资料简介
第9讲 细胞呼吸课 标 展 示 素 养 链 接
1.说明生物通过细胞
呼吸将储存在有机分
子中的能量转化为生
命活动可以利用的能
量。
2.探究酵母菌的呼吸
方式。
1.生命观念——物质与能量观:细胞呼吸是有机
物氧化分解、释放能量的过程。
2.科学思维——分类与比较:比较有氧呼吸和无
氧呼吸的场所和过程的不同。
3.科学探究——实验设计与结果分析:探究有氧
和无氧条件下酵母菌细胞呼吸的方式。
4.社会责任——社会应用:细胞呼吸的原理在生
产和生活中的应用。考点一 细胞呼吸的类型和过程
考点二 影响细胞呼吸的因素及其应用
考点三 实验:探究酵母菌细胞呼吸的方式
及呼吸类型、速率的测定方法细胞内
+ 糖 类
+ 水 CO2 能 量
呼吸作用(本质)
高等动物的呼吸现象和呼吸作用
O2 O2
呼吸(现象)
呼吸器官 血液循环
血液循环呼吸器官
气体运输
+CO2有机物在__________的催化下,在温和的条件下氧化分解,能量逐步
释放出来,没有出现剧烈的发光、发热现象。
一、细胞呼吸的概念
是指有机物在细胞内经过一系列的____________,生成二氧化碳或
其他产物,释放出能量并生成_______的过程。
氧化分解
ATP
考点一 细胞呼吸的类型和过程
二、细胞呼吸的本质:
种类:________________。
酶
氧化分解
有氧呼吸和无氧呼吸
三、细胞呼吸的特点:
__________有机物释放能量。
四、细胞呼吸的意义:
1)为生命活动提供能量。主要用于热能散失和维持体温恒定;储存
于ATP中,水解后释放能量用于细胞分裂、矿物质吸收等生命活动。
2)为体内其他化合物合成提供原料。如丙酮酸,可以通过氨基酸转
换作用合成丙氨酸,也可以在肝脏中合成肝糖元或者葡萄糖等有氧呼吸是指细胞在 的参与下,通过多种酶的催化作用,
把葡萄糖等有机物 ,产生二氧化碳和水,释放
能量,生成 的过程。
考点一 细胞呼吸的类型和过程
一.有氧呼吸
1.概念:
氧
彻底氧化分解
大量ATP
有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式,其主要场所是 ,还有
。
有氧呼吸分为三个阶段,每个阶段都有相应的酶催化。
线粒体
细胞质基质
2. 场所:2ATP
热
线粒体
细胞质基质
第一阶段:葡萄糖的初步分解
(1)场所:
C6H12O6
酶 + 4[H] + 能量(少量)2C3H4O3
2丙酮酸
酶
葡萄糖
4[H] 能
①
(2)物质变化:
(3)能量: 少量(2molATP)
细胞质基质2丙酮酸
酶
葡萄糖
4[H] 能 2ATP
热
线粒体
细胞质基质
②
酶 6CO2 + 20[H]+能量(少量)2C3H4O3 + 6H2O
20[H
]
6H2O
6CO2
酶
能
2ATP
热
第二阶段:丙酮酸彻底分解
(1)场所:
①
(2)物质变化:
(3)能量: 少量(2molATP)
线粒体基质2丙酮酸
酶
葡萄糖
4[H] 能 2ATP
热
线粒体
细胞质基质
6CO2
② 6H2O
酶
能
2ATP
热
③
酶 12H2O + 能量(大量)24[H] + 6O2
20[H
]
12H2O
6O2
酶
能
热
34ATP
第三阶段:氧的参与
①
(1)场所:
(2)物质变化:
(3)能量: 大量(34molATP)
线粒体内膜有
氧
呼
吸
的
过
程
图
解有氧呼吸过程的具体反应
第一阶段:
C6H12O6
丙酮酸 C3H4O3
第二阶段:
2丙酮酸 + 6H2O
酶
第三阶段:
24[H] + 6O2
2丙酮酸 + 4[H] + 能量
6CO2 + 20[H] + 能量酶
12H2O + 能量酶 (大量)
C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 6CO2 + 12H2O + 能量酶
总反应式:
一部分的能量以热能形式散失(约60%);另一部分转移到
ATP中(约40%)。注 :这里的[H]是一种十分简化的表示方式。这一过程实
际上是辅酶Ⅰ(NAD+)转化为还原型辅酶Ⅰ(NADH),
[H]作为一种活泼的还原剂,为了简化,就用带有中括号
的[H]来表示。有氧呼吸三个阶段的比较
1.能量:三个阶段都有能量的释放(即都有ATP生成),但以第
三阶段释放的能量最多
2.场所:第一阶段在细胞质基质中,第二阶段发生在线粒体
基质中,第三阶段发生在线粒体内膜上。
3.原料:第一阶段消耗C6H12O6,第二阶段消耗水,第三阶段
才消耗氧气,作用是氧化[H],生成水。
4.水的消耗:有氧呼吸的第二阶段, 线粒体的基质
水的产生:有氧呼吸的第三阶段, 线粒体的内膜
5.CO2的产生:有氧呼吸的第二阶段, 线粒体的基质原核生物细胞内无线粒体,能否进行有氧呼吸?
