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1、第三节第三节 细胞呼细胞呼吸吸1.有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解一一 细胞呼吸的类型和过程细胞呼吸的类型和过程2.有氧呼吸与无氧呼吸比较有氧呼吸与无氧呼吸比较有氧呼吸有氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸不不同同点点反反应应条件条件需要需要O2、酶酶和适宜的温和适宜的温度度不需要不需要O2，需要，需要酶酶和适宜的和适宜的温度温度呼吸呼吸场场所所第一第一阶阶段在段在细细胞胞质质基基质质中，第二、三中，第二、三阶阶段在段在线线粒体中粒体中全全过过程都在程都在细细胞胞质质基基质质中中分解分解产产物物CO2和和H2OCO2和酒精或乳酸和酒精或乳酸释释放放能量能量1 mol葡萄糖葡萄糖释释放
2、能量放能量2 870 kJ，其中，其中1 161 kJ转转移至移至ATP中中1 mol葡萄糖葡萄糖释释放能量放能量196.65 kJ(生成乳酸生成乳酸)或或225.94 kJ(生生成酒精成酒精)，其中均有，其中均有61.08 kJ转转移至移至ATP中中特点特点有机物有机物彻彻底分解，能量底分解，能量完全完全释释放放有机物没有有机物没有彻彻底分解，能量底分解，能量没完全没完全释释放放有氧呼吸有氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸相互相互联联系系第一第一阶阶段完全相同段完全相同实质实质相同：分解有机物，相同：分解有机物，释释放能量放能量意意义义相同：相同：为为生命活生命活动动提供能量，提供能量，为为物物质转质转
3、化提供原料化提供原料例(1)将酵母菌研磨，离心分离后得到上清将酵母菌研磨，离心分离后得到上清液（含细胞质基质）和沉淀物（含细胞器）液（含细胞质基质）和沉淀物（含细胞器），把等量的上清液、沉淀物和未离心分离，把等量的上清液、沉淀物和未离心分离的匀浆分别放入甲乙丙三个试管中，分别的匀浆分别放入甲乙丙三个试管中，分别进行独立试验。进行独立试验。1向三个试管分别添加等量的葡萄糖，各试管向三个试管分别添加等量的葡萄糖，各试管的产物是什么？的产物是什么？2向三个试管分别添加等量的丙酮酸，各试管向三个试管分别添加等量的丙酮酸，各试管的产物是什么？的产物是什么？3在隔绝空气的条件下，重复在隔绝空气的条件下，重
4、复1试验，各产物试验，各产物是什么？是什么？答案 1甲丙酮酸 乙 无反应 丙 CO2+H2O2甲甲 无反应 乙 CO2+H2O 丙 CO2+H2O3甲甲 乙醇乙醇+CO2 乙 无反应 丙 乙醇乙醇+CO2 例例2在在a、b、c、d条件下，测得某植物种子萌发时条件下，测得某植物种子萌发时CO2和和O2体积变化的相对值如下表。若底物是葡萄糖，则下列叙体积变化的相对值如下表。若底物是葡萄糖，则下列叙述中正确的是述中正确的是 ()CO2释释放量放量O2吸收量吸收量abcd108670347A.a条件下，呼吸产物除条件下，呼吸产物除CO2外还有酒精和乳酸外还有酒精和乳酸B.b条件下，有氧呼吸消耗的葡萄糖
5、比无氧呼吸多条件下，有氧呼吸消耗的葡萄糖比无氧呼吸多C.c条件下，无氧呼吸最弱条件下，无氧呼吸最弱D.d条件下，产生的条件下，产生的CO2全部来自线粒体全部来自线粒体(1)无无CO2释放和释放和O2吸收时，细胞只进行产生乳吸收时，细胞只进行产生乳 酸的无氧呼吸。酸的无氧呼吸。(2)不消耗不消耗O2，但产生，但产生CO2，细胞进行产生酒精，细胞进行产生酒精 的无氧呼吸。的无氧呼吸。(3)当当CO2释放量等于释放量等于O2消耗量时，细胞只进行消耗量时，细胞只进行 有氧呼吸。有氧呼吸。(4)当当CO2释放量大于释放量大于O2消耗量时，细胞同时进消耗量时，细胞同时进 行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸，此
