2018年浙科版生物必修1 第3章 第4节 细胞呼吸

第四节 细胞呼吸1．概述需氧呼吸及厌氧呼吸的概念、反应式和反应过程。

(重难点)2．举例说明细胞呼吸在实践中的应用。

3．比较需氧呼吸和厌氧呼吸的异同。

(重点)1．细胞呼吸 (1)概念：细胞内进行的将糖类等有机物分解成无机物或小分子有机物，并且释放出能量的过程。

(2)种类：根据细胞呼吸过程中是否有氧参与，分为需氧呼吸和厌氧呼吸。

需氧呼吸是细胞呼吸的主要方式。

2．需氧呼吸(1)概念：细胞在氧的参与下，通过酶的催化作用，把糖类等有机物彻底氧化分解产生CO 2和H 2O ，同时释放大量能量的过程。

(2)反应式：C 6H 12O 6＋6O 2――→酶6CO 2＋6H 2O ＋能量。

(3)过程(1)过程：划分为两个阶段，第一阶段，进行糖酵解；第二阶段，丙酮酸在不同酶的催化作用下，形成不同的产物。

最常见的产物是乳酸或乙醇和CO 2。

(2)微生物的厌氧呼吸叫发酵发酵类型：乳酸菌、酵母菌等微生物的厌氧呼吸称为发酵，最常见的发酵类型是乳酸发酵和乙醇发酵。

(3)场所：细胞溶胶。

(4)反应式⎩⎪⎨⎪⎧乳酸发酵：C 6H 12O 6＋2ADP ＋2Pi ―→2CH 3CHOHCOOH ＋2ATP 乙醇发酵：C 6H 12O 6＋2ADP ＋2Pi ――→2C 2H 5OH ＋2CO 2＋2ATP[合作探讨]探讨1：分析线粒体与其功能相适应的结构特点有哪些？提示：线粒体内膜向内腔折叠形成嵴，大大增加了内膜表面积，在内膜上和基质中含有许多种与需氧呼吸有关的酶。

探讨2：分析糖类(葡萄糖)为什么必须分解成丙酮酸后才能进行需氧呼吸的第二、三阶段？提示：因为线粒体膜上不含有运输葡萄糖的载体蛋白，葡萄糖不能进入线粒体(或线粒体内没有催化葡萄糖分解的酶)。

探讨3：细胞呼吸过程中能量发生了怎样的变化？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 的高能磷酸键中活跃化学能和热能。

探讨4：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？提示：苹果厌氧呼吸的产物是酒精和CO 2，马铃薯无氧呼吸的产物是乳酸。

探讨5：所有生物厌氧呼吸的产物相同吗？说明理由。

提示：不同。

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。

探讨6：厌氧呼吸为什么产生的能量是少量的？提示：因为厌氧呼吸生成的乳酸或酒精中储存大部分能量。

[思维升华]1．需氧呼吸和厌氧呼吸的过程(如图)其中①、④为厌氧呼吸的第一、二阶段；①、②、③分别为需氧呼吸的第一、二、三阶段。

2．需氧呼吸和厌氧呼吸的比较(1)依据O 2吸收量和CO 2释放量判断①不消耗O 2，释放CO 2―→只进行厌氧呼吸；②O 2吸收量＝CO 2释放量―→只进行需氧呼吸；③O 2吸收量<CO 2释放量―→两种呼吸方式同时进行，且多余CO 2来自厌氧呼吸。

(2)依据乙醇和CO2生成量判断①乙醇量＝CO2量―→只进行厌氧呼吸；②乙醇量<CO2量→两种呼吸方式同时进行，且多余CO2来自需氧呼吸。

1．下列有关需氧呼吸的叙述，错误的是()A．在线粒体中葡萄糖被分解为CO2和H2OB．在柠檬酸循环过程中有少量ATP生成C．电子传递发生在线粒体内膜上D．与柠檬酸循环有关的酶分布在线粒体的嵴上和基质中【解析】在线粒体中丙酮酸被分解为CO2和H2O，A错误；柠檬酸循环过程中有关的酶分布在线粒体的嵴上和基质中，有少量ATP生成，电子传递发生在线粒体内膜上，B、C、D正确。

