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1、第8讲 细胞呼吸一 探究酵母菌细胞的呼吸方式1. 酵母菌单细胞真菌（真核），同化类型：异养型 异化类型：兼性厌氧型有氧呼吸产物：水+二氧化碳 无氧呼吸产物：二氧化碳+酒精检测方法：产物试剂现象(颜色变化)CO2澄清石灰水变混浊(根据混浊程度可确定产生CO2的多少)溴麝香草酚蓝溶液蓝色绿色黄色(根据溶液变成黄色时间长短可确定产生CO2的多少)酒精酸性条件下橙色的重铬酸钾溶液橙色灰绿色2. 实验装置及步骤3. 实验现象及结论4. 实验分析（1） 甲组探究酵母菌的有氧呼吸，乙组探究酵母菌的无氧呼吸。甲、乙两组为对比实验，设置的是有氧、无氧条件。（2） 有氧装置中空气先通过NaOH溶液的目的是消除空气
2、中的CO2，以保证第三个锥形瓶中的澄清石灰水变混浊是由酵母菌有氧呼吸产生的CO2导致的。（3） 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，确保通入澄清石灰水中的CO2是由酵母菌无氧呼吸产生的。（4） 如果实验材料是绿色植物，整个装置应遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。（5） 如果实验材料是酵母菌，实验所用的葡萄糖溶液在使用前需煮沸，目的是灭菌，排除其他微生物的呼吸作用对实验结果造成的干扰。（6） 无氧装置的D瓶未装满，防止发酵液溢出。（7） 有氧装置中发现石灰水变浑浊后，很快又变澄清：后续通入的CO2会和刚产生的碳酸钙沉淀反应，形成碳酸
3、氢钙，用溴麝香草酚蓝溶液可避免此现象。（8） 此实验为对比实验（相互对照）：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，这样的实验叫作对比实验。实验不存在单纯的对照组，每一组都是实验组，但相互之间又进行对照，且各组的实验结果都是未知的。思路例如：探究酶的最适温度或pH；探究酵母菌细胞呼吸的方式； 探究光合作用产物O2中氧的来源；赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验等。水浴加热（9） 其他显色反应归纳“红色”：还原糖+斐林试剂 砖红色沉淀；支链淀粉+碘液 紫红色；染色体+醋酸洋红 红色酸性条件“黄色”：脂肪+苏丹橘黄色；溴麝香草酚蓝溶液+CO2 由蓝变绿再变黄“
4、绿色”：重铬酸钾+酒精 灰绿色“蓝色”：直链淀粉+碘液蓝黑色；DNA+二苯胺 蓝色“紫色”：染色质（体）+甲紫溶液 紫色；蛋白质+双缩脲试剂 紫色二 细胞呼吸1. 概念：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，释放能量并生成ATP的过程。2. 实质：细胞内的有机物氧化分解并释放能量。此过程有机物含量降低，种类增多有氧呼吸无氧呼吸3. 类型：根据是否需要氧气4. 意义：为生物体供能，生物代谢的枢纽。中间产物可转化为甘油、氨基酸等非糖物质，非糖物质代谢形成的某些产物与细胞呼吸中间产物相同，这些物质可以进一步形成葡萄糖。 三 有氧呼吸1. 概念：细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化
5、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。2. 场所：细胞质基质、线粒体（结构与功能相适应）3. 过程大量能量细胞质基质线粒体内膜少量能量线粒体基质少量能量4. 总反应式 5. 分析（1） 能量转化：（2）线粒体不可以彻底分解葡萄糖真核细胞中葡萄糖的彻底分解离不开线粒体，但线粒体不能直接将葡萄糖氧化分解，只有在细胞质基质中将葡萄糖分解为丙酮酸后，丙酮酸才能在线粒体中被进一步彻底氧化分解为CO2和H2O。（3）脂肪进行有氧呼吸时消耗O2的量大于产生CO2的量是因为脂肪与葡萄糖相比，含H量高。（4）无线粒体也可进行有氧呼吸，原核生物例如：好氧细菌。（5）