原核生物细胞能进行有氧呼吸。有的原核生
物,如硝化细菌、根瘤菌,虽然没有线粒体,但
却含有全套与有氧呼吸有关的酶,这些酶分布在
细胞质基质和细胞膜上,因此,这些细胞是可以
进行有氧呼吸的。有的原核生物如乳酸菌、产甲
烷杆菌、破伤风芽孢杆菌等,没有与有氧呼吸有
关的酶,因此,只能进行无氧呼吸。总之,大多
数原核生物能进行有氧呼吸。 葡 萄 糖
丙 酮 酸[H
]
少量能量
乙醇
脱氢酶
乳酸
脱氢酶
酒精 + CO2乳酸
酶
二、无氧呼吸
1.场所:细胞质基质
2.过程图解:2ATP
热细胞质基质
第一阶段:葡萄糖的初步分解
场所:细胞质基质
C6H12O6
酶 + 4[H] + 能量(少量)2C3 H4O3
2丙酮酸
酶
葡萄糖
4[H] 能
①
3.无氧呼吸的反应过程
☆与有氧呼吸第一阶段相同2ATP
热
第二阶段:丙酮酸不彻底分解
2丙酮酸
酶
葡萄糖
4[H] 能
①
2酒精 +2CO22乳酸
1mol葡萄糖分解为乳酸/酒精,释
能196.65kJ的能量,其中61.08KJ
的能量储存在ATP中,合成2molATP
,其余以热能散失。
2C3H4O3
酶 2C3H6O3(乳酸)4[H]+
2C3H4O3
酶 + 2CO22C2H5OH4[H]+
或者
注意:无氧呼吸第二阶段没有释放能量
场所:细胞质基质3.无氧呼吸的反应过程4.无氧呼吸的类型和反应式
场所:细胞质基质
C6H12O6
酶
2C3H6O3(乳酸)+ 少量能量
A.产生乳酸的无氧呼吸
例:高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官(马铃薯块
茎、甜菜块根等)
C6H12O6 2C2H5OH(酒精)+ 2CO2
B.产生酒精的无氧呼吸
例:大多数植物、酵母菌
酶 + + 少量能量少量能量6.无氧呼吸的意义:
无氧呼吸是指细胞 在条件下,通过的 催化作用,
把葡萄糖等有机物分解为 ,同时释
放出 ,生成少量 的过程。
5.无氧呼吸的概念
生物体在缺氧时进行无氧呼吸,以维持生物体正常
的生命活动的能量需要。
无氧 酶
不彻底的氧化产物
少量能量 ATP有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解项目 有氧呼吸 无氧呼吸
不同
点
场所
条件
产物
能量
ATP
相同
点
过程
实质
意义
细胞质基质、线粒体 细胞质基质
需O2
分解彻底,CO2、H2O 不彻底,酒精和CO2或乳酸
大量(2870KJ/mol) 少量(196.65KJ/mol)
38molATP 2molATP
第一阶段(葡萄糖丙酮酸)相同
氧化分解有机物,释放能量,产生ATP
为生物体生命活动提供能量;物质合成原料
考点三:有氧呼吸与无氧呼吸区别
氧能抑制无氧呼吸分析细胞呼吸中能量的释放与去向。 一般来说,如果无氧呼吸产生的乳酸或酒精过多,会对细
胞产生毒害。酵母菌在无氧以及其他条件适合的情况下,随着
发酵产物(如酒精)的增多,营养物质的减少以及pH发生变化等
的影响,它的繁殖速率逐渐下降,死亡率逐渐上升,酒精发酵
最终就会停止,故葡萄酒的酒精度不会继续上升。
(教材P95“旁栏思考题”改编)用酵母菌酿制的葡萄酒,其酒精
度为何只能维持在12%~16%?易错提示:
1.无氧呼吸产生乳酸这反应主要发生在动物中,但并不绝对,
如马铃薯块茎和甜菜块根也会发生此反应。
2.酵母菌可以进行有氧呼吸,也可以进行无氧呼吸。微生物的
无氧呼吸也称为发酵,但动植物的无氧呼吸不能称为发酵。
