人教版（2019）必修一 第5章 细胞的能量供应和利用 第3节 学案

这是一份人教版（2019）必修一 第5章 细胞的能量供应和利用 第3节 学案，共18页。
细胞呼吸的原理和应用




重难点
题型
分值
重点
探究酵母菌细胞呼吸的方式
选择题、非选择题
6-10
有氧呼吸和有氧呼吸的过程
影响细胞呼吸的因素分析
难点
细胞呼吸方式的判断
影响细胞呼吸的因素
与与细胞呼吸相关的计算


核心知识点一：细胞呼吸类型实验的判断
1. 对细胞呼吸概念的剖析
细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳和水或其他产物，释放能量并生成ATP的过程。
问题探讨：细胞呼吸全过程都在线粒体内进行吗？可以在细胞外进行细胞呼吸吗？
提示：细胞呼吸在细胞内进行，整个过程不都在线粒体内完成，在细胞质基质中进行有氧呼吸第一阶段以及无氧呼吸过程。细胞呼吸需要多种酶等物质的参与，不能在生物外进行。
细胞呼吸的底物只有葡萄糖吗？细胞呼吸释放的能量都储存在ATP中吗？
提示：细胞呼吸的底物为有机物，可以是糖类还可以是脂肪，只是在氧化分解时消耗的氧气、产生的能量等方面存在差异；细胞呼吸释放的能量大部分以热能的形式散失，一部分能量储存在ATP中。
2. 探究酵母菌细胞呼吸的方式
（1）实验原理
①酵母菌：酵母菌是一种单细胞真菌，其代谢类型是兼性厌氧型，可用于研究细胞呼吸的不同方式。
②细胞呼吸产物的检测

问题探讨：衡量二氧化碳产生量多少的衡量指标是什么？
提示：澄清石灰水变浑浊的程度；石灰水出现混浊的时间快慢；溴麝香草酚蓝溶液的颜色变化；溴麝香草酚蓝溶液变为黄色所需要的时间。
（2）对实验装置图的分析

问题探讨：①实验设计需遵循对照原则，此实验为何不设置对照组？
提示：此实验为对比实验，对比实验不另设对照组，而是通过有氧和无氧条件下的两个实验组相互对照得出实验结论。
②上述装置图甲中空气先通过第一个锥形瓶溶液的目的是什么？
提示：图甲中空气先通过NaOH溶液的目的是消除CO2，以保证使第三个锥形瓶中的澄清石灰水变混浊的CO2确是由酵母菌有氧呼吸产生的。
③装置图乙中B瓶先密封放置一段时间后，再连通盛澄清石灰水的锥形瓶的目的是什么？
提示：该目的是耗尽氧气，以确保B瓶处于“无氧”状态，确保产物CO2均来自无氧呼吸。
（3）产物检测实验现象
条件
澄清的石灰水的变化/出现变化的时间
重铬酸钾—浓硫酸溶液
甲组（有氧）
变混浊/快
无变化
乙组（无氧）
变混浊/慢
出现灰绿色
（4）实验结论

3. 细胞呼吸方式及详细过程
（1）有氧呼吸
①过程图解

②有氧呼吸的总反应式

（2）无氧呼吸
①过程图解

②无氧呼吸反应式


易错点拨：
a. 不同生物无氧呼吸的产物不同，其直接原因在于催化反应的酶不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同。
b. 无氧呼吸只释放少量能量，其余能量储存在分解不彻底的氧化产物——酒精或乳酸中。
c. 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，玉米种子烂胚是因为无氧呼吸产生乳酸的对胚的毒害作用。
d. 有氧呼吸与无氧呼吸产物最大的区别是无氧呼吸没有水生成，并且无氧呼吸只在第一阶段产生能量。
e. 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。
f. 原核生物无线粒体，但有些原核生物仍可进行有氧呼吸，如蓝藻、硝化细菌等，因为其细胞中含有与有氧呼吸有关的酶，场所为细胞质和细胞膜。
g. 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。
4. 细胞呼吸方式或类型的判定
（1）判断细胞呼吸方式的三大依据

（2）“实验法”判断生物呼吸类型
①装置

②实验原理

③结果分析与判定
实验现象
结论
甲装置液滴
乙装置液滴

不动
不动
只进行产生乳酸的无氧呼吸或种子已死亡
不动
右移
只进行产生乙醇的无氧呼吸
左移
右移
进行有氧呼吸和产生乙醇的无氧呼吸
左移
不动
只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸
易错点拨：
a. 若所放材料为绿色植物，整个装置必须遮光处理，否则植物组织的光合作用会干扰呼吸速率的测定。
b. 防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应将装置及所测材料进行消毒处理。
c. 如果实验材料是酵母菌，实验所用的葡萄糖溶液需煮沸，目的是灭菌，排除其他微生物的呼吸作用对实验结果造成干扰。