6、和体外燃烧相比，有氧呼吸过程温和，有机物中的能量经过一系列的化学反应逐步释放，这些能量有相当一部分储存在ATP中。四 无氧呼吸1.概念：在没有氧的参与下，将葡萄糖等有机物不彻底分解，释放少量能量的过程。2.场所：细胞中基质3.过程4.能量只在第一阶段释放少量能量，生成少量ATP。 葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中。5.产物不同的原因直接原因：酶不同。根本原因：基因不同或基因的选择性表达。6.产物为乳酸的生物：乳酸菌、所以动物细胞、植物中的马铃薯块茎、玉米胚、甜菜块根产物为酒精的生物：酵母菌、多数植物细胞、多数微生物小结：有氧呼吸和无氧呼吸（1） 细胞呼吸过程中H和ATP的来源和去路分
7、析项目来源去向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（2）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。（3）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。（4）比例关系(以葡萄糖为呼吸底物)有氧呼吸中葡萄糖O2CO2166。产生酒精的无氧呼吸中葡萄糖CO2酒精122。消耗等量的葡萄糖时，产生酒精的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
8、O2摩尔数与有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸产生CO2摩尔数之和的比为34。（5）比较异同点项目有氧呼吸无氧呼吸不同点反应条件需要O2、酶不需要O2，需要酶场所细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜细胞质基质产物CO2、H2O乳酸或酒精和CO2能量释放有机物彻底氧化分解，释放大量能量有机物分解不彻底，能量释放较少相同点实质分解有机物，释放能量，生成ATP意义为各项生命活动提供能量生物体代谢的枢纽联系第一阶段相同五 判断细胞呼吸方式“液滴移动法”探究细胞呼吸的类型装置一：NaOH溶液的作用是吸收细胞呼吸产生的CO2，着色液滴移动的距离代表细胞呼吸吸收O2的量。装置二：着色液滴移动的距离代表细胞呼吸产生的
9、CO2量与吸收的O2量的差值。为使实验结果准确，除减少无关变量的干扰外，还应设置对照装置三。装置三与装置二相比，不同点是用“煮熟的种子”代替“发芽种子”，其余均相同。实验结果结论装置一液滴装置二液滴不动不动只进行产生乳酸的无氧呼吸不动右移只进行产生酒精的无氧呼吸左移右移同时进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸左移不动只进行有氧呼吸或同时进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸通过液滴移动的距离还可估算出呼吸强度，例如装置一液滴左移3个单位，装置二液滴右移2个单位，装置三液滴不动，则有氧呼吸和无氧呼吸分别消耗0.5和1个单位的葡萄糖。若物理因素存在干扰时，还应考虑。例如在中，装置三液滴右移1个单位，则装置一
10、、二液滴实际分别移动4、1个单位（同向相减，反向相加）。呼吸底物与着色液移动的关系脂肪含氢量高，含氧量低，等质量的脂肪与葡萄糖相比，氧化分解时耗氧量高，而产生CO2量少。因此脂肪有氧呼吸时，产生CO2量小于消耗O2量，着色液移动更明显。六 细胞呼吸的影响因素及应用1.细胞呼吸速率（呼吸强度）测量指标：可以CO2的释放速率或O2吸收速率或有机物的消耗速率来表示测量方法：将植物至于黑暗环境中，排出光合作用对实验结果的影响2.内因项目规律举例遗传特性不同种类的植物呼吸速率不同旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物生长发育时期不同同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同同一植株幼苗期、开花期呼吸速