3.有氧呼吸的三个阶段均有ATP产生,无氧呼吸只在第一阶产生
ATP。
4.不同生物无氧呼吸的产物不同,其直接原因在于催化反应的
酶不同,根本的原因是基因不同。
5.有H2O生成的一定是有氧呼吸,有CO2生成的可能是有氧呼吸,
也可能是无氧呼吸,但一定不是乳酸发酵。(1)无氧呼吸只释放少量能量,其余能量储存在分解不彻底的氧化产物
——酒精或乳酸中。
(2)水稻等植物长期水淹后烂根的原因是无氧呼吸产生的酒精对细胞有
毒害作用。
(3)真核生物细胞并非都能进行有氧呼吸,如蛔虫细胞、哺乳动物成熟
的红细胞只能进行无氧呼吸。
(4)原核生物无线粒体,但有些原核生物仍可进行有氧呼吸,如蓝藻、
硝化细菌等,因为其细胞中含有与有氧呼吸有关的酶。
易错提示:不耗O2,但产生CO2,容器内气体体积增大:
CO2释放量=O2消耗量,容器气体体积不变:
无CO2释放时,容器内气体体积不变:
CO2 释放量>O2消耗量时:
有H2O生成一定有有氧呼吸;有CO2生成一定不是乳酸呼吸。
只进行产酒精的无氧呼吸
只进行有氧呼吸或同时进行有氧呼吸和乳酸无氧呼吸
同时进行产生酒精无氧呼吸和有氧呼吸
如何根据CO2释放量和O2消耗量判断细胞呼吸状况
?
只进行产生乳酸的无氧呼吸D
考向一 细胞呼吸的过程
(2019·乌鲁木齐高三第二次诊断)下列与细胞呼吸有关的叙述正确
的是( )
A.进行无氧呼吸的细胞不含线粒体
B.破伤风杆菌的大量繁殖需要有氧呼吸提供能量
C.人体无氧呼吸形成酒精的过程发生在细胞质基质中
D.糖类彻底氧化分解的产物可通过自由扩散运出细胞
[解析] 酵母菌细胞含有线粒体,但是在无氧条件下也可以进行无氧呼吸,A
错误;破伤风杆菌是厌氧菌,其繁殖需要的能量来自无氧呼吸,B错误;人体
无氧呼吸产生乳酸,不产生酒精,C错误;糖类彻底氧化分解的产物是二氧化
碳和水,都可通过自由扩散运出细胞,D正确。易错提醒
(1)误认为有氧呼吸的场所只有线粒体
①原核生物有氧呼吸的场所是细胞质和细胞膜。
②真核生物有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体。
(2)细胞呼吸中有H2O生成一定是有氧呼吸,有CO2生成不一定是有氧呼吸,但对动
物和人体而言,有CO2生成一定是有氧呼吸,因为动物及人体无氧呼吸产物为乳
酸。
(3)线粒体是进行有氧呼吸的主要场所。无线粒体的真核细胞(或生物)只能进行无
氧呼吸,如哺乳动物成熟红细胞、蛔虫等,一些原核生物无线粒体,但可进行
有氧呼吸。
(4)葡萄糖分子不能直接进入线粒体被分解,必须在细胞质基质中被分解为丙酮酸
后才能进入线粒体被分解。(2019年·湖南省岳阳市高考生物一模)下表是某种植物种子在甲、
乙、丙三种不同的条件下萌发,测得的气体量的变化结果。下列
说法正确的是( ) D CO2释放量 O2吸收量
甲 12 0
乙 8 6
丙 10 10
A.在甲条件下进行产生CO2和乳酸的无氧呼吸
B.在乙条件下有氧呼吸消耗的葡萄糖多于无氧呼吸
C.在丙条件下有氧呼吸强度达到了最大值
D.在乙条件下释放的CO2来自细胞质基质和线粒体
考向二 细胞呼吸类型的判断及相关计算[解析] 甲条件下只释放二氧化碳,不消耗氧气,所以只进行无氧呼吸,种
子的无氧呼吸的产物是二氧化碳和酒精,A错误;乙条件下,二氧化碳的释
放量大于氧气的消耗量,说明有氧呼吸和无氧呼吸同时进行。由表格数据可
知,CO2的释放量为8 mol,而O2的吸收量为6 mol,因为有氧呼吸消耗氧气的
