必修1第5章細胞的能量供應和利用第3節(jié)細胞呼吸的原理和應用細胞內

+有機物+水CO2能量呼吸作用（本質）呼吸現(xiàn)象和呼吸作用O2O2呼吸（現(xiàn)象）呼吸器官血液循環(huán)血液循環(huán)呼吸器官CO2氣體運輸+細胞呼吸的實質2.實質：有機物氧化分解，釋放能量活細胞內1.發(fā)生場所：1mol葡萄糖釋放2870KJ能量(977.28KJ)有氧呼吸

熱能散失

ATP思考：細胞呼吸是否都需要氧？生物在有氧和無氧條件下是否都能進行細胞呼吸呢？一細胞呼吸的方式酵母菌是一種單細胞真菌，在有氧和無氧的條件下都能生存，屬于兼性厭氧菌。

（一）探究酵母菌細胞呼吸的方式

有一位同學知道酵母菌能使葡萄糖發(fā)酵產生酒精，但是不清楚這一過程是在有氧還是在無氧條件下進行的；另一位同學知道酵母菌的細胞呼吸會產生CO2

，也不清楚是在什么條件下產生的，不同條件下產生的CO2是否一樣多。科學探究的簡單流程步驟提出問題作出假設設計實驗進行實驗得出結論

（一）探究酵母菌細胞呼吸的方式酒精和CO2是酵母菌在什么條件產生的（

有氧?無氧?

）有氧產生CO2

，無氧產生酒精。

自變量？因變量？如何控制自變量如何檢測因變量控制那些可能影響實驗結果的因素方法步驟材料用具等細化確定實驗目的控制無關變量寫出具體做法

（一）探究酵母菌細胞呼吸的方式提出問題作出假設設計實驗實驗思路分別給酵母菌提供有氧和無氧的條件，放在相同且適宜環(huán)境中一段時間后檢測其產物是否含酒精或CO2分析變量自變量:因變量:無關變量:細胞呼吸

的條件細胞呼吸的產物有氧無氧溫度、酵母菌活性等CO2酒精通入氧氣隔絕氧氣：密封澄清石灰水：變渾濁溴麝香草酚藍溶液：藍→綠→黃酸性重鉻酸鉀溶液：橙色→灰綠色思考：1.怎樣控制有氧和無氧條件?思考：2.怎樣檢測CO2和酒精？以及產生速率思考：3.怎樣保證酵母菌正常生活？設計實驗學生活動：搭建實驗裝置B酵母菌培養(yǎng)液C質量分數(shù)為10%的NaOH溶液A酵母菌培養(yǎng)液D澄清的石灰水運用以上裝置分別搭建有氧呼吸和無氧呼吸裝置進行實驗有氧呼吸裝置無氧呼吸裝置A酵母菌培養(yǎng)液B酵母菌培養(yǎng)液氣泵EC質量分數(shù)為10%的NaOH溶液D澄清的石灰水D澄清的石灰水思考：①錐形瓶A、B中除了酵母菌還有需加入什么營養(yǎng)物質？5%葡萄糖溶液5%葡萄糖溶液有氧呼吸裝置無氧呼吸裝置A酵母菌培養(yǎng)液B酵母菌培養(yǎng)液氣泵EC質量分數(shù)為10%的NaOH溶液D澄清的石灰水D澄清的石灰水思考：②錐形瓶C的作用是什么？

NaOH溶液的作用是除去空氣中的CO2，以保證D瓶中使澄清石灰水變渾濁的CO2是由酵母菌有氧呼吸產生的。

有氧呼吸裝置無氧呼吸裝置A酵母菌培養(yǎng)液B酵母菌培養(yǎng)液氣泵EC質量分數(shù)為10%的NaOH溶液D澄清的石灰水D澄清的石灰水思考：③錐形瓶B為什么要放置一段時間后連接D瓶？

