2消耗量与CO2生成量相等，则只进行有氧呼吸；若O2消耗量小于CO2的生成量，则既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸；若O2消耗量为0，CO2的生成量不为0，则只进行无氧呼吸，因此测定O2消耗量和CO2生成量的比值，可简便而且准确判断贮存的小麦种子细胞呼吸方式，D正确；酒精是小麦细胞无氧呼吸的产物，并且通过嗅觉或味觉就可以判断是否存在，但酒精是否存在只能判断小麦细胞是否进行无氧呼吸，不

能判断小麦细胞是否进行有氧呼吸，A错误；有无水的生成只能判断细胞有无进行有氧呼吸，无法判断小麦是否发生无氧呼吸，并且测定较为困难，B错误；有氧呼吸和无氧呼吸均消耗有机物，测定有机物的消耗只能判断是否发生呼吸作用，不能判断呼吸作用的方式，C错误。

答案　D

[例3]　如图是探究酵母菌呼吸类型的装置，如果装置一中红色液滴向左移，装置二中红色液滴向右移，证明酵母菌（　　）

A．只进行有氧呼吸

B．只进行无氧呼吸

C．可能死亡

D．既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸

解题分析　装置一中液滴左移，说明酵母菌能进行有氧呼吸；装置二中液滴右移，说明酵母菌细胞呼吸时CO2的释放量大于O2的消耗量，即酵母菌不仅存在有氧呼吸还存在无氧呼吸。

所以，酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸。

答案　D

技法提升

判断细胞呼吸类型的方法

1．根据反应物和产物判断

（1）消耗O2或产物中有H2O，一定存在有氧呼吸。

（2）产物中有酒精或乳酸，一定有无氧呼吸。

（3）无CO2释放，一定为乳酸的无氧呼吸。

2．根据反应场所进行判断

（1）真核细胞

（2）原核细胞：

原核细胞没有线粒体，故原核细胞的细胞呼吸在细胞质和细胞膜上进行。

3．根据物质的量的关系判断

（1）依据O2的吸收量和CO2的释放量判断（活细胞）

①O2消耗量＝CO2产生量：

细胞只进行有氧呼吸。

②消耗O2量<产生CO2量：

两类呼吸并存，差值为无氧呼吸量。

③消耗O2量>产生CO2量：

呼吸底物可能为脂质。

④不消耗O2，但产生CO2：

细胞只进行产生酒精的无氧呼吸。

⑤无CO2释放：

细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸。

（2）依据酒精和CO2的生成量判断

①酒精量＝CO2的量：

细胞只进行无氧呼吸。

②酒精量

两类呼吸并存，差值为有氧呼吸量。

4．根据实验及现象进行判断

欲确认某生物的呼吸类型，应设置两套呼吸装置，如图所示（以发芽种子为例）

实验结果预测和结论

注意：

①上述装置中，种子也可以换成酵母菌、绿色植物等。

但是当换成绿色植物时，整个装置应该遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。

②如果实验材料是种子，为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应对实验装置及所测种子进行消毒处理；为防止气压、温度等物理膨胀因素所引起的误差，应设置对照实验，将所测的生物材料灭活（如将种子煮熟），其他条件均不变。

③装置一也可用来测定呼吸速率。

根据着色液滴单位时间内移动的距离即可计算呼吸速率（也就是单位时间内的耗氧量）。

题型三　细胞呼吸涉及的计算

[例4]　酵母菌在有氧时进行有氧呼吸，无氧时进行无氧呼吸。

将酵母菌放在含有培养液的密闭的锥形瓶中，测得CO2的释放量是O2吸收量的2倍。

则有氧呼吸与无氧呼吸消耗葡萄糖量的比为（　　）

A．1∶6B．1∶3C．1∶2D．1∶0

解题分析　假设O2的吸收量为1mol，则因有氧呼吸时释放的CO2量与吸收的O2量相同，所以有氧呼吸产生的CO2量也为1mol，又由题干可知，CO2的释放量是O2吸收量的2倍，所以共释放CO2的量为2mol，那么无氧呼吸释放CO2的量则为1mol。

又由有氧呼吸与无氧呼吸的反应式可知，有氧呼吸产生1molCO2需要消耗1/6mol葡萄糖，而无氧呼吸产生1molCO2需要消耗1/2mol葡萄糖，则有氧呼吸与无氧呼吸消耗葡萄糖量的比为（1/6）∶（1/2）＝1∶3。

答案　B

[例5]　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下表所示。

底物是葡萄糖，则下列叙述正确的是（　　）

条件

a

b

c

d

CO2释放量

10

8

6

7

O2吸收量

0

3

4

7

A．a条件下，呼吸产物除CO2外还有酒精和乳酸

B．b条件下，有氧呼吸消耗的葡萄糖比无氧呼吸多

C．c条件下，无氧呼吸最弱

D．d条件下，产生的CO2全部来自线粒体

解题分析　a条件下，不吸收O2，但产生CO2，故只进行无氧呼吸，种子萌发无氧呼吸产物除CO2外还有酒精，A错误；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，B错误；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，d条件下无氧呼吸最弱，产生的CO2全部来自线粒体，C错误，D正确。