量等于释放的二氧化碳的量,所以吸收6 mol的氧气就释放6 mol的二氧化碳,
这样无氧呼吸释放的二氧化碳就是8 mol-6 mol=2 mol,根据有氧呼吸的
方程式释放6 mol的二氧化碳需要消耗1 mol的葡萄糖,根据无氧呼吸的方程
式释放2 mol的二氧化碳需要消耗1 mol的葡萄糖,所以乙条件下,有氧呼吸
消耗的葡萄糖和无氧呼吸消耗的葡萄糖一样多,B错误;丙条件下,二氧化
碳的释放量等于氧气的消耗量,故只进行有氧呼吸。表格中的数据无法说明
丙条件下有氧呼吸强度达到了最大值,C错误;乙条件下有氧呼吸和无氧呼
吸同时进行,有氧呼吸和无氧呼吸均能产生二氧化碳,故乙条件下释放的
CO2来自细胞质基质和线粒体,D正确。故选D。技巧点拨
1.判断细胞呼吸方式的三大依据:如图
2.呼吸作用中各物质之间的比例
关系(以葡萄糖为底物的细胞呼
吸)
(1)有氧呼吸:葡萄糖:O2∶CO2
=1∶6∶6。
(2)无氧呼吸:葡萄糖:CO2∶酒
精=1∶2∶2或葡萄糖∶乳酸=
1∶2。
(3)消耗等量的葡萄糖时,无氧呼
吸与有氧呼吸产生的CO2摩尔数
之比为1∶3。4.呼吸熵(RQ=放出的CO2量/吸收的O2量)可作为描述细胞呼吸过程中氧气
供应状态的一种指标。如图是酵母菌氧化分解葡萄糖过程中氧分压与呼吸
熵的关系。以下叙述中,正确的是( )
A.呼吸熵越大,细胞有氧呼吸越强,无氧呼吸越弱
B.B点有氧呼吸的强度大于A点有氧呼吸的强度
C.为延长水果保存的时间,最好将氧分压调至C点
D.C点以后,细胞呼吸强度不随氧分压的变化而变化
B
[解析] 从题干中获取信息,理解呼吸熵是解题的关键。根据呼吸熵的含义可知,呼
吸熵越大,细胞有氧呼吸越弱,无氧呼吸越强;B点氧分压大于A点,B点呼吸熵小
于A点,故B点有氧呼吸强度大于A点;C点时只进行有氧呼吸,有机物消耗较快,不
利于产品的保存;C点以后呼吸熵为1,细胞只进行有氧呼吸,在一定范围内,随着
氧分压的增大,细胞呼吸强度仍会加强。考点二 影响细胞呼吸的因素及其应用
一、内因——遗传因素(决定酶的种类和数量)
(1)不同种类的植物呼吸速率不同,如旱生植物小于
水生植物,阴生植物小于阳生植物。
(2)同一植物的不同生长发育时期呼吸速率不同,如
幼苗、开花期呼吸速率升高,成熟期呼吸速率下降。
(3)同一植物的不同器官呼吸速率不同,如生殖器官
大于营养器官。1.温度
(1)影响原理:温度通过影响
____________影响细胞呼吸速率。
(2)曲线分析:
①a点为该酶的____________,细胞呼吸速率最快。
②温度低于a时,随温度降低,酶活性________,细胞呼吸受________。
③温度高于a时,随温度升高,酶活性________,甚至变性失活,细胞呼吸
受抑制。
酶的活性
最适温度
下降 抑制
下降
考点二 影响细胞呼吸的因素及其应用
二、外因
(3)实际应用:
①保鲜:水果、蔬菜等放入冰箱的冷藏室中,可延长保鲜时间。
②促进生长:温室中栽培蔬菜时,夜间适当降低温度,可降低细胞呼吸,
减少有机物的消耗,提高蔬菜的产量。①A点时,氧浓度为零,细胞只进行________。
②氧浓度为0~10%时,随氧浓度的升高,无氧呼
吸速率________。
有氧呼吸
无氧呼吸
减慢
考点二 影响细胞呼吸的因素及其应用
(1)影响原理:氧气促进________,抑制
无氧呼吸。
③B点时,有氧呼吸释放的CO2量 无氧呼吸释放的CO2量;C、D点:
横坐标相同,无氧呼吸停止。
等于