剛封口的時候，錐形瓶中有氧氣，本實驗探究的是無氧呼吸，所以應先把氧氣消耗完，確保通入澄清石灰水中的CO2是無氧呼吸產生的。實驗方法步驟①

稱取等量的兩份食用酵母菌（10g）②

配制質量分數(shù)為5%葡萄糖溶液作為酵母菌的培養(yǎng)液；③

搭建如圖的有氧呼吸（左）和無氧呼吸（右）裝置；④

培養(yǎng)、觀察、檢測、記錄。

記錄實驗結果：觀察項目有氧裝置無氧裝置澄清石灰水變渾濁程度溴麝香草酚藍水溶液顏色變化時間重鉻酸鉀檢驗情況（酸性條件）渾濁程度高渾濁程度低顏色變化時間短顏色變化時間長無顏色變化橙色→灰綠色將實驗裝置放到25~35

℃的環(huán)境中培養(yǎng)8~10h。得出結論酵母菌在有氧和無氧條件下都進行細胞呼吸。在有氧條件下，酵母菌通過細胞呼吸產生大量CO2在無氧條件下，酵母菌通過細胞呼吸產生酒精和少量CO2思考：該實驗有對照組嗎？請問此實驗是否有對照組？科學方法：對比實驗有氧組無氧組

設置兩個或兩個以上的實驗組，通過對結果的比較分析，來探究某種因素對實驗對象的影響，這樣的實驗叫做對比實驗，也叫做相互對照實驗?？茖W方法細胞呼吸有氧呼吸無氧呼吸包括二有氧呼吸有氧呼吸的過程

第一階段：C6H12O6能ATP熱線粒體細胞質基質2丙酮酸酶4[H]①葡萄糖的初步分解C6H12O6酶+4[H]+能量場所：細胞質基質2丙酮酸（少量）

第二階段：線粒體能ATP熱丙酮酸徹底分解酶6CO2+20[H]+能量場所：線粒體基質2C3H4O3+6H2O（少量）C6H12O62丙酮酸酶4[H]能ATP熱細胞質基質①6CO220[H]②酶6H2O

第三階段：能ATP熱細胞質基質12H2O6O2酶③[H](NADH)酶12H2O+能量場所：線粒體內膜24[H]+6O2（大量）線粒體6CO2能ATP熱20[H]②C6H12O62丙酮酸酶4[H]能ATP熱①酶6H2O

細胞在

的參與下，通過多種

的催化作用，把葡萄糖等有機物

，產生

，同時釋放能量，生成

的過程，叫做有氧呼吸。氧酶CO2和水大量ATPC6H12O6

+6H2O+6O2

6CO2+12H2O+能量酶徹底氧化分解總反應式：有氧呼吸概念場所：細胞質基質、線粒體（主要）物質變化：

二氧化碳______

等有機物

_______和___。水葡萄糖在細胞內，1mol葡萄糖徹底氧化分解可以釋放2870kJ的能量，可使977.28kJ的能量儲存在ATP中，其余的能量則以熱能的形式散失掉了。請你計算一下，有氧呼吸的能量轉化效率大約是多少，這些能量大約能使多少ADP轉化為ATP？思考·討論轉化效率34％；1molATP水解釋放出30.54kJ，合成也是需要吸收30.54kJ，所以約使32molADP轉化為ATP，其余1892.72kJ主要以熱能的形式散失掉。能量變化：有機物中穩(wěn)定的化學能→熱能散失+ATP中活躍的化學能P93可使有機物中的能量逐步轉移到ATP中；能量緩慢有序地釋放，有利于維持細胞的相對穩(wěn)定狀態(tài)。思考·討論與燃燒迅速釋放能量相比，有氧呼吸是逐級釋放能量的，這對于生物體來說具有什么意義？有氧呼吸

場所

反應物產物產生ATP氧氣第一階段第二階段第三階段有氧呼吸三個階段的比較細胞質

基質1葡萄糖2丙酮酸、4[H]少量2丙酮酸、6H2O6CO2、20[H]少量24[H]+6O212H2O大量線粒體基質線粒體內膜不需要不需要需要(2022·廣東汕頭)線粒體是細胞的“動力車間”,細胞生命活動所需的能量大約95%來自線粒體。下圖是線粒體的結構模式圖,下列相關描述正確的是 (