【答案】 A2．需氧呼吸与厌氧呼吸的相同点是()①都在线粒体中进行②都需要酶③都需要氧④都产生ATP⑤都经过生成丙酮酸的反应A．①②⑤B．②③④C．②③⑤D．②④⑤【解析】本题考查需氧呼吸和厌氧呼吸的异同点。

需氧呼吸和厌氧呼吸都需要酶的催化；需氧呼吸与厌氧呼吸的第一阶段都是在细胞溶胶中进行的，且都产生丙酮酸；需氧呼吸、厌氧呼吸的实质相同，都是分解有机物、释放能量、形成ATP的过程。

【答案】 D3．将酵母菌研磨成匀浆，离心后得上清液(细胞质溶液)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、丙三个试管中，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()【导学号：36500080】A．甲试管中最终产物为CO2和H2OB．乙试管中不发生反应C．丙试管中有大量的ATP产生D．丙试管中无CO2产生【解析】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。

三只试管中都装入葡萄糖，在厌氧条件下，甲试管能够完成厌氧呼吸的整个过程，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的厌氧呼吸过程。

【答案】 B1．温度：通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸强度。

2．O2浓度(1)对需氧呼吸的影响：在一定范围内，随着O2浓度增加，需氧呼吸强度也增加，但由于呼吸酶活性和呼吸底物浓度的限制，O2浓度增加到一定程度，需氧呼吸强度不再增加。

(2)对厌氧呼吸的影响：随着O2浓度的增加，厌氧呼吸受到的抑制作用加强。

3．CO2浓度：CO2是需氧呼吸和产酒精厌氧呼吸的产物，当CO2浓度过高时会抑制细胞呼吸。

4．水分：水为细胞呼吸提供反应环境，一定范围内随水含量的增加细胞呼吸加强。

[合作探讨]探讨1：请从无机盐离子的吸收方面分析，为什么农作物要及时松土？稻田长期不排水幼根为什么会变黑、腐烂？提示：①松土可增大土壤透气量，促进根需氧呼吸，为吸收无机盐离子提供能量。

②水淹会使植物根部细胞进行厌氧呼吸，产生的酒精会毒害细胞。

探讨2：种子、水果和蔬菜在储存时仍进行细胞呼吸。

从影响细胞呼吸的因素方面考虑，应如何保存种子、水果和蔬菜？提示：种子：低温、低氧、干燥保存。

水果和蔬菜：零上低温、低氧、一定湿度条件下保存。

探讨3：为什么水果、地瓜在密封的地窖中贮存很长时间而不变质？刚打开的密封的地窖不能进，这是为什么？提示：密封的地窖氧气被消耗，CO 2浓度很高，高浓度的CO 2抑制了水果、地瓜的细胞呼吸。

刚打开的地窖由于缺少O 2不能进。

[思维升华]影响细胞呼吸的主要外界因素及应用1．温度(1)影响(如图)：细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响酶的活性而影响细胞呼吸速率。

细胞呼吸的最适温度一般在25～35 ℃之间。

(2)应用⎩⎨⎧①低温储存食品②大棚栽培在夜间和阴天适当降温③温水和面发得快2．氧气(1)影响(如图)：O 2是需氧呼吸所必需的，且O 2对厌氧呼吸过程有抑制作用。

①O 2浓度＝0时，只进行厌氧呼吸。

②0<O 2浓度<10%时，同时进行需氧呼吸和厌氧呼吸。

③O 2浓度≥10%时，只进行需氧呼吸。

④O 2浓度＝5%时，有机物消耗最少。

(2)应用⎩⎨⎧①中耕松土促进植物根部需氧呼吸②无氧发酵过程需要严格控制厌氧环境③低氧仓储粮食、水果和蔬菜3．水分(1)影响⎩⎨⎧①水作为需氧呼吸的反应物可直接参与反应②水作为生物化学反应的介质影响反应的进行③在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的 增加而加快，随含水量的减少而减慢(2)应用⎩⎨⎧①粮食在入仓前要进行晾晒处理②干种子萌发前进行浸泡处理4．CO 2(1)影响：CO 2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行。