④氧浓度在0~20%时,随氧浓度升高,有氧呼吸速率逐渐________。
随氧浓度的升高,细胞呼吸速率________________,最后趋于稳定。
⑤氧浓度为_______左右时,细胞呼吸强度最弱。
加快
先减慢后加快
5%
受线粒体酶的数量
限制,呼吸作用强
度不再增大
(2)曲线分析:
2.氧气浓度(3)实际应用:
①保鲜:低氧(氧含量5%左右)有利于蔬菜保鲜。
②促进生长:农作物中耕松土可以增加土壤中氧气的含量,促进根部有
氧呼吸促进生长。
③防止无氧呼吸:陆生植物长时间水淹,土壤中氧含量降低,植物因无
氧呼吸产生的酒精积累而烂根。
④控制呼吸方式:制葡萄酒时,初期进行有氧呼吸,使酵母菌大量繁殖,
发酵时严格控制无氧环境,促进酵母菌的无氧呼吸。
2.氧气浓度
这时植物组织有氧呼吸强度
很低而无氧呼吸又被抵制,
果蔬内有机物消耗少3.二氧化碳浓度
(1)影响原理:CO2是细胞呼吸的终产物,积
累过多会________细胞呼吸。
(2)曲线分析:
抑制
(3)实际应用:
①保鲜:地窖中CO2浓度高,有利于蔬菜水果的储存。
②抑菌:薯片等食品充气保存,可抑制微生物的繁殖。
考点二 影响细胞呼吸的因素及其应用4.水含量
(1)影响原理:
①各种生化反应需溶解在水中才能进行,自由水含量升高,新陈代谢
________。
②水是有氧呼吸的__________之一,含水量会影响细胞呼吸的进行。
加快
反应物
(2)实际应用:
①抑制细胞呼吸:晒干的种子自由水含量降低,细胞呼吸减慢,更有利
于储存。
②促进细胞呼吸:浸泡有利于种子的萌发。
储存种子需要低氧、低温、干燥的环境
考点二 影响细胞呼吸的因素及其应用1. 在酿酒业上的应用:先通气,让酵母菌进行有氧呼
吸,使其数量增加;然后隔绝空气,使其发酵,产生酒精。
2. 在农业生产上:中耕松土,促进根系的有氧呼吸,有利
于根系的生长及对矿质离子的吸收。
3. 在医学上:利用氧气驱蛔、抑制破伤风等厌氧型细菌的繁殖。
4. 在物质储存时:控制氧气的浓度,抑制其呼吸作用,减少有
机物的消耗。
细胞呼吸原理的应用 发酵技术
1.酿酒、制作面包等(酵母菌,兼性厌氧型)
2.生产酸奶、泡菜等(乳酸菌,厌氧型)
3.生产果醋(醋酸菌,好氧型细菌)
4.应用于垃圾、废水的处理(好氧型细菌)
5.利用发酵产生沼气 粮食储藏时,要注意降低温度和保持干燥,抑制细胞
呼吸,延长保存期限。
例:稻谷等种子含水量超过14.5%时,呼吸速率就会
骤然增加 ,释放出的热量和水分,会导致粮食霉变。
粮食储藏
三低:低温、低氧、低湿 果蔬保鲜
两低一高:低温、低氧、保湿
为了抑制细胞呼吸,果蔬储藏时采用降低氧浓度、冲氮气或降低
温度等方法。
例:苹果、梨、柑、橘等果实在0~1℃时可储藏几个月不坏;荔
枝一般只能短期保鲜,但采用低温速冻等方法可保鲜6~8个月。
农村广泛采用密闭的土窖保存水果蔬菜,也是利用水果自身产生
的二氧化碳抑制细胞呼吸的原理。科研人员探究温度对密闭罐中水蜜桃果肉细胞呼吸速率的影响,结果
如图所示。下列叙述正确的是( )
[解析] 果肉细胞不能进行光合作用,其产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体,A
项错误,50 h后,30 ℃条件下果肉细胞没有消耗O2,是由于此温度条件下酶的活性
较高,有氧呼吸已将O2消耗完,之后仅进行无氧呼吸,故密闭罐中CO2浓度会增加,
B项正确、C项错误;由于酶具有最适温度,若超过最适温度,有氧呼吸速率会降低,
D项错误。
