2020-2021学年第3节 细胞呼吸的原理和应用第2课时导学案

第2课时　无氧呼吸、细胞呼吸原理的应用

一、无氧呼吸

1．场所：细胞质基质。

2．类型和过程

3．概念

(1)物质变化：有机物氧化分解，生成二氧化碳或其他产物。

(2)能量变化：释放出能量并生成少量ATP。

二、细胞呼吸原理的应用

1．有氧呼吸原理的应用

(1)利用淀粉、醋酸杆菌或谷氨酸棒状杆菌可以生产食醋或味精。

(2)提倡慢跑等有氧运动使细胞进行有氧呼吸，避免肌细胞产生大量乳酸。

(3)及时松土有利于根系生长。

(4)稻田定期排水有利于根系有氧呼吸，防止幼根变黑、腐烂。

2．无氧呼吸原理的应用

(1)利用粮食通过酵母菌发酵可以生产各种酒。

(2)包扎伤口应选用透气的敷料。

(3)破伤风芽孢杆菌可通过无氧呼吸进行大量繁殖，皮肤破损较深时，需清理伤口并注射破伤风抗毒血清等。

判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)

1．无氧呼吸发生的场所是细胞质基质。 (　　)

2．不同生物无氧呼吸的产物相同。                 (　　)

3．无氧呼吸两个阶段都可以产生ATP。 (　　)

4．无氧呼吸产物中只有酒精或乳酸。 (　　)

5．葡萄糖经无氧呼吸后释放的能量大部分以热能的形式散失。                             (　　)

6．储存蔬菜、水果时应隔绝O2，以减弱细胞呼吸。 (　　)

提示：1．√

2．×　不同生物无氧呼吸的产物不一定相同，如酵母菌无氧呼吸的产物为酒精和二氧化碳，乳酸菌无氧呼吸的产物是乳酸。

3．×　无氧呼吸只在第一阶段产生ATP。

4．×　无氧呼吸的产物是乳酸或酒精和二氧化碳。

5．√

6．×　若隔绝O2，细胞无氧呼吸会加强，不利于蔬菜、水果的储存，而应低氧储存。

　无氧呼吸

1．无氧呼吸过程

2．有氧呼吸与无氧呼吸的比较

1．细胞呼吸过程中能量发生了怎样的变化？为什么无氧呼吸产生的能量是少量的？

提示：细胞呼吸过程中储存在有机物中的稳定化学能，转变成储存在ATP中特殊的化学键的活跃化学能和热能。无氧呼吸产生的能量少是因为无氧呼吸生成的乳酸或酒精中储存大部分能量。

2．在通风条件不好的环境中储藏的苹果会有酒味散发，而马铃薯储藏久了却不会有酒味产生，请分析其中的原因。为什么会产生这种差异？

提示：苹果无氧呼吸的产物是酒精和CO2，马铃薯无氧呼吸的产物是乳酸。因为不同生物细胞所具有的酶不同，导致反应途径不同，产物也不同。

1．细胞内葡萄糖分解代谢过程如图所示，下列叙述正确的是(　　)

A．酵母菌细胞质基质中可进行①和②过程

B．剧烈运动时骨骼肌细胞中进行①和④过程

C．乳酸菌细胞进行①和③过程中均产生[H]

D．①过程是各类细胞分解葡萄糖的共同途径

D　[②过程在线粒体中进行，A项错误；剧烈运动时骨骼肌细胞中有氧呼吸(①②)和无氧呼吸(①③)同时进行，进行①②③，B项错误；乳酸菌细胞进行③过程不产生[H]，C项错误；各类细胞的有氧呼吸和无氧呼吸共同进行①过程，D项正确。]

2．在混有酵母菌的葡萄糖溶液内，分别通入不同浓度的氧气时，其产生的C2H5OH和CO2的量如下表所示，分析表中数据，相关叙述正确的是(　　)

