高中生物一轮复习：细胞呼吸的原理和应用

高中生物一轮复习：第5章细胞的能量供应和利用第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。2.概述有氧呼吸的三个阶段，写出有氧呼吸的反应式。3.探究酵母菌细胞呼吸的方式，学会控制和检测实验变量。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.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.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。水平二细胞内探究酵母菌细胞呼吸的方式研读教材·梳理探究———————————————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

________。2.实质有机物的__________。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_______。氧化分解ATP二、探究酵母菌细胞呼吸的方式1.酵母菌的特点兼性厌氧2.实验装置(1)有氧条件下的装置：如图甲：NaOH溶液澄清的石灰水(2)无氧条件下的装置：如图乙：澄清的石灰水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_________。(2)在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量_______________。(3)在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生_______，还产生少量的__________。细胞呼吸二氧化碳和水酒精二氧化碳———————————————素养提升———————————————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：______________。(2)因变量：

________________________________。(3)无关变量：

________________________________________________________。是否通氧气产物CO2多少以及是否产生酒精等葡萄糖溶液的浓度、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_______________。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较多产生的CO2较多(2)酒精的检测：试管2变___________，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。灰绿色[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。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：____________________________________________________________。(2)有氧呼吸的酶分布在：

_______________________。(3)线粒体的功能：进行有氧呼吸的___________。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线粒体内膜上和基质中主要场所2.有氧呼吸过程细胞质基质丙酮酸线粒体基质CO2线粒体内膜[H]大量3.概念细胞在______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______________，释放能量，生成大量ATP的过程。O2CO2和H2O———————————————素养提升———————————————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____________，②

____________，③

____________。(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：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。少量能量

少量能量大量能量细胞质基质线粒体基质线粒体内膜(3)①②③三个阶段中有[H]产生的是_________，[H]中的H来自_____________，用于__________________。(4)①②③三个阶段都产生能量，其中产生能量最多的是_______。葡萄糖中的化学能被转化成___________________________。①②葡萄糖和水与O2反应生产水③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。水平三没有氧气无氧呼吸研读教材·梳理探究———————————————知识梳理———————————————1.概念在__________参与的情况下，

________等有机物经过_____________，释放________能量的过程。2.场所

_______________。葡萄糖不完全分解少量细胞质基质丙酮酸＋[H]二氧化碳＋酒精乳酸4.分别写出无氧呼吸两种形式的总反应式产生乳酸：___________________________________________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：_______________________________________________———————————————素养提升———————————————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________，产生少量_____，释放_______的能量。(2)第二阶段：_______在不同酶的作用下，分解为_________________，或者转化成乳酸。丙酮酸[H]少量丙酮酸酒精和二氧化碳(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CO2_________________________乳酸___________________①④②③⑤⑥⑦[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。细胞呼吸原理的应用———————————————知识梳理——————————————————————————————素养提升———————————————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_____________________0<O2浓度<10%____________________________O2浓度≥10%____________________只进行无氧呼吸同时进行有氧呼吸和无氧呼吸只进行有氧呼吸(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_______________________，此时有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的比例为：

_________________________。两者释放的CO2的量相等有氧呼吸∶无氧呼吸＝1∶32.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