如图：(2)应用：适当增加CO 2浓度，有利于水果和蔬菜的保鲜。

1．我国加入WTO ，提高产品的竞争力是当务之急，其中，延长保鲜期是让产品在竞争中取胜的条件之一。

为了延长水果、蔬菜的保鲜期，可采取如下措施( )A ．充入O 2，温度为5 ℃B ．充入O 2，温度为20 ℃C ．充入N 2，温度为5 ℃D ．充入N 2，温度为20 ℃【解析】 生产中延长水果、蔬菜的保鲜期，实质上是降低其需氧呼吸速率，减少有机物的消耗，因此可采用充入N 2，抑制需氧呼吸，控制0 ℃以上低温，降低酶的活性，从而使细胞呼吸速率减慢。

【答案】 C2．如图是外界条件对植物细胞呼吸速率的影响曲线图。

请据图分析说明。

甲 乙(1)从甲图中可知，细胞呼吸最旺盛时的温度在______点。

AB段说明：在一定温度范围内，随着温度升高，细胞呼吸________。

温度的变化主要是影响________的活性。

(2)乙图中曲线Ⅰ表示________呼吸类型。

如果曲线Ⅱ描述的是水稻根细胞的呼吸，那么在DE段根细胞内积累的物质是________。

曲线Ⅱ表示的生理过程所利用的有机物主要是________。

【解析】分析甲图可知，B点反应速率最快，AB段上升，BC段下降。

温度主要是通过影响酶活性来影响反应速率。

分析乙图可知，Ⅰ曲线随着O2浓度升高，呼吸速率下降，应为厌氧呼吸；Ⅱ曲线随O2浓度的升高而升高，是需氧呼吸。

【答案】(1)B加快酶(2)厌氧酒精葡萄糖1．下列关于人体细胞厌氧呼吸的叙述，错误的是()【导学号：36500081】A．厌氧呼吸全过程在细胞溶胶中进行B．产生的乳酸被运至肝脏后可再生成葡萄糖C．产生的CO2会刺激神经末梢使人产生酸痛感D．细胞进行厌氧呼吸是一种克服暂时缺氧的应急措施【解析】厌氧呼吸的两个阶段均在细胞溶胶中进行，A正确；厌氧呼吸产生的乳酸被运至肝脏后可再生为葡萄糖，B正确；产生的乳酸会刺激神经末梢使人产生酸痛感，C错误；厌氧呼吸只能利用葡萄糖中的一小部分能量，而乳酸再转变成葡萄糖又要消耗能量，因此，人体进行厌氧呼吸是一种克服暂时缺氧的应急措施，D正确。

【答案】 C2．下列细胞中，其厌氧呼吸过程会以乳酸为主要产物的是()A．密闭塑料袋中苹果的细胞B．用于制作酒精的酵母菌C．剧烈奔跑时的马骨骼肌细胞D．浇水过多的青菜根部细胞【解析】 苹果厌氧呼吸产物是酒精和二氧化碳；A 错误。

酵母菌厌氧呼吸产物是酒精和二氧化碳；B 错误。

动物细胞厌氧呼吸产物是乳酸；C 正确。

浇水过多的青菜根部细胞厌氧呼吸产物主要是酒精和二氧化碳；D 错误。

【答案】 C3．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，根进行厌氧呼吸产生酒精，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【解析】 土壤长期被水淹，导致土壤中缺少氧气，根进行厌氧呼吸，由于根的厌氧呼吸会产生酒精，对细胞有毒害作用而导致烂根，C 正确。

【答案】 C4．如图是酵母菌细胞需氧呼吸过程的图解。

请根据图回答下列问题。

(1)图中②③所代表的物质分别是________、________。

(2)依次写出图中④、⑤、⑥所代表的能量多少：________(选填“少量”或“大量”)。

(3)如果氧气供应不足，其产物是________，反应的场所是________，该反应可以写成：________________。