A．a浓度时，酵母菌有氧呼吸速率等于无氧呼吸速率

B．b浓度时，单位时间内酵母菌有氧呼吸消耗的葡萄糖比无氧呼吸消耗的多

C．c浓度时，单位时间内有50%的葡萄糖用于酵母菌的酒精发酵

D．d浓度时，酵母菌只进行有氧呼吸不进行无氧呼吸

D　[a浓度时，酵母菌只进行无氧呼吸，A错误；b浓度时，6.5 mol CO2由无氧呼吸产生，6 mol CO2由有氧呼吸产生，故有3.25 mol葡萄糖用于无氧呼吸，有1 mol葡萄糖用于有氧呼吸，可见单位时间内酵母菌有氧呼吸消耗的葡萄糖少于无氧呼吸，B错误；c浓度时，6 mol CO2由无氧呼吸产生，9 mol CO2由有氧呼吸产生，故有3 mol葡萄糖用于无氧呼吸，有1.5 mol葡萄糖用于有氧呼吸，所以用于酒精发酵的葡萄糖占，C错误；d浓度时，没有酒精产生，说明酵母菌只进行有氧呼吸，D正确。]

细胞呼吸反应式中各物质间的关系比(以葡萄糖为呼吸底物)

(1)有氧呼吸时：C6H12O6∶O2∶CO2＝1∶6∶6。

(2)无氧呼吸时：C6H12O6∶CO2∶酒精＝1∶2∶2或葡萄糖∶乳酸＝1∶2。

(3)消耗等量的C6H12O6时，无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2摩尔数之比为1∶3。

(4)消耗等量的C6H12O6时，有氧呼吸消耗的O2摩尔数与有氧呼吸和无氧呼吸产生CO2摩尔数之和的比为3∶4。

　影响细胞呼吸的因素及其应用

1．影响细胞呼吸的内因——遗传因素

遗传物质的不同决定酶的种类和数量不同，进而影响细胞呼吸的类型、速率等。

(1)生物的细胞呼吸类型

①需氧型生物——需在氧气充足的条件下才能正常生活，如人、绝大多数动植物。

②厌氧型生物——需在无氧条件下才能正常生活，有氧时呼吸作用会受到抑制，甚至不能生长，如乳酸菌、破伤风杆菌。

③兼性厌氧型生物——在有氧条件下进行有氧呼吸，在无氧条件下进行无氧呼吸，如酵母菌。

(2)不同种、不同生长发育时期或不同组织器官，细胞呼吸速率有差异(以植物为例)

①不同种类植物的细胞呼吸速率不同，一般旱生植物小于水生植物，阳生植物大于阴生植物。

②同一植物在不同生长发育时期呼吸速率不同，如幼苗期、开花期呼吸速率升高，成熟期呼吸速率下降。

③同一植物的不同组织器官呼吸速率不同，一般生殖器官大于营养器官。

2．影响细胞呼吸的外因——环境因素

O2浓度对细胞呼吸的影响

3．(2020·石家庄高一检测)甲、乙两图描述的是环境因素与呼吸作用间的关系，下列叙述错误的是(　　)

甲　　　　　　　乙

A．图甲中的变量①可表示在一定呼吸强度范围内细胞中的含水量

B．图甲中的变量①可表示O2浓度，无氧条件下呼吸速率最低，适合储藏

C．图乙中的变量②可表示温度，大棚种植时夜间适当降温，有利于增产

D．图乙中的变量②可表示pH，pH过高会抑制细胞呼吸

B　[图甲呼吸速率随着变量①的升高而升高，则变量①可以表示在一定呼吸强度范围内细胞中的含水量，A正确；图甲呼吸速率随着变量①的升高而升高，但影响呼吸作用的因素除了O2之外，还有酶的数量等，所以曲线不能一直增加，且无氧条件下呼吸速率不是最低，适合储藏时应是有机物消耗最少时，即低氧浓度下，B错误；图乙呼吸速率随着变量②的升高而先升高后下降，温度和pH可以影响呼吸酶的活性，所以该图可以表示呼吸速率与温度或pH之间的关系，大棚种植时夜间适当降温，减弱呼吸作用，减少有机物消耗，有利于增产，C、D正确。]

(1)O2浓度对细胞呼吸和有氧呼吸的影响不同：O2浓度对细胞呼吸的影响曲线是先降低后增加最后平稳，而对有氧呼吸的影响曲线是先增加后平稳。

(2)蔬菜保鲜不能通过降低含水量实现：水果蔬菜保鲜储存时，不能通过降低含水量延长保存，因为缺水会造成水果蔬菜的萎蔫。

通过对材料的分析知，无氧呼吸积累的乳酸会使肌肉酸痛，因此提倡有氧运动。由此形成社会责任和科学思维的学科素养。

(1)试从细胞呼吸角度分析提倡慢跑等有氧运动的原因。(生命观念)