6、种情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，可如下况下，判断哪种呼吸方式占优势，可如下 分析：分析：据据CO2释放量和释放量和O2吸收量判断细胞呼吸状况吸收量判断细胞呼吸状况1.内部因素内部因素(1)不同植物的呼吸速率不同不同植物的呼吸速率不同(2)同一植物不同部位呼吸速率不同同一植物不同部位呼吸速率不同(3)同一植物不同发育时期呼吸速率不同同一植物不同发育时期呼吸速率不同2.环境因素环境因素(1)呼吸速率与温度的关系呼吸速率与温度的关系(如图甲如图甲)最适温度时，细胞呼吸最强，超最适温度时，细胞呼吸最强，超 过最适温度呼吸酶活性降低，甚至过最适温度呼吸酶活性降低
7、，甚至 变性失活，细胞呼吸受抑制；低于变性失活，细胞呼吸受抑制；低于 最适温度酶活性下降，细胞呼吸受最适温度酶活性下降，细胞呼吸受 抑制。抑制。生产上常利用这一原理在低温下贮存蔬菜、水果，在生产上常利用这一原理在低温下贮存蔬菜、水果，在 大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降温，降低细胞呼吸，大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降温，降低细胞呼吸，减少有机物的消耗，提高产量。减少有机物的消耗，提高产量。(2)呼吸速率与呼吸速率与O2浓度的关系浓度的关系(如图乙如图乙)O2浓度低时，无氧呼吸占优势，浓度低时，无氧呼吸占优势，随随O2浓度增大，无氧呼吸逐渐被浓度增大，无氧呼吸逐渐被 抑制，有氧呼吸不断加强；但当抑
8、制，有氧呼吸不断加强；但当 O2浓度达到一定值后，随浓度达到一定值后，随O2浓度浓度 增大，有氧呼吸不再加强增大，有氧呼吸不再加强(受呼吸酶受呼吸酶 数量等因素的限制数量等因素的限制)。生产上常利用适当降低氧气浓度等能够抑制细胞呼吸、生产上常利用适当降低氧气浓度等能够抑制细胞呼吸、减少有机物消耗的原理来延长蔬菜、水果的保鲜减少有机物消耗的原理来延长蔬菜、水果的保鲜时间；中耕松土增加根的有氧呼吸；在医疗上选用透时间；中耕松土增加根的有氧呼吸；在医疗上选用透气的消毒纱布或松软的气的消毒纱布或松软的“创可贴创可贴”包扎伤口，可抑制包扎伤口，可抑制厌氧病原菌的繁殖。厌氧病原菌的繁殖。(3)呼吸速率与含
9、水量的关系呼吸速率与含水量的关系(如图丙如图丙)在一定范围内，细胞呼吸速率随在一定范围内，细胞呼吸速率随 含水量的增加而加快，随含水量的含水量的增加而加快，随含水量的 减少而减慢。减少而减慢。在作物种子储藏时，将种子风干，在作物种子储藏时，将种子风干，以减弱细胞呼吸，减少有机物的消耗。以减弱细胞呼吸，减少有机物的消耗。种种子子、蔬蔬菜菜和和水水果果在在储储藏藏时时都都应应在在低低温温、低低氧氧条条件件下下，不不同同的的是是种种子子还还应应保保持持干干燥燥，而而蔬蔬菜菜和和水水果果应应保保持持一一定定湿湿度度。低低温温以以不不破破坏坏植植物物组组织织为为标标准准，一一般般为为零零上上低温。低温。
10、例例3(2009天津高考天津高考)按下表设计进行实验。分组后，在相同按下表设计进行实验。分组后，在相同的适宜条件下培养的适宜条件下培养810小时，并对实验结果进行分析。小时，并对实验结果进行分析。实验实验材材料料取取样样处处理理分分组组培养液培养液供氧供氧情况情况适宜适宜浓浓度度酵母菌酵母菌液液50 mL破碎破碎细细胞胞(细细胞器完整胞器完整)甲甲25 mL75 mL无氧无氧乙乙25 mL75 mL通氧通氧50 mL未未处处理理 丙丙25 mL75 mL 无氧无氧丁丁25 mL75 mL通氧通氧下列叙述正确的是下列叙述正确的是 ()A.甲组不产生甲组不产生CO2而乙组产生而乙组产生B.甲组的酒