11、率较高，成熟期呼吸速率较低器官类型同一植物的不同器官呼吸速率不同生殖器官大于营养器官3.外因（1）温度原理：细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响酶活性进而影响细胞呼吸速率。应用a.保鲜：水果、蔬菜等放入冰箱的冷藏室中，可延长保鲜时间。b.提高产量：温室中栽培蔬菜时，夜间适当降低温度，可降低细胞呼吸，减少有机物的消耗，提高蔬菜的产量。曲线1）a点为呼吸酶的最适温度，细胞呼吸速率最快。2）温度低于a点时，随温度降低，酶活性下降，细胞呼吸受抑制。3）温度高于a点时，随温度升高，酶活性下降甚至变性失活，细胞呼吸受抑制。（2）氧气浓度对细胞呼吸的影响原理：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有
12、抑制(填“促进”或“抑制”)作用，对有氧呼吸过程有促进(填“促进”或“抑制”)作用。应用a.选用透气的消毒纱布包扎伤口，抑制破伤风芽孢杆菌等厌氧细菌的无氧呼吸。b.作物栽培中的中耕松土，保证根的正常细胞呼吸。c.提倡慢跑，防止肌细胞无氧呼吸产生大量乳酸。d.稻田定期排水，抑制无氧呼吸产生酒精，防止酒精中毒，烂根死亡。曲线a.A点时，O2浓度为零，细胞进行无氧呼吸。b.O2浓度为010%时，随O2浓度的升高，无氧呼吸速率减慢；O2浓度为10%(即B点)时，无氧呼吸停止。c.O2浓度为020%时，随O2浓度升高，有氧呼吸速率逐渐增强。d.随O2浓度的升高，细胞呼吸速率先减慢后加快，最后趋于稳定。e
13、.O2浓度为5%左右时，细胞呼吸强度最弱。(3)二氧化碳浓度对细胞呼吸的影响原理：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制(填“促进”或“抑制”)细胞呼吸的进行。应用：在蔬菜和水果保鲜中，适当增加CO2浓度可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。曲线（4）水对细胞呼吸的影响原理a.间接影响：细胞内的许多生化反应需要水的参与，自由水含量升高，细胞呼吸加快。b.直接影响：水是有氧呼吸的反应物之一。应用a.抑制细胞呼吸：晒干的种子自由水含量降低，细胞呼吸减慢，有利于储藏。b.促进细胞呼吸：浸泡种子有利于种子的萌发。曲线注意：影响细胞呼吸的因素并不是单一的。若需要增强相关组织或器官的细胞呼吸强度，可采取供
14、水、升温、增氧等措施；若需降低细胞呼吸强度，可以采取干燥、低温、低氧等措施。多因素对呼吸速率影响曲线图的分析方法种子萌发时吸水和呼吸方式的变化曲线(1)在种子萌发的第阶段，由于(吸胀)吸水，呼吸速率上升。(2)在种子萌发的第阶段，细胞产生CO2的量要比消耗O2的量大得多，说明在此期间主要进行无氧呼吸。(3)在胚根长出后，由于胚根突破种皮，增加了O2的进入量，种子以有氧呼吸为主，同时胚根大量吸水(渗透吸水)。小结：1有氧呼吸的场所并非只是线粒体：真核细胞有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体；原核细胞无线粒体，有氧呼吸在细胞质中和细胞膜上进行。2葡萄糖分子不能直接进入线粒体被分解，必须在细胞质基质中分解为丙酮酸才能进入线粒体被分解。3无氧呼吸只在第一阶段产生ATP，第二阶段不产生ATP，还要消耗第一阶段产生的H。4人体内产生的CO2只是有氧呼吸产生的，人体内无氧呼吸的产物是乳酸，无CO2。5储存蔬菜和水果的条件并不是无氧环境。蔬菜、水果在储藏时都应在低温、低氧条件下，低温以不破坏植物组织为标准，一般为零上低温；种子储存时应保持干燥，而蔬菜、水果储存时应保持一定的湿度。6CO2可使澄清石灰水变混浊，也可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄。7在酸性条件下，橙色的重铬酸钾溶液与酒精发生化学反应，变成灰绿色。9学科网（北京）股份有限公司