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第10講

細胞呼吸的原理考點1：探究酵母菌細胞呼吸的方式考點2：細胞呼吸的方式和過程考點3：液滴移動法探究細胞呼吸的方式生物體生命活動所需的直接能源物質(zhì)生物體生命活動的主要能源物質(zhì)糖類ATP細胞呼吸糖類中儲存的能量如何轉(zhuǎn)化為ATP中活躍的化學能？呼吸作用(細胞呼吸)vs呼吸？

細胞呼吸呼吸呼吸：機體與環(huán)境之間O2和CO2交換的過程呼吸作用(細胞呼吸)vs呼吸

肺泡中O2運送進組織細胞，穿過___層生物膜，被利用穿過____層生物膜。人體組織細胞有氧呼吸所需葡萄糖進入細胞參與反應(yīng)，穿過___層生物膜。血清中葡萄糖進入組織細胞被利用，穿過___層生物膜。97311一、細胞呼吸①概念:有機物在細胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他產(chǎn)物，釋放能量并生成

ATP

的過程。

考點1：探究酵母菌細胞呼吸的方式②實質(zhì)：是細胞內(nèi)的有機物氧化分解，并釋放能量③意義：

所有生物的生存都離不開細胞呼吸釋放的能量，細胞呼吸能為生物體提供能量，還是生物代謝的樞紐。

例如，在細胞呼吸過程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物，可轉(zhuǎn)化為甘油、氨基酸等非糖物質(zhì)；非糖物質(zhì)代謝形成的某些產(chǎn)物與細胞呼吸中間產(chǎn)物相同，這些物質(zhì)可以進一步形成葡萄糖。蛋白質(zhì)、糖類和脂質(zhì)的代謝，都可以通過細胞呼吸過程聯(lián)系起來。一、細胞呼吸

考點1：探究酵母菌細胞呼吸的方式細胞呼吸是否都需要氧？酵母菌在有氧和無氧條件下都進行細胞呼吸類型：有氧呼吸和無氧呼吸酵母菌CO2酒精和CO2有氧無氧（大量）（少量）有機物科學家根據(jù)大量實驗結(jié)果得出結(jié)論：細胞呼吸可分為有氧呼吸和無氧呼吸兩種類型。目的：大量繁殖1.實驗材料考點1：探究酵母菌細胞呼吸的方式

酵母菌是一種單細胞真菌（真核生物），其在有氧和無氧條件下都能生存，屬于異養(yǎng)兼性厭氧菌。2.實驗原理二、基礎(chǔ)實驗根據(jù)石灰水的混濁程度或溴麝香草酚藍溶液變成黃色的時間長短可判斷CO2的產(chǎn)生情況。①提出問題②作出假設(shè)③設(shè)計實驗④進行實驗⑤分析結(jié)果⑥表達與交流實驗思路：分別給酵母菌提供有氧和無氧的條件，一段時間后檢測其產(chǎn)物是否含酒精或CO2無關(guān)變量:細胞呼吸的條件細胞呼吸的產(chǎn)物有氧無氧影響實驗結(jié)果的可變因素如溫度、酵母菌活性酒精有無、CO2有無及多少自變量:因變量:產(chǎn)生CO2的多少及是否生成酒精兩種呼吸方式及其產(chǎn)物3.實驗設(shè)計--對比實驗考點1：探究酵母菌細胞呼吸的方式酵母菌在有氧和無氧條件下細胞呼吸的產(chǎn)物分別是什么？酵母菌在有氧條件下產(chǎn)生CO2；在無氧條件下產(chǎn)生酒精和CO2（約28℃；25—35℃）4.實驗步驟(1)配制酵母菌培養(yǎng)液(酵母菌+5%葡萄糖溶液)。

考點1：探究酵母菌細胞呼吸的方式①功能：為酵母菌的生命活動提供物質(zhì)和能量②實驗前加熱煮沸待冷卻：殺菌除氧；避免高溫殺死酵母菌。③濃度不可過高，防止細胞失水死亡。4.實驗步驟