)A.①上的蛋白質種類和數(shù)量比②多B.葡萄糖在該細胞器中氧化分解為無機物,釋放大量能量C.③為線粒體基質,是[H]與O2反應生成H2O的場所D.心臟功能的維持需要消耗大量能量,因此心肌細胞中含有較多的線粒體金版P152D原核生物可以與有氧呼吸相關的酶、通氧氣。①.沒有線粒體可以進行有氧呼吸嗎？②.進行有氧呼吸需要什么條件？③有氧呼吸中哪一種物質既是反應物又是生成物？有氧呼吸水既是反應物又是生成物【例4】用18O標記的葡萄糖跟蹤有氧呼吸過程中的18O的轉移途徑,可檢測到的順序是()A.葡萄糖→丙酮酸→CO2

B.葡萄糖→丙酮酸→O2C.葡萄糖→O2→H2O

D.葡萄糖→丙酮酸→H2O【方法規(guī)律】有氧呼吸過程中氫元素和氧元素的來源和去路(1)氫元素:

(2)氧元素A金版P153葡萄糖、H2O(反應物)→[H]→H2O1.蘋果儲存久了，會有什么氣味散發(fā)出來？2.劇烈運動后上肢和下肢骨骼肌往往會產生什么感覺？

三無氧呼吸細胞質基質線粒體C6H12O6(葡萄糖)散失ATP酶[H]能量丙酮酸酶C2H5OH(酒精)CO2C3H6O3（乳酸）酶第一階段：細胞質基質C6H12O62C3H4O3+4[H]+少量能量

酶第二階段：細胞質基質（例：動物細胞、高等植物的某些器官如馬鈴薯塊莖、玉米胚、甜菜塊根等）酶2丙酮酸+4[H]2C3H6O3（乳酸）①酶2丙酮酸+4[H]2C2H5OH+2CO2②（例：酵母菌、絕大多數(shù)植物）無氧呼吸過程細胞質基質

細胞在沒有氧氣參與的情況下，葡萄糖等有機物經過不完全分解，釋放少量能量的過程。場所：無氧呼吸最常用物質無氧呼吸概念反應總方程式:C6H12O62C3H6O3（乳酸）+少量能量酶C6H12O62C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量酶思考：無氧呼吸釋放的能量為什么比有氧呼吸少？極少部分儲存在ATP中無氧呼吸中的能量利用：無氧呼吸分解有機物不徹底，釋放的能量很少。有機物中穩(wěn)定的化學能大部分儲存在未完全分解的有機物（酒精或乳酸）中釋放少量的能量大部分以熱能的形式散失細胞呼吸

有機物在細胞內經過一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他產物，釋放能量并生成ATP的過程功能：為生物體提供能量；生物體代謝的樞紐。丙酮酸葡萄糖氨基酸甘油細胞呼吸是蛋白質、糖類和脂質代謝的樞紐

概念：有氧呼吸無氧呼吸不同點場所條件產物能量變化細胞質基質、線粒體細胞質基質需氧氣、酶和適宜溫度不需氧氣、需酶和適宜溫度CO2、H2O酒精和CO2或乳酸有機物中化學能ATP中的化學能熱能有機物中化學能不徹底氧化分解有機物熱能ATP中的化學能比較有氧呼吸與無氧呼吸的異同有氧呼吸無氧呼吸相同點實質意義聯(lián)系分解有機物，釋放能量，生產ATP①為生物體生命活動提供能量；②生物體代謝的樞紐。