例题1 当酵母菌以葡萄糖为呼吸底物时，下列叙述正确的是（ ）
A. 如果测得CO2释放量：O2吸收量＞4︰3，则无氧呼吸消耗葡萄糖多
B. 如果测得呼吸作用的过程中没有产生水，则有[H]的积累
C. 检测酒精可用重铬酸钾溶液，若有酒精的产生，颜色变化为无色变为灰绿色
D. 检测CO2可用溴麝香草酚蓝溶液，随CO2释放，溶液的颜色变化由黄变绿再变蓝
答案：A
解析：本题考查探究酵母菌呼吸方式中产物的鉴定以及细胞呼吸方式的比较，难度中等。当有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖相等时，CO2释放量：O2吸收量=4：3，所以CO2释放量：O2吸收量＞4：3时，则无氧呼吸消耗葡萄糖多，A正确；如果测得呼吸作用的过程中没有产生水，则说明只进行无氧呼吸，[H]用于丙酮酸的还原，所以没有[H]的积累，B错误；在酸性条件下，酒精能与橙色的重铬酸钾溶液反应变成灰绿色，因此，若酸性重铬酸钾由橙色变为灰绿色，说明酵母菌细胞进行了无氧呼吸产生了酒精，C错误；二氧化碳可用溴麝香草酚蓝水溶液检测，该溶液会由蓝变绿再变黄，D错误。

例题2 下图为细胞呼吸过程简图，其中①～⑤为不同过程。下列叙述正确的是（　　）

A. 原核细胞的过程①发生在细胞质基质，真核细胞的过程③发生在线粒体基质
B. 酵母菌在有氧条件下会发生图中①②③过程，无氧条件下发生图中①④⑤过程
C. 图中[H]存在的形式主要为NADPH，过程④⑤不产生ATP
D. ②④⑤过程存在差异的主要原因是起催化作用的酶不同
答案：D
解析：本题考查细胞呼吸的过程以及细胞呼吸方式的差异，难度中等。过程③为有氧呼吸第三阶段，发生在线粒体内膜上，A错误；有氧条件下酵母菌会发生有氧呼吸，即图中①②③过程，酵母菌的无氧呼吸产生酒精和CO2，不产生乳酸，B错误；图中[H]存在的形式主要为NADH，无氧呼吸只在第一阶段释放出少量能量，生成少量ATP，过程④⑤不产生ATP，C错误；丙酮酸在不同酶的催化下生成不同的产物，D正确。

例题3 如图是验证酵母菌细胞呼吸类型的实验装置，两套装置的培养条件一致（不考虑环境中物理因素的影响）， 下列相关叙述不正确的是（ ）

A. 若酵母菌只进行有氧呼吸，则装置1中红色液滴左移，装置2中红色液滴不移动
B. 若酵母菌只进行无氧呼吸，则装置1中红色液滴不移动，装置2中红色液滴向右移
C. 若装置1中的红色液滴向左移，移动距离可表明酵母菌有氧呼吸所消耗的氧气量
D. 若酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，则装置1中红色液滴向左移，装置2中红色液滴不移动
答案：D
解析：本题考查细胞呼吸方式的判断，难度较大。装置1中NaOH溶液的作用是吸收细胞呼吸所产生的CO2，红色液滴移动的距离是细胞进行有氧呼吸消耗的氧气引起装置内的气体压强减小所致；装置2中的蒸馏水既不吸收CO2、也不产生O2，所以红色液滴移动的距离代表细胞呼吸释放CO2和消耗O2的体积之差。综上分析，若酵母菌只进行有氧呼吸，则产生的CO2量与消耗的O2量相等，装置 1 中红色液滴向左移，装置 2 中红色液滴不移动，A正确；若酵母菌只进行无氧呼吸，则会产生CO2，但不消耗O2，因此装置 1 中红色液滴不移动，装置 2 中红色液滴向右移，B正确；若装置 1 中的红色液滴向左移，则移动距离可表明酵母菌有氧呼吸所消耗的氧气量，C正确；若酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，则细胞呼吸产生的CO2量大于消耗的O2量，所以装置 1 中红色液滴向左移，装置 2 中红色液滴向右移，D错误。

核心知识点二：细胞呼吸计算题解题策略

1. 影响细胞呼吸的环境因素以及应用
（1）温度
①曲线分析

通过影响与细胞呼吸有关的酶的活性来影响呼吸速率。在最适温度时，呼吸强度最大细胞呼吸速率最大；超过最适温度，呼吸酶活性降低甚至变性失活，呼吸速率下降；低于最适温度，酶活性下降，呼吸速率下降。
②应用
低温下储存蔬菜和水果；蔬菜大棚夜间适当降温以降低呼吸消耗，提高产量。
（2）氧气浓度
①曲线分析

O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。O2浓度＝0时，只进行无氧呼吸；0