考向一 环境因素对细胞呼吸的影响
A.20 h内,果肉细胞产生ATP的场所有细胞质基质、
线粒体、叶绿体
B.50 h后,30 ℃条件下果肉细胞没有消耗O2,密闭
罐中CO2浓度会增加
C.50 h后,30 ℃时有氧呼吸速率比2 ℃和15 ℃时
慢,是因为温度高使酶活性降低
D.实验结果说明温度越高,果肉细胞有氧呼吸速率
越大
B5.如图是外界条件对植物细胞呼吸速率的影响曲线图,以下分析错误的是(
)
A.从甲图可知细胞呼吸最旺盛时的温度
是B点对应的温度
B.乙图中曲线Ⅰ表示有氧呼吸,曲线Ⅱ
表示无氧呼吸
C.乙图中曲线Ⅰ表示的生理过程所利用
的有机物主要是葡萄糖
D.乙图中曲线Ⅱ最终趋于平衡,可能是
受到温度或呼吸酶数量的限制
[解析] 甲图中B点温度下植物细胞呼吸相对速率最大,说明该温度下细胞呼吸最旺盛;
随着氧气浓度增大有氧呼吸增强,无氧呼吸减弱,故乙图中曲线Ⅰ表示无氧呼吸,曲
线Ⅱ表示有氧呼吸;细胞呼吸利用的有机物主要是葡萄糖;有氧呼吸需要酶的参与,
温度会影响酶的活性,故有氧呼吸还受温度或呼吸酶数量限制,使曲线Ⅱ最终趋于平
衡。
B C
选项 应用 措施 目的
A. 种子贮存 晒干 降低自由水含量,降低细胞呼吸
B. 乳酸菌制作酸奶 密封 加快乳酸菌繁殖,有利于乳酸发酵
C. 水果保鲜 零下低温 降低酶的活性,降低细胞呼吸
D. 栽种庄稼 疏松土壤 促进根有氧呼吸,利于吸收矿质离子
考向二 细胞呼吸原理的应用
(2019·吉林省辽源市高三期末)细胞呼吸原理广泛应用于生产实
践中。下表中有关措施与对应的目的不恰当的是( )
[解析] 粮油种子的贮藏,必须降低含水量,使种子处于风干状态,从而使呼吸作用降至最低,以减
少有机物的消耗,A正确;乳酸菌是严格厌氧的微生物,所以整个过程要严格密封,B正确;水果保
鲜的目的既要保持水分,又要降低呼吸作用,所以低温是最好的方法,但温度不能太低,C错误;
植物根对矿质元素的吸收过程是一个主动运输过程,需要能量和载体蛋白,植物生长过程中的松土,
可以提高土壤中氧气的含量,有利于根细胞的有氧呼吸作用,从而为根吸收矿质离子提供更多的能
量,D正确。6.(2019·福建福州期末)下列关于细胞呼吸原理及应用的叙述,正
确的是( )
A.马拉松运动时,肌细胞无氧呼吸产生CO2
B.伤口较浅时,破伤风芽孢杆菌进行有氧呼吸繁殖快
C.中耕松土能促进根系细胞的有氧呼吸,有利于根吸收无机盐
D.利用酵母菌在持续通气的发酵罐中进行无氧呼吸可以生产酒精
C
[解析] 人体肌细胞进行无氧呼吸的产物为乳酸,不产生二氧化碳,A错误;
破伤风芽孢杆菌是厌氧菌,只进行无氧呼吸,B错误;中耕松土能增加土
壤中氧气含量,从而促进根系细胞的有氧呼吸,在细胞有氧呼吸过程中会
产生更多的ATP,能为主动运输吸收无机盐提供更多的能量,C正确;酵母
菌无氧呼吸的产物为酒精,若在发酵罐中持续通气,酵母菌将进行有氧呼
吸,大量繁殖,不产生酒精,D错误。3.酒精的检测
橙色的重铬酸钾溶液在 条件下与酒精发生反应,变
成 。
2. CO2的检测方法
(1)CO2使 变浑浊;
(2)CO2使 。
一、实验原理
1.酵母菌是单细胞真菌,它属于 菌,进行有
氧呼吸产生水和CO2 ,无氧呼吸产生酒精和CO2 。
考点三 实验:探究酵母菌细胞呼吸的方式
及呼吸类型、速率的测定方法
澄清石灰水
兼性厌氧
溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄
酸性
灰绿色注意事项
