2024届高考生物一轮复习第3单元第8课细胞呼吸的原理和应用学案

这是一份2024届高考生物一轮复习第3单元第8课细胞呼吸的原理和应用学案，共31页。
第8课　细胞呼吸的原理和应用
►学业质量水平要求◄
1．通过归纳和概括，阐明有氧呼吸和无氧呼吸的概念。尝试构建有氧呼吸过程的模型，说出细胞呼吸过程中物质和能量的变化，形成物质和能量观。(生命观念、科学思维)
2．学会探究酵母菌细胞呼吸方式的方法。(科学探究)
3．根据细胞呼吸原理，指导生产和生活。(社会责任)

考点一　(探究·实践)探究酵母菌细胞呼吸的方式

1．实验原理

2．实验设计思路——对比实验

3．实验步骤
(1)配制酵母菌培养液(酵母菌＋葡萄糖溶液)。
(2)检测CO2的产生，装置如图所示：

(3)检测酒精的产生：自A、B中各取2 mL酵母菌培养液的滤液，分别注入编号为1、2的两支试管中→分别滴加0.5 mL 溶有0.1 g重铬酸钾的浓硫酸溶液→振荡并观察溶液的颜色变化。
4．实验现象
条件
澄清石灰水的变化/出现变化的时间
重铬酸钾—浓硫酸溶液
甲组(有氧)
变浑浊/快
无变化
乙组(无氧)
变浑浊/慢
出现灰绿色
5．实验结论
(1)酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。
(2)酵母菌在有氧条件下进行细胞呼吸产生CO2多而快，在无氧条件下进行细胞呼吸产生酒精和CO2。

1．检测酵母菌培养过程中是否产生CO2，可判断其呼吸方式。 (×)
2．检测CO2的产生除澄清石灰水外，还可以用溴麝香草酚蓝溶液检测。 (√)
3．在探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中可依据澄清石灰水的浑浊程度判断细胞呼吸的方式。 (√)
4．在探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中可直接向酵母菌培养液中添加酸性的重铬酸钾溶液检测酒精。 (×)
5．对比实验一般是两个或两个以上的实验组与对照组相对比。 (×)

1．探究细胞呼吸方式材料的选择和处理
实验所用的葡萄糖溶液在使用前需煮沸，目的是灭菌，排除其他微生物的呼吸作用对实验结果造成的干扰。
2．无关变量控制
(1)通入A瓶的空气中不能含有CO2，以保证第三个锥形瓶中的澄清石灰水变浑浊是由酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。
(2)B瓶应封口放置一段时间，待酵母菌将B瓶中的氧气消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保通入澄清石灰水中的CO2是由酵母菌无氧呼吸产生的。

1．秸秆的纤维素经酶水解后可作为生产生物燃料乙醇的原料。生物兴趣小组利用自制的纤维素水解液(含5%葡萄糖)培养酵母菌并探究其细胞呼吸(如图)。下列叙述正确的是(　　)

A．培养开始时向甲瓶中加入重铬酸钾以便检测乙醇生成
B．乙瓶的溶液由蓝色变成红色，表明酵母菌已产生了CO2
C．选用酵母菌作为实验材料是因为其为厌氧型生物
D．实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量
D　解析：检测乙醇生成，应取甲瓶中的滤液2 mL注入试管中，再向试管中加入0.5 mL溶有0.1 g重铬酸钾的浓硫酸溶液，使它们混合均匀，观察试管中溶液颜色的变化，A错误；CO2可以使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，因此乙瓶的溶液不会变成红色，B错误；选用酵母菌作为实验材料是因为其为兼性厌氧型生物，C错误；乙醇最大产量与甲瓶中葡萄糖的量有关，由于甲瓶中葡萄糖的量是一定的，因此实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量，D正确。
2．(2021·全国卷Ⅱ)某同学将酵母菌接种在马铃薯培养液中进行实验，不可能得到的结果是(　　)
A．该菌在有氧条件下能够繁殖
B．该菌在无氧呼吸的过程中无丙酮酸产生
C．该菌在无氧条件下能够产生乙醇
D．该菌在有氧和无氧条件下都能产生CO2
B　解析：酵母菌在有氧条件下产生的能量多、增殖速度快，A不符合题意；酵母菌无氧呼吸在细胞质基质中进行，无氧呼吸第一阶段产生丙酮酸、[H]，并释放少量的能量，第二阶段丙酮酸被[H]还原成乙醇，并生成CO2，B符合题意，C不符合题意；酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都在第二阶段生成CO2，D不符合题意。
考点二　细胞呼吸的方式与过程