答案　D

技法提升

　　　　细胞呼吸反应式中各物质间的关系比（以葡萄糖为呼吸底物）

（1）有氧呼吸

葡萄糖∶O2∶CO2＝1∶6∶6。

（2）无氧呼吸

葡萄糖∶CO2∶酒精＝1∶2∶2或葡萄糖∶乳酸＝1∶2。

（3）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1∶3。

知识点二　影响细胞呼吸的因素及其应用

知识梳理

1.温度

（1）原理：

温度通过影响

呼吸酶的活性来影响呼吸速率。

（2）应用：

生产上常利用这一原理在

低温下储藏蔬菜、水果；在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当

降低温度，降低细胞呼吸，减少

有机物的消耗。

2．O2浓度

（1）曲线变化分析

①当O2浓度为0时，只进行

无氧呼吸；

②0

抑制，有氧呼吸不断加强，但总的细胞呼吸强度逐渐减弱；

③当O2浓度达到5%时，释放CO2最少，细胞呼吸强度

最弱，是种子、果蔬储存的最佳O2浓度；

④当O2浓度达到一定值（10%）后，无氧呼吸

消失，只进行

有氧呼吸；

⑤随O2浓度进一步增大，有氧呼吸先增强后

基本不变（受呼吸酶数量等因素的影响）。

（2）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利用粮食通过

酵母菌发酵可以生产各种酒；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。

⑤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．CO2浓度

（1）原理：

CO2是细胞呼吸的产物，随着CO2浓度的增大，对细胞呼吸

抑制作用增强。

（2）应用：

储藏粮食时适当

增大CO2浓度，可抑制细胞呼吸，减少有机物消耗。

4．水

（1）原理：

在一定范围内，细胞呼吸速率随细胞内水的含量的增加而

增大。

当含水量超过一定的范围时，细胞呼吸会受到抑制，甚至造成植物

死亡。

（2）应用：

植物栽培要合理灌溉；将种子晒干，以减弱呼吸作用，有利于储藏。

　（实践应用）果蔬的储存方式与粮食的储存方式有什么不同？

提示：

果蔬储存：

零上低温、低氧、高CO2、一定湿度。

粮食储存：

低温、低氧、高CO2、干燥。

典题分析

题型四　氧气对细胞呼吸的影响

[例6]　以下甲、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。

下列叙述不正确的是（　　）

A．甲图中氧浓度为a时的情况对应的是乙图中的A点

B．甲图中氧浓度为b时的情况对应的是乙图中的D点

C．甲图的a、b、c、d四种浓度中c是最适合贮藏的

D．甲图中氧浓度为d时没有酒精产生

解题分析　甲图中氧浓度为a时，细胞只释放CO2不吸收O2，说明细胞只进行无氧呼吸，对应乙图中的A点，A正确；甲图中氧浓度为b时，CO2的释放量远远大于O2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，而D点或者是有氧呼吸占优势，或者是只进行有氧呼吸，B错误；贮藏植物器官应选择CO2产生量最少即细胞呼吸最弱时（图甲中的c点左右）的氧浓度，C正确；氧浓度为d时，CO2的释放量与O2的吸收量相等，细胞只进行有氧呼吸，因此没有酒精产生，D正确。

答案　B

题型五　细胞呼吸原理的应用

[例7]　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

解题分析　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；淀粉经发酵可产生酒精，是通过酵母菌发酵实现的，D错误；快速登山也是有氧运动，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　B