该实验是比较酵母菌在有氧和无氧条件的
呼吸作用,因此该实验是 实验。作
为对照实验,在实验设计时的注意事项是什么
?
控制实验变量。该实验的自变量是有无氧气。
互为对照2.实验操作
(1)配制酵母菌培养液:酵母菌+质量分数为________________溶液,
分别装入A、B两锥形瓶中。
产物 试剂 现象(颜色变化)
CO2 澄清的石灰水
溴麝香草酚蓝水溶液
酒精 在酸性条件下橙色的_________溶液
(2)细胞呼吸产物的检测:
变混浊
蓝色→绿色→黄色
重铬酸钾 橙色→灰绿色
5%的葡萄糖 二、实验假设
酵母菌在有氧情况下进行有氧呼吸,产生CO2,在
无氧情况下进行无氧呼吸,产生CO2和酒精。
在探究酵母菌无氧呼吸时,要将酵母菌培养液封口后放置一段时间,
待酵母菌将瓶内氧气耗完,再用导管连接盛有澄清石灰水的锥形瓶,
确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清石灰水。1.配制酵母菌培养液(等量原则)置于A、B锥形瓶。
2.组装有氧呼吸和无氧呼吸装置图,放置在25~35 ℃环境下培养8~9小时。
3.检测CO2的产生
观察两组装置中 的
变化。
4.检测酒精的产生
(1)取2支试管编号,编号A、B;
(2)各取A、B锥形瓶酵母菌培养液的滤液2毫升注入试管;
(3)分别滴加0.5毫升重铬酸钾-浓硫酸溶液,轻轻震荡、混匀。A试管不
密封,B试管密封,观察试管中溶液的颜色变化。
三、实验步骤
澄清石灰水 变混浊 橙色 变混浊 灰绿色 五、实验结果所说明的问题
1.A、B组都有CO2的产生说明了:
2. 从CO2 产生的多少及有无酒精产生的情况,说明了:
3. 从A、B组的产物来看,说明了:
酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生活。
酵母菌在有氧和无氧的条件下都能进行呼吸作用,但呼吸
作用方式不同,所以酵母菌是种兼性厌氧型微生物。
酵母菌进行有氧呼吸的产物有CO2 (还有水);无氧呼
吸的产物有CO2和酒精。(1)实验设计
欲确认某生物的呼吸类型,应设置两套呼吸装置,如图所示(以发芽种子
为例):
1.种子萌发时细胞呼吸类型的实验探究(2)实验结果预测和结论
实验现象 结论
装置一液滴 装置二液滴
不动 不动
不动 右移
左移 右移
左移 不动
只进行产乳酸的无氧呼吸或种子已死亡
只进行产生酒精的无氧呼吸
进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸
只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产
乳酸的无氧呼吸(1)实验装置(如图)
2.种子萌发时呼吸速率的测定
组织细胞呼吸作用吸收O2,释放CO2,CO2被NaOH溶液吸收,使容器内
气体压强减小,刻度管内的着色液滴左移。单位时间内着色液滴左移
的体积即表示呼吸速率。
(2)指标及原理
细胞呼吸速率常用单位时间内CO2的释
放量或O2的吸收量来表示。
①指标:
②原理:2.种子萌发时呼吸速率的测定
③为防止气压、温度等物理因素所引起的误差,应设置对照实验,将
所测的生物材料灭活(如将种子煮熟),其他条件均不变。
(3)物理误差的校正
①如果实验材料是绿色植物,整个
装置应遮光处理,否则植物的光合
作用会干扰呼吸速率的测定。
②如果实验材料是种子,为防止微生物的细胞呼吸对实验结果