(2)檢測CO2的產(chǎn)生,裝置如圖所示。②澄清石灰水也可以換為溴麝香草酚藍溶液。

方法：①觀察兩組裝置中____________的變化。澄清石灰水考點1：探究酵母菌細胞呼吸的方式注：實驗前應(yīng)進行氣密性檢查?？膳疟M反應(yīng)瓶中原有空氣，再連接檢測裝置?；蛳韧ㄈ氲獨馀疟M原有氣體。有氧條件無氧條件Q:可將NaOH替換成石灰水來除去空氣中的CO2。()×石灰水吸收力較小(3)檢測酒精的產(chǎn)生

滴加0.5mL溶有0.1g重鉻酸鉀的濃硫酸溶液各取2mL酵母培養(yǎng)液的濾液輕輕震蕩，混合均勻。觀察顏色變化。橙色灰綠色4.實驗步驟考點1：探究酵母菌細胞呼吸的方式①用濾液的原因：酵母菌培養(yǎng)液本身具有顏色且不透明，可能會對顏色反應(yīng)產(chǎn)生遮蓋和干擾。②若甲乙裝置產(chǎn)生的顏色反應(yīng)幾乎一樣的原因是？有氧呼吸裝置中供氧不足，導致部分酵母菌進行無氧呼吸產(chǎn)生少量酒精。重鉻酸鉀是強氧化劑，酵母菌培養(yǎng)液中的葡萄糖是還原性糖，也能被重鉻酸鉀氧化，其顏色反應(yīng)與酒精相同。可將酵母菌的培養(yǎng)時間適當延長以耗盡溶液中的葡萄糖。也可讓學生聞裝置中是否有酒精氣味的方法鑒定是否有酒精。檢測項目檢測二氧化碳檢測酒精指標澄清石灰水的變化/出現(xiàn)變化的快慢重鉻酸鉀的濃硫酸溶液甲組(有氧)變混濁程度____/快無變化乙組(無氧)變混濁程度____/慢出現(xiàn)______色高低灰綠①酵母菌在有氧和無氧條件下都能進行細胞呼吸。②在有氧條件下進行細胞呼吸產(chǎn)生大量CO2，在無氧條件下進行細胞呼吸產(chǎn)生______________。酒精和少量CO25.實驗現(xiàn)象及結(jié)論(1)實驗現(xiàn)象(2)實驗結(jié)論考點1：探究酵母菌細胞呼吸的方式有同學認為，在有氧呼吸實驗裝置中10％的NaOH溶液不能完全吸收空氣中的CO2，以致可能對實驗結(jié)果有干擾，你如何避免這種可能性的發(fā)生，以保證實驗更嚴謹？質(zhì)量分數(shù)為10%NaOH溶液澄清石灰水澄清石灰水

D

氣泵EC酵母菌培養(yǎng)液D

AD瓶可驗證空氣中的CO2是否完全被吸收6.實現(xiàn)改進考點1：探究酵母菌細胞呼吸的方式討論：本實驗中哪個是對照組，哪個是實驗組？實驗組實驗組7.科學方法考點1：探究酵母菌細胞呼吸的方式（1）對比實驗及其實例7.科學方法考點1：探究酵母菌細胞呼吸的方式Q：比較過氧化氫在不同條件下的分解是對比實驗。（

）×（2）對照實驗及類型分析①含義：設(shè)置對照組。通常把經(jīng)過控制處理的一組(或者未知實驗結(jié)果的一組)稱為實驗組，而將未經(jīng)過處理的一組(自然狀態(tài)下或者已知實驗結(jié)果的一組)稱為對照組。7.科學方法考點1：探究酵母菌細胞呼吸的方式②類型（2）對照實驗及類型分析考點1：探究酵母菌細胞呼吸的方式(1)檢測酵母菌培養(yǎng)過程中是否產(chǎn)生CO2，可判斷其呼吸方式。(