课堂小结

一、知识结构

二、重要术语

1．无氧呼吸　2.酒精发酵　3.乳酸发酵

三、重要概念

1．在无氧条件下，细胞在酶的作用下，将葡萄糖等有机物氧化分解成不彻底的氧化产物，同时释放少量能量的过程叫做无氧呼吸。

无氧呼吸在细胞质基质中进行。

2．有氧呼吸分三个阶段释放能量，其中第三阶段释放能量最多。

无氧呼吸释放的能量要比有氧呼吸少得多。

有氧呼吸除第一阶段在细胞质基质中进行外，其余过程在线粒体中进行，无氧呼吸的全过程都在细胞质基质中进行。

3．影响细胞呼吸的外界因素主要有温度、O2浓度以及CO2浓度。

4．温度对细胞呼吸的影响主要是影响酶的活性；O2浓度会影响呼吸的类型与强度；CO2浓度升高对细胞呼吸具有一定的抑制作用。

5．细胞呼吸与生产、生活实践密切相关。

农作物的栽培管理，粮食以及果蔬的贮藏措施都与呼吸作用的原理相关。

当堂检测——查漏补缺　巩固提升

1．与无氧呼吸比较，细胞有氧呼吸特有的代谢产物是（　　）

A．丙酮酸B．ATP

C．CO2D．H2O

答案　D

解析　有氧呼吸的产物是CO2和H2O；无氧呼吸的产物是酒精和CO2或乳酸，但都有ATP形成。

2．水稻种子萌发时，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

答案　B

解析　水稻种子萌发时，如果长时间缺氧，进行无氧呼吸会产生酒精和二氧化碳，酒精含量过多对细胞有毒害作用，引起烂芽。

3．不同种类的生物在不同的条件下呼吸方式不同。

下列对生物细胞呼吸方式的判断，错误的是（　　）

A．若只释放CO2，不消耗O2，则细胞只进行无氧呼吸

B．若CO2的释放量多于O2的吸收量，则细胞既进行有氧呼吸也进行无氧呼吸

C．若CO2的释放量等于O2的吸收量，则细胞可能只进行有氧呼吸

D．若既不吸收O2也不释放CO2，则说明该细胞已经死亡

答案　D

解析　当以葡萄糖为呼吸底物进行有氧呼吸或同时进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸时，细胞吸收O2量等于产生CO2量；若同时进行有氧呼吸和产酒精的无氧呼吸，则产生CO2量>吸收O2量；若只释放CO2不吸收O2，则细胞只进行产酒精的无氧呼吸。

当产物是乳酸时或细胞已死亡时，细胞既不吸收O2，也不释放CO2。

4．储藏苹果时既要保持其口感又要减少水分的消耗，下列最适宜的储藏条件是（　　）

A．高CO2浓度、低氧浓度和零下低温

B．低CO2浓度、高氧浓度和零下低温

C．低氧浓度、高CO2浓度和零上低温

D．完全无氧、高CO2浓度和零上低温

答案　C

解析　储藏苹果时，细胞呼吸速率低有机物消耗最少时最佳，故应选低氧、高CO2和零上低温，零下低温会引起冻伤。

5．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________过程。

（4）如果有氧呼吸和无氧呼吸产生等量的CO2，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是有氧呼吸或无氧呼吸第一阶段，不需要氧气参与，②是有氧呼吸第二、三阶段，需要在有氧条件下进行，③和④表示无氧呼吸过程，其中能够在人体细胞进行的是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CO2，即图中①③过程。

（4）有氧呼吸的反应式：

C6H12O6＋6H2O＋6O2

6CO2＋12H2O＋大量能量，无氧呼吸的反应式：

C6H12O6

2C2H5OH＋2CO2＋少量能量，如果有氧呼吸和无氧呼吸产生等量的CO2，所消耗的葡萄糖之比为1∶3。

6．有人利用人体成熟的红细胞和肌肉细胞按下面甲、乙两个密闭装置进行实验：

（1）实验开始时，夹子A关闭，两装置中的红色液滴在刻度0处，5min后，发现甲装置中的红色液滴不移动，乙装置中的红色液滴向左移动，原因是____________________________________________。

（2）从第6min开始，同时打开两装置中的夹子A，向里面通入等量的氧气，20min后，发现：

甲装置中的红色液滴向右移动了X1，装NaOH的小烧杯增重了Y1，乙装置中的红色液滴向右移动了X2，装NaOH的小烧杯增重了Y2，则X1________（填“大于”“小于”或“等于”）X2，Y1________（填“大于”“小于”或“等于”）Y2。

（3）从分子代谢水平上看，造成第

（2）问中差异的原因是____________________________。

答案　

（1）人体成熟的红细胞不能进行有氧呼吸，只可进行产生乳酸的无氧呼吸，肌肉细胞吸收了容器中的氧气，产生的二氧化碳被氢氧化钠吸收　

（2）大于　小于

（3）人体成熟的红细胞不能进行有氧呼吸

解析　

（1）肌肉细胞吸收了容器中的氧气，产生的二氧化碳被氢氧化钠吸收，所以乙装置中气体体积减小，红色液滴向左移动；而人体成熟的红细胞不能进行有氧呼吸，只可进行产生乳酸的无氧呼吸，液滴不移动。

（2）向装置里面通入等量的氧气，由于红细胞不能吸收氧气，肌肉细胞可以吸收氧气进行有氧呼吸，所以X1大于X2；肌肉细胞进行有氧呼吸释放二氧化碳，所以肌肉细胞装置中氢氧化钠吸收的二氧化碳量多，而人体成熟的红细胞无氧呼吸不能产生二氧化碳，所以Y1小于Y2。

（3）从分子代谢水平上看，人体成熟的红细胞不能进行有氧呼吸是造成第

（2）问中差异的原因。