第一階段完全相同，之后在不同條件、不同場所和不同酶的作用下沿不同途徑形成不同產物不同點特點有機物徹底氧化分解，能量完全釋放有機物沒有徹底氧化分解，能量沒有完全釋放金版P158真核細胞呼吸方式的判斷（課本P96T2）將酵母菌培養(yǎng)液進行離心處理。把沉淀的酵母菌破碎后，再次離心處理為只含有酵母菌細胞質基質的上清液和只含有酵母菌細胞器的沉淀物兩部分，與未離心處理過的酵母菌培養(yǎng)液分別放入甲、乙、丙3支試管中，并向這3支試管內同時滴入等量、等濃度的葡萄糖溶液。在有氧條件下，最終能產生CO2和H2O的試管是（

）A.甲B.丙C.甲和乙D.丙和乙B細胞呼吸原理的應用四思考?討論為什么被銹釘扎傷或傷口很深時，需要注射破傷風疫苗，且用透氣的創(chuàng)可貼或紗布包扎傷口？為什么利用酵母菌釀酒要先通入一定量的無菌空氣，再密封？為什么要給作物及時松土？為什么水稻要定期排水？為什么冬天要將面團放在溫度高的地方發(fā)面？為什么地窖能長時間儲藏水果蔬菜？為什么提倡慢跑？結合細胞呼吸的原理，思考并討論以下問題：細胞呼吸原理的應用避免根細胞無氧呼吸產生酒精，造成根部腐爛。避免厭氧病原菌（如破傷風桿菌）無氧呼吸大量繁殖，造成傷口惡化。酵母菌進行有氧呼吸并大量繁殖；在無氧條件下則進行酒精發(fā)酵供氧限氧供氧1O2濃度影響細胞呼吸的因素(1)影響原理:氧氣促進

,抑制

。

①A點時,O2體積分數(shù)為0,細胞只進行

。

②O2體積分數(shù)為0~10%時,隨O2體積分數(shù)的升高,無氧呼吸速率____。B點時,有氧呼吸釋放的CO2量

無氧呼吸釋放的CO2量;C點、D點橫坐標相同,

停止

等于有氧呼吸無氧呼吸無氧呼吸減弱無氧呼吸影響細胞呼吸的因素③O2體積分數(shù)為0~20%時,隨O2體積分數(shù)的升高,有氧呼吸速率逐漸______。

④O2體積分數(shù)為____左右時,細胞呼吸強度最弱。

增強5%1O2濃度

①中耕松土促進植物根部有氧呼吸；

②釀酒時先通氧氣再密封；

③低氧儲存糧食、水果和蔬菜。應用：（課本P96T2）下圖表示某種植株的非綠色器官在不同氧氣濃度下，O2的吸收量和CO2的釋放量的變化。下列敘述正確的是（）A.氧氣濃度為0時，該器官不進行呼吸作用B.氧氣濃度在10%以下時，該器官只進行無氧呼吸C.氧氣濃度在10%以上時，該器官只進行有氧呼吸D.保存該器官時，氧氣濃度越低越好.C氧氣濃度Oabc細胞呼吸有氧呼吸無氧呼吸CO2釋放量R思考：氧氣濃度為R，有氧呼吸與無氧呼吸的CO2釋放量相等嗎？消耗的葡萄糖相等嗎？C6H12O6酶2C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量酶產生CO2相等時，有氧呼吸與無氧呼吸消耗葡萄糖比例為1：3。消耗葡萄糖相等時，有氧呼吸與無氧呼吸產生CO2比例為3：1。無氧呼吸：有氧呼吸：細胞呼吸原理的應用降低細胞呼吸強度，減少有機物的消耗。降溫增強細胞呼吸強度，增加二氧化碳釋放量。升溫影響細胞呼吸的因素2溫度影響原理：

通過影響

影響細胞呼吸速率酶的活性溫度對細胞呼吸速率影響曲線圖a.溫室栽培中增大晝夜溫差(降底夜間溫度)以減少夜間呼吸消耗有機物。b.食物的儲存保鮮常采用低溫法（零上低溫）應用：細胞呼吸原理的應用影響細胞呼吸的因素3CO2濃度影響原理：CO2是細胞呼吸