×

)(2)可根據(jù)兩裝置中澄清石灰水是否變渾濁，來判斷酵母菌的呼吸方式。

（×

)(3)在探究酵母菌細胞呼吸方式的實驗中可依據(jù)澄清石灰水的渾濁程度判斷細胞呼吸的方式。(

√

)(4)在探究酵母菌細胞呼吸方式的實驗中可直接向酵母菌培養(yǎng)液中添加酸性的重鉻酸鉀溶液檢測酒精。(

×

)(5)可根據(jù)溴麝香草酚藍溶液變黃的時間長短，來檢測二氧化碳的產(chǎn)生速率。(

√

)(6)實驗的因變量是澄清石灰水是否變渾濁和加入酸性重鉻酸鉀溶液后樣液的顏色變化(

×

)因變量的檢測指標細胞呼吸的產(chǎn)物(1)過程(以葡萄糖作底物為例)不能進入線粒體

[H]:還原型輔酶Ⅰ（NADH）考點2：細胞呼吸的方式和過程1.有氧呼吸產(chǎn)生[H]的過程實際上是指氧化型輔酶I（NAD+)轉(zhuǎn)化成還原型輔酶Ⅰ（NADH）第一階段（細胞質(zhì)基質(zhì)）第二階段（線粒體基質(zhì)）（線粒體內(nèi)膜）C6H12O6酶+4[H]+少量能量

2C3H4O3第三階段+6H2O酶2C3H4O3

6CO2

+

20[H]+

少量能量

酶12H2O+大量能量

24[H]

+

6O2（丙酮酸）

糖酵解階段丙酮酸可用于三羧酸循環(huán)階段氧化磷酸化階段（2）總反應(yīng)式C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶1.有氧呼吸（有氧呼吸最常利用的物質(zhì)是葡萄糖）物質(zhì)變化：能量變化：有機物（如葡萄糖）→無機物（CO2+H2O）有機物中穩(wěn)定的化學能→熱能（大量）+ATP中活躍的化學能（少量）大部分以熱能的形式散失少部分用來合成ATP也可利用脂肪、蛋白質(zhì)等其他能源物質(zhì)考點2：細胞呼吸的方式和過程1.有氧呼吸考點2：細胞呼吸的方式和過程線粒體具有內(nèi)外兩層膜，內(nèi)膜的某些部位向內(nèi)腔折疊形成嵴，嵴使內(nèi)膜的表面積大大增加。嵴的周圍充滿了液態(tài)的基質(zhì)。線粒體的內(nèi)膜上和基質(zhì)中含有許多與有氧呼吸有關(guān)的酶。（3）場所：細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體（主要在線粒體）(4)概念:細胞在氧的參與下,通過多種酶的催化作用,把葡萄糖等有機物徹底氧化分解,產(chǎn)生二氧化碳和水，釋放能量，生成大量ATP的過程。

注意：對于絕大多數(shù)生物，有氧呼吸是細胞呼吸的主要形式。整個過程有能量消耗，但總體是合成能量。

新陳代謝的主要場所是細胞質(zhì)基質(zhì)。

原核生物也可進行有氧呼吸，場所可在細胞膜、細胞質(zhì)基質(zhì)。（5）有氧呼吸中元素去向：1.有氧呼吸考點2：細胞呼吸的方式和過程第一階段（細胞質(zhì)基質(zhì)）第二階段（線粒體基質(zhì)）（線粒體內(nèi)膜）C6H12O6酶+4[H]+少量能量

2C3H4O3第三階段+6H2O酶2C3H4O3

6CO2

+

20[H]+

少量能量

酶12H2O+大量能量

24[H]