1．有氧呼吸
(1)概念：细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。
(2)过程：

(3)写出有氧呼吸总反应式(标出氧元素的来源与去向)：
2．无氧呼吸
(1)概念：在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程。
(2)反应式：
①C6H12O6___酶___2C3H6O3(乳酸)＋少量能量(如乳酸菌)。
②C6H12O6___酶___2C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量(如酵母菌)。
(3)场所：细胞质基质。
(4)实例：动物骨骼肌的肌细胞及植物中马铃薯块茎等的细胞进行乳酸发酵；大部分植物细胞进行酒精发酵。
3．细胞呼吸的概念和意义
(1)概念：有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放能量并生成ATP的过程。
(2)意义：
①能为生物体提供能量。
②生物体代谢的枢纽。蛋白质、糖类和脂质的代谢，都可以通过细胞呼吸过程联系起来。

1．有氧呼吸第二、三阶段所需的酶都分布在线粒体内膜的嵴上。 (×)
2．细胞呼吸过程中产生的[H]是还原型辅酶Ⅰ的简化表示方法。 (√)
3．有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水。 (×)
4．无氧呼吸只在第一阶段释放少量的能量，生成少量的ATP。 (√)
5．人体肌细胞无氧呼吸产生的乳酸，能在肝脏中再次转化为葡萄糖。 (√)
【教材细节命题】
1．(必修1 P92图5-8)线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，其在结构上与功能相适应的特点有线粒体具有内、外两层膜，内膜向内折叠形成嵴，扩大了内膜的表面积。线粒体内膜和基质中含有许多与有氧呼吸有关的酶。
2．(必修1 P93正文、“思考·讨论”)呼吸作用和有机物的燃烧都是分解有机物、释放能量的过程，不同的是有氧呼吸是在温和的条件下进行的；有机物中的能量是逐步释放的；有一部分能量储存在ATP中，这种方式保证了有机物中的能量得到最充分的利用，有利于维持细胞的相对稳定状态。

1．有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解

2．细胞呼吸中[H]和ATP的来源与去路
项目
来源
去路
[H]
有氧呼吸：C6H12O6和H2O；
无氧呼吸：C6H12O6
有氧呼吸：与O2结合生成H2O；
无氧呼吸：还原丙酮酸
ATP
有氧呼吸：三个阶段都产生；
无氧呼吸：只在第一阶段产生
用于各项生命活动
3．细胞呼吸中能量的释放与去向

4．细胞呼吸过程中有关物质参与的阶段及场所总结
(1)水：生成于有氧呼吸第三阶段，产生的场所为线粒体内膜；以反应物参与有氧呼吸第二阶段，反应的场所为线粒体基质。而无氧呼吸中不存在水的生成与消耗。
(2)CO2：在有氧呼吸的第二阶段、线粒体基质中产生，或者在无氧呼吸的第二阶段、细胞质基质中产生。动植物细胞内均可产生CO2。
(3)酒精或乳酸：在无氧呼吸的第二阶段、细胞质基质中产生。
(4)葡萄糖：只以反应物的形式参与有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段，反应的场所为细胞质基质。
(5)丙酮酸：作为中间产物，在有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段产生，产生的场所为细胞质基质；以反应物的形式参与有氧呼吸第二阶段和无氧呼吸第二阶段，前者反应的场所为线粒体基质，后者反应的场所为细胞质基质。
(6)O2：只以反应物的形式参与有氧呼吸的第三阶段，反应的场所为线粒体内膜。
5．细胞呼吸反应式中各物质量的比例关系(以葡萄糖为呼吸底物)
(1)反应式。
①有氧呼吸：C6H12O6＋6H2O＋6O2 酶 6CO2＋12H2O＋大量能量。
②无氧呼吸：C6H12O6 酶 2C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量；
C6H12O6 酶 2C3H6O3(乳酸)＋少量能量。
(2)相关物质间量的比例关系。
①有氧呼吸中，C6H12O6∶O2∶CO2＝1∶6∶6。
②无氧呼吸中，C6H12O6∶CO2∶C2H5OH＝1∶2∶2或C6H12O6∶C3H6O3＝1∶2。
③产生等量的CO2时消耗的葡萄糖的物质的量为无氧呼吸∶有氧呼吸＝3∶1。