提示：有氧运动能避免因供氧不足进行无氧呼吸产生大量乳酸。乳酸大量积累会使肌肉酸胀无力。

(2)请从有氧呼吸和无氧呼吸的产物及释放能量多少的角度分析原因？(科学思维)

提示：有氧呼吸的产物是CO2和H2O，对于机体的影响较小，且有机物中的能量全部释放。而无氧呼吸的产物中的乳酸对机体不利，且有机物中的能量仅释放一部分。

[课堂小结]

1．如图表示细胞呼吸过程中葡萄糖分解的三个途径，有关说法正确的是(　　)

A．催化过程②③④的酶均分布于细胞质基质

B．过程①②③④中均有ATP生成

C．过程①②③均能发生在酵母细胞中

D．过程③中的二氧化碳产生于线粒体内膜上

C　[③为有氧呼吸的第二、三阶段，发生于线粒体中，催化过程③的酶分布于线粒体基质和线粒体内膜上，A选项错误；有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段，有氧呼吸的第二、三阶段都会产生ATP，无氧呼吸第二阶段没有ATP的生成，故过程①③中均有ATP生成，过程②④中没有ATP生成，B选项错误；酵母菌为兼性厌氧菌，既能进行有氧呼吸，也能进行酒精发酵，故过程①②③均能发生在酵母细胞中，C选项正确；过程③中的CO2是有氧呼吸第二阶段的产物，产生于线粒体基质中，D选项错误。]

2．将酵母菌研磨成匀浆，离心后得上清液(细胞质基质)和沉淀物(含线粒体)，把等量的上清液、沉淀物和未曾离心的匀浆分别放入甲、乙、丙三支试管中，各加入等量葡萄糖溶液，然后置于隔绝空气的条件下。下列叙述正确的是(　　)

A．甲试管中的最终产物为CO2和H2O

B．乙试管中不发生反应

C．丙试管中有大量的ATP产生

D．丙试管中没有CO2产生

B　[根据题目中对酵母菌的处理，甲试管中装入的是细胞质基质，乙试管中装入的是线粒体，丙试管中装入的是未曾离心的酵母菌匀浆。三支试管中都装入葡萄糖，在无氧条件下，甲试管能够完成无氧呼吸的整个过程，产生酒精和CO2，释放出少量的能量；乙试管不发生反应；丙试管中能够完成整个无氧呼吸过程。]

3．有些作物的种子入库前需要经过风干处理。与风干前相比，下列说法错误的是(　　)

A．风干种子中有机物的消耗减慢

B．风干种子上微生物不易生长繁殖

C．风干种子中细胞呼吸作用的强度高

D．风干种子中结合水与自由水的比值大

C　[风干种子中自由水含量减少，细胞呼吸强度降低，有机物消耗减慢，A项正确、C项错误；风干种子中自由水含量减少，其上微生物不易生长繁殖，B项正确；风干种子中自由水含量减少，结合水与自由水的比值较风干前大，D项正确。]

4．雨水过多时，农作物发生烂根现象的原因是(　　)

A．土壤中有毒物质溶解到水中，使根遭到毒害

B．土壤中水分充足，微生物繁殖而引起烂根

C．土壤中缺乏氧气，根进行无氧呼吸产生酒精，对根细胞有毒害作用

D．土壤因水涝温度低，使根受到低温损害

C　[土壤长期被水淹，导致土壤中缺少氧气，根进行无氧呼吸，由于根的无氧呼吸会产生酒精，对细胞有毒害作用而导致烂根，C正确。]

5．生物体内葡萄糖分解代谢过程如下图所示，请据图回答下列问题：

(1)图中A是__________，其产生的部位是__________。

(2)反应①②③④中，必须在有氧条件下进行的是__________，可在人体细胞中进行的是__________。

(3)苹果贮藏久了会有酒味，其原因是发生了图中__________过程；而马铃薯块茎贮藏久了，却没有酒味，原因是马铃薯块茎在无氧条件下进行了图中__________过程。

(4)粮食贮藏过程中有时会发生粮堆湿度增大现象，这是因为

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[答案]　(1)丙酮酸和[H]　细胞质基质　(2)②　①②④　(3)①③　①④　(4)种子在有氧呼吸过程中产生了水