+

6O2（丙酮酸）

b.H原子的運動軌跡：a.C原子的運動軌跡：c.O原子的運動軌跡：C6H12O62C3H4O36CO

2C6H12O64[H]2C3H4O320[H]12H2OC6H12O62C3H4O3

6CO26O212H2O+6H2O

+6H2OC6H12O6O26H2O12++酶

CO2+6H2O6能量+一三三二二（5）有氧呼吸中元素去向：每階段1.有氧呼吸考點2：細胞呼吸的方式和過程（6）有氧呼吸對生物體的意義（教材93頁思考討論1）：使有機物中的能量逐步轉(zhuǎn)移到ATP中，逐步緩慢釋放能量，保證有機物中的能量得到最充分的利用且有利于維持細胞的相對穩(wěn)定狀態(tài)。（7）與體外有機物燃燒相比，有氧呼吸具有的特點：①有氧呼吸過程溫和②有氧呼吸進行時有機物中的能量經(jīng)過一系列的化學反應(yīng)逐步釋放③有氧呼吸釋放的能量有相當一部分儲存在ATP中.（并非全部）④細胞呼吸過程中釋放的能量，大部分能量以熱能形式散失1.有氧呼吸考點2：細胞呼吸的方式和過程（8）能量轉(zhuǎn)化效率1mol葡萄糖徹底氧化分解，釋放能量2870kJ。其977.28kJ儲存在ATP分子中。a.轉(zhuǎn)化效率=977.28/2870=34%b.產(chǎn)生ATPmol數(shù)=977.28/30.54=32mol（教材93頁思考討論1）其余66%以熱能形式散失2.無氧呼吸(1)概念:是指在沒有氧氣參與的情況下,葡萄糖等有機物經(jīng)過不完全分解,釋放少量能量的過程。

(2)場所:全過程是在細胞質(zhì)基質(zhì)中進行的。

(3)類型及過程考點2：細胞呼吸的方式和過程類型酒精發(fā)酵乳酸發(fā)酵過程第一階段第二階段實例高等動物、乳酸菌、高等植物的某些器官（如馬鈴薯塊莖、甜菜塊根、玉米胚）高等植物被水淹、水果、酵母菌等(4)能量轉(zhuǎn)化①都只在第一階段釋放_____量能量，生成______量ATP；②葡萄糖分子中大部分能量存留在____________中。(5)無氧呼吸的總反應(yīng)式①酒精發(fā)酵：_____________________________________________。②乳酸發(fā)酵：_____________________________________。少少酒精或乳酸2.無氧呼吸儲存在酒精/乳酸中（大部分）葡萄糖中的能量無氧呼吸釋放少量能量熱能散失（大部分）合成ATP化學能（小部分）①無氧呼吸只在第一階段產(chǎn)生能量和[H]。②第一階段產(chǎn)生的[H]用于第二階段還原丙酮酸產(chǎn)生乳酸或酒精和CO2；③人體內(nèi)產(chǎn)生的CO2只能是有氧呼吸的產(chǎn)物，因為人體細胞無氧呼吸的產(chǎn)物是乳酸，無CO2。④不同生物無氧呼吸的產(chǎn)物不同，其直接原因在于催化反應(yīng)的酶不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同。⑤無氧呼吸過程中，葡萄糖中的能量主要儲存在乳酸或酒精中；而徹底氧化分解釋放的能量主要以熱能的形式散失了。

[易錯提醒]

2.無氧呼吸考點2：細胞呼吸的方式和過程3.有氧呼吸和無氧呼吸的比較

比較項目有氧呼吸無氧呼吸不同點條件需要O2、酶不需要O2,需要酶場所細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體基質(zhì)、線粒體內(nèi)膜細胞質(zhì)基質(zhì)產(chǎn)物CO2、H2O酒精和CO2或乳酸能量釋放有機物徹底氧化分解,釋放大量能量有機物氧化分解不徹底,能量釋放較少相同點實質(zhì)細胞內(nèi)的有機物氧化分解,釋放能量

意義①為各項生命活動提供能量②為體內(nèi)其他化合物的合成提供原料

聯(lián)系第一階段相同

,有氧呼吸是在無氧呼吸的基礎(chǔ)上進化來的考點2：細胞呼吸的方式和過程4.細胞呼吸過程中[H]和ATP的來源和去路

來源物質(zhì)去向①

②無氧呼吸:C6H12O6（第一階段）[H]①有氧呼吸:

②無氧呼吸:

①有氧呼吸:三個階段都產(chǎn)生;②無氧呼吸:只在第一階段產(chǎn)生ATP一般用于除光合作用暗反應(yīng)和葉綠體中的物質(zhì)合成外的各項生命活動有氧呼吸:

C6H12O6和H2O與O2結(jié)合生成水還原丙酮酸第一、二階段考點2：細胞呼吸的方式和過程5．有氧呼吸和產(chǎn)生酒精的無氧呼吸各物質(zhì)間的關(guān)系比(以葡萄糖為呼吸底物)(1)有氧呼吸中葡萄糖∶O2∶CO2＝1∶6∶6。(2)產(chǎn)生酒精的無氧呼吸中葡萄糖∶CO2∶酒精＝1∶2∶2。(3)消耗等量的葡萄糖時，產(chǎn)生酒精的無氧呼吸與有氧呼吸產(chǎn)生的CO2摩爾數(shù)之比為1∶3。(4)消耗等量的葡萄糖時，有氧呼吸消耗的O2摩爾數(shù)與有氧呼吸和產(chǎn)生酒精的無氧呼吸產(chǎn)生CO2摩爾數(shù)之和的比為3∶4。考點2：細胞呼吸的方式和過程6．判斷細胞呼吸方式的三大依據(jù)(以葡萄糖為呼吸底物)（與糖類相比，脂肪的含H量高，含O量低，氧化分解時，耗氧多）(以真核生物為例)考點2：細胞呼吸的方式和過程1.細胞呼吸速率的測定：考點3：液滴移動法探究細胞呼吸的方式①實驗裝置②實驗原理組織細胞呼吸作用吸收O2，釋放CO2，CO2被NaOH溶液吸收，使容器內(nèi)氣體壓強減小，刻度管內(nèi)的液滴________。_________________________即表示有氧呼吸速率。左移單位時間內(nèi)液滴左移的體積（測的是氧氣的消耗量）2.液滴移動法探究細胞呼吸的方式：欲確認某生物的細胞呼吸方式，應(yīng)設(shè)置兩套實驗裝置，如圖所示(以發(fā)芽種子為例)。①實驗裝置判斷是否耗氧動→不動→進行有氧呼吸不進行有氧呼吸考點3：液滴移動法探究細胞呼吸的方式Q：裝置一有色液滴不斷向左移動時，______(填“能”或“不能”)說明有氧呼吸速率不斷增強。不能③誤差校正：為防止氣壓、溫度等物理因素引起誤差，應(yīng)設(shè)置對照裝置三，排除微生物以及環(huán)境的影響。裝置三與裝置二相比，不同點是用“煮熟的種子”代替“發(fā)芽種子”，其余均相同。①若選用綠色植物作實驗材料，測定細胞呼吸速率，需將整個裝置進行遮光處理，否則植物的光合作用會干擾呼吸速率的測定。②為防止微生物呼吸對實驗結(jié)果的干擾，應(yīng)將裝置進行

處理，對所測種子進行

處理。滅菌消毒注意：考點3：液滴移動法探究細胞呼吸的方式2.液滴移動法探究細胞呼吸的方式：④結(jié)果與結(jié)論實驗現(xiàn)象結(jié)論裝置一液滴裝置二液滴不動不動不動右移左移右移左移不動左移左移只進行產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸或種子已經(jīng)死亡只進行產(chǎn)生酒精的無氧呼吸進行有氧呼吸和產(chǎn)生酒精的無氧呼吸只進行有氧呼吸或進行有氧呼吸和產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸種子進行有氧呼吸時，底物中除糖類外還含有脂肪考點3：液滴移動法探究細胞呼吸的方式2.液滴移動法探究細胞呼吸的方式：1.(2023·山東日照調(diào)研)某生物興趣小組用實驗裝置在一定條件下測定了萌發(fā)的小麥種子(已消毒)的呼吸速率(僅考慮氧化糖類)，如圖所示。下列有關(guān)說法錯誤的是(

)CA.如果X為無菌水，液滴不移動說明種子只進行了有氧呼吸B.如果X為NaOH溶液，液滴不移動說明種子只進行了無氧呼吸C.如果X為無菌水，液滴向右移動說明種子只進行了無氧呼吸D.如果X為NaOH溶液，液滴向左移動說明種子進行了有氧呼吸不可能是有氧呼吸+產(chǎn)乳酸的無氧呼吸（因為材料為小麥種子）C.可能是產(chǎn)酒精的無氧呼吸；或有氧+產(chǎn)酒精D.添加另一裝置為水：可能有氧+產(chǎn)酒精無氧（右移）；只有氧（不動）；(1)人體肌細胞無氧呼吸產(chǎn)生的乳酸,能在肝臟中再次轉(zhuǎn)化為葡萄糖。(必修1P94