的干扰,应对装置及所测种子进行消毒处理。考向一 细胞呼吸方式探究实验
(2019·山东齐鲁教科研协作体联考)如图是探究酵母菌呼吸方式类
型的装置,下列说法正确的是( )
A.装置一中液滴左移,装置二中液滴
右移,说明酵母菌只进行无氧呼吸
B.装置一中液滴不移,装置二中液滴
右移,说明酵母菌只进行有氧呼吸
C.装置一中液滴左移,装置二中液滴
不移动,说明酵母菌死亡
D.装置一中液滴左移,装置二中液滴
右移,说明酵母菌进行有氧呼吸和无氧
呼吸
D
[解析] 装置一中液滴左移,装置二
中液滴右移,说明酵母菌进行有氧呼
吸和无氧呼吸,A错误,D正确。装置
一中液滴不移,装置二中液滴右移,
说明酵母菌只进行无氧呼吸,B错误;
装置一中液滴左移,装置二中液滴不
移动,说明酵母菌只进行有氧呼吸,
C错误。7.(2019·湖北省黄冈市高三期末)下列关于探究酵母菌细胞呼吸方式
实验的叙述正确的是( )
A.选择酵母菌为实验材料是因为酵母菌是自养、兼性厌氧型微生物,
易于培养
B.通过设置有氧(对照组)和无氧(实验组)的对照,易于判断酵母菌的
呼吸方式
C.将进气管、排气管与锥形瓶连接后需要进行气密性检查,确保不漏
气
D.实验的因变量是澄清石灰水是否变浑浊和加入酸性重铬酸钾溶液后
样液的颜色变化
C
[解析] 在探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中,选择酵母菌为实验材料的确是因为酵母菌具有兼性厌氧
且易于培养的特点,但它不是自养型生物,A错误;在该实验中所设置的有氧组和无氧组都是实验
组,是为了相互对比,易于判断酵母菌的呼吸方式,B错误;为了保证实验结果的准确性,通常都
要将进气管、排气管与锥形瓶连接后需要进行气密性检查,确保不漏气,C正确;本实验的因变量
是酵母菌CO2的产生快慢和是否有酒精生成,D错误。
实验时间(min) 10 15 20 25 30 35
液滴移动距离(min) 0 32.5 65 100 130 162.5
考向二 细胞呼吸速率的测定
某同学用如下图所示实验装置测定果蝇幼虫的呼吸速率。实验所用毛细管
横截面积为1 mm2,实验开始时,打开软管夹,将装置放入25 ℃水浴中,
10 min后关闭软管夹,随后每隔5 min记录一次毛细管中液滴移动的位置,
结果如下表所示。下列分析正确的是( )
A.图中X为NaOH溶液,软管夹关闭后液滴将向右移动
B.在20~30 min内氧气的平均吸收速率为6.5 mm3/min
C.如将X换为清水,并向试管充入N2即可测定果蝇幼虫无氧呼吸速率
D.增设的对照实验只需将装置中的X换成清水,并将该装置置于相同的
环境中
B[解析] X为NaOH溶液,软管夹关闭后液滴将向左移动;在20~30 min内
氧气的平均吸收速率为(130-65)×1÷10=6.5(mm3/min);果蝇幼虫无
氧呼吸产生乳酸不产生CO2,无论是否进行无氧呼吸液滴都不会移动;
对照实验应将装置中的果蝇幼虫换成等质量的死幼虫,并将该装置置于
相同的环境中,重复上述实验。(1)装置图中的Y溶液是_________________,
其作用是___________________________________。
设置乙装置的目的是________________________________________________。
(2)实验开始后保持注射器的活塞不移动,有色液滴将向______移动(填“左”或“右
”),以蚯蚓为材料时有色液滴移动的最大速率是________