11、精产量与丙组相同甲组的酒精产量与丙组相同C.丁组能量转换率与丙组相同丁组能量转换率与丙组相同D.丁组的氧气消耗量大于乙组丁组的氧气消耗量大于乙组例例4 如图是在微重力环境下测量花生种子萌发时试管中气体如图是在微重力环境下测量花生种子萌发时试管中气体体积变化的实验装置。每个试管中均放体积变化的实验装置。每个试管中均放10 g用消毒液清洗过用消毒液清洗过(不影响种子生命力不影响种子生命力)的萌发种子。实验开始时，的萌发种子。实验开始时，U形管两侧形管两侧液面相平。夹紧橡胶管，在液面相平。夹紧橡胶管，在25下经下经30分钟后结束实验，液分钟后结束实验，液面高度变化如图所示。请回答下列问题：面高度变化
12、如图所示。请回答下列问题：(1)种子用消毒液清洗的目的是种子用消毒液清洗的目的是 。(2)装置装置B左侧液面上升的最可能原因是左侧液面上升的最可能原因是 。(3)干重相同的小麦和花生种子，萌发时有氧呼吸释放干重相同的小麦和花生种子，萌发时有氧呼吸释放CO2的量与吸收的量与吸收O2的量的比值，花生种子的量的比值，花生种子 (填填“大于大于”“”“等于等于”或或“小于小于”)小麦种子。小麦种子。(4)装置装置A中滤纸的作用是中滤纸的作用是。(5)若发芽的种子有的已长出幼叶，则应将该实验置于若发芽的种子有的已长出幼叶，则应将该实验置于黑暗中进行，理由是黑暗中进行，理由是 (6)由于外界温度、压强的改
13、变会导致气体体积的改变，由于外界温度、压强的改变会导致气体体积的改变，所以还应再设置一对照装置所以还应再设置一对照装置C。装置。装置C的试管中应放入的试管中应放入 。【解题指导解题指导】(1)用消毒液清洗可以杀死种子表面的用消毒液清洗可以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。微生物，防止微生物的呼吸作用干扰实验结果。(2)装置装置B左左侧液面上升的最可能原因是种子呼吸作用吸收侧液面上升的最可能原因是种子呼吸作用吸收O2的量大于的量大于CO2的释放量，导致试管内气压下降所致。的释放量，导致试管内气压下降所致。(3)花生种子的脂花生种子的脂肪含量高，脂肪与糖相比含较少的氧和较多的
14、氢，有氧呼吸肪含量高，脂肪与糖相比含较少的氧和较多的氢，有氧呼吸时，脂肪的耗氧量多于等量的糖。时，脂肪的耗氧量多于等量的糖。(4)滤纸上吸附有滤纸上吸附有NaOH溶液，增大了溶液，增大了CO2的吸收面积。的吸收面积。(5)实验实验要在黑暗中进行，避免幼苗因光合作用而干扰呼吸作用的气要在黑暗中进行，避免幼苗因光合作用而干扰呼吸作用的气体量变化。体量变化。(6)观察由于外界温度、压强的改变导致气体体积观察由于外界温度、压强的改变导致气体体积的改变，可设置空白对照，加入的改变，可设置空白对照，加入10 g被煮熟的发芽种子和等被煮熟的发芽种子和等量的蒸馏水即可。量的蒸馏水即可。【答案答案】(1)杀死种
15、子表面的微生物，防止微生物的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呼吸作用干扰实验结果(2)种子呼吸作用吸收种子呼吸作用吸收O2的量大于的量大于CO2的释放量，导致试管内气压下降的释放量，导致试管内气压下降(3)小于小于(4)增大增大CO2的吸收面积的吸收面积(5)避免幼苗因光合作用而干扰呼吸作用避免幼苗因光合作用而干扰呼吸作用的气体量变化的气体量变化(6)10 g被煮熟的发芽种子和等量的蒸馏水被煮熟的发芽种子和等量的蒸馏水理论指导理论指导1.实验原理实验原理(1)酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存，属于酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性兼性 厌氧菌厌氧菌。酵母菌进行
16、有氧呼吸能产生大量的。酵母菌进行有氧呼吸能产生大量的CO2，在，在 进行无氧呼吸时能产生酒精和进行无氧呼吸时能产生酒精和CO2。探究酵母菌细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸的方式(2)CO2可使澄清的可使澄清的石灰水石灰水变混浊，也可使变混浊，也可使溴麝香草酚蓝水溴麝香草酚蓝水 溶液溶液由由蓝变绿再变黄蓝变绿再变黄。根据石灰水混浊程度或溴麝香草。根据石灰水混浊程度或溴麝香草 酚蓝水溶液变成黄色消耗时间的长短，可以检测酵母菌酚蓝水溶液变成黄色消耗时间的长短，可以检测酵母菌 培养液中培养液中CO2的产生情况。的产生情况。(3)橙色的橙色的重铬酸钾重铬酸钾溶液，在酸性条件下可与乙醇发生化学溶液，在酸性