考向1| 有氧呼吸和无氧呼吸过程分析
1．(2019·全国卷Ⅱ)马铃薯块茎储藏不当会出现酸味，这种现象与马铃薯块茎细胞的无氧呼吸有关。下列叙述正确的是(　　)
A．马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物是乳酸和葡萄糖
B．马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生的乳酸是由丙酮酸转化而来
C．马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸的过程不能生成ATP
D．马铃薯块茎储藏库中氧气浓度的升高会增加酸味的产生
B　解析：马铃薯块茎无氧呼吸的产物是乳酸，无葡萄糖，A错误；马铃薯块茎细胞无氧呼吸的第一阶段，葡萄糖被分解成丙酮酸，丙酮酸在第二阶段转化成乳酸，B正确；马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸的过程是无氧呼吸的第一阶段，会生成少量ATP，C错误；马铃薯块茎储存时，氧气浓度增加会抑制其无氧呼吸，酸味会减少，D错误。
2．(2023·广东东莞模拟)人线粒体呼吸链受损可导致代谢物X的积累，由此引发多种疾病。动物实验发现，给呼吸链受损小鼠注射适量的酶A和酶B溶液，可发生下图所示的代谢反应，从而降低线粒体呼吸链受损导致的危害。据图分析，以下说法错误的是(　　)

A．过程②，发生在细胞质基质，释放少量的能量，产生少量的ATP
B．呼吸链受损会导致有氧呼吸异常，代谢物X是乳酸
C．过程④将代谢物X消耗，避免代谢产物的积累
D．过程⑤中酶B为过氧化氢酶，催化H2O2分解，避免H2O2对细胞的毒害
A　解析：过程②表示无氧呼吸的第二阶段，发生在小鼠细胞中，丙酮酸分解只能产生乳酸，此过程并不能产生ATP，A错误，B正确；代谢物X为乳酸，过程④可以将其分解，避免了乳酸的大量积累，维持细胞内pH的稳定，C正确；酶B可以使H2O2分解为H2O和O2，所以为过氧化氢酶，催化使H2O2的分解，避免H2O2对细胞的毒害，D正确。
考向2| 有氧呼吸和无氧呼吸的判断
3．(2022·山东枣庄模拟)葡萄糖和脂肪是细胞呼吸常用的物质，葡萄糖中的氧含量远多于脂肪，科学研究中常用RQ(释放的CO2体积/消耗的O2体积)来推测生物的呼吸方式和用于呼吸的能源物质。下列叙述错误的是(　　)
A．水淹时植物根细胞的RQ>1，该植物根细胞呼吸的产物可能有酒精
B．若测得酵母菌在葡萄糖培养液中的RQ＝1，说明进行的是有氧呼吸
C．若测得某植物种子在萌发初期的RQ1，A正确；酵母菌既可以进行有氧呼吸，又可以进行产生酒精和CO2的无氧呼吸，若在葡萄糖培养液中RQ＝1，说明消耗的O2量与产生的CO2量一样多，则酵母菌进行的是有氧呼吸，B正确；由于相同质量的脂肪氧化分解时，消耗的O2量大于产生的CO2量，若呼吸底物为葡萄糖，则有氧呼吸消耗的O2量和产生的CO2量一样多，所以若测得某植物种子在萌发初期的RQ