17、条件下可与乙醇发生化学 反应，变成灰绿色。反应，变成灰绿色。2.实验流程实验流程3.注意事项注意事项(1)将装置将装置(甲甲)连通橡皮球，让空气间断而持续地依次通连通橡皮球，让空气间断而持续地依次通 过过3个锥形瓶，既保证个锥形瓶，既保证O2的充分供应，又使进入的充分供应，又使进入A瓶的瓶的空气先经过空气先经过NaOH的锥形瓶，除去空气中的的锥形瓶，除去空气中的CO2，保证第，保证第三个锥形瓶的澄清石灰水变浑浊是由于酵母菌有氧三个锥形瓶的澄清石灰水变浑浊是由于酵母菌有氧呼吸产生呼吸产生CO2所致。所致。(2)B瓶应封口放置一段时间后，待酵母菌将瓶应封口放置一段时间后，待酵母菌将B瓶中的氧消瓶中
18、的氧消 耗完毕，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶。耗完毕，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶。例例5 如图表示的是如图表示的是测定保温桶内温度变化的实验装置。某研究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呼吸小组以该装置探究酵母菌在不同条件下呼吸作用的情况。作用的情况。材料用具：保温桶材料用具：保温桶(500 mL)、温度计、活性干酵母、温度计、活性干酵母、质量浓度质量浓度0.1 g/mL的葡萄糖溶液、棉花、石蜡油。的葡萄糖溶液、棉花、石蜡油。实验假设：酵母菌在有氧条件下呼吸作用比无氧条实验假设：酵母菌在有氧条件下呼吸作用比无氧条件下呼吸作用放出的热量更多。件下呼吸作用放
19、出的热量更多。(1)取取A、B两装置两装置设计实验设计实验如下，如下，请补请补充下表中内容：充下表中内容：装置装置方法步方法步骤骤一一方法步方法步骤骤二二方法步方法步骤骤三三A加入加入240 mL的的葡萄糖溶液葡萄糖溶液加入加入10 g活性干活性干酵母酵母B加入加入240 mL煮沸煮沸后冷却的葡萄糖后冷却的葡萄糖溶液溶液加入石蜡油，加入石蜡油，铺满铺满液面液面 (2)B装置葡萄糖溶液煮沸的主要目的是装置葡萄糖溶液煮沸的主要目的是，这这是控制是控制实验实验的的变变量。量。(3)要要测测定定B装置因呼吸作用引起的温度装置因呼吸作用引起的温度变变化量，化量，还还需需要增加一个装置要增加一个装置C。请
20、请写出装置写出装置C的的实验实验步步骤骤：装置装置方法步方法步骤骤一一方法步方法步骤骤二二方法步方法步骤骤三三C加入石蜡油，加入石蜡油，铺满铺满液面液面 (4)实验预期：在适宜条件下实验，实验预期：在适宜条件下实验，30分钟后记录实验分钟后记录实验结果，若装置结果，若装置A、B、C温度大小关系是：温度大小关系是：(用用“”表示表示)，则假设成立。，则假设成立。【解题指导解题指导】(1)本实验的自变量是氧气的有无，因本实验的自变量是氧气的有无，因变量是温度变化，其他变量是无关变量变量是温度变化，其他变量是无关变量(控制变量控制变量)，对于无，对于无关变量要控制其等量且适宜。关变量要控制其等量且适
21、宜。(2)将葡萄糖溶液煮沸的目的将葡萄糖溶液煮沸的目的是排除溶液中的氧气。是排除溶液中的氧气。(3)本实验的自变量是呼吸作用的有本实验的自变量是呼吸作用的有无，因变量还是温度变化，因此除步骤二以外与无，因变量还是温度变化，因此除步骤二以外与B组完全相组完全相同。同。(4)有氧呼吸产生的热量最多，而没有呼吸作用的有氧呼吸产生的热量最多，而没有呼吸作用的C组几组几乎不产生热量。乎不产生热量。【答案答案】(1)不加入石蜡油不加入石蜡油加入加入10 g活性干酵母活性干酵母(2)去除氧气自去除氧气自(3)加入加入240 mL煮沸后冷却的葡萄糖溶煮沸后冷却的葡萄糖溶液液不加入活性干酵母不加入活性干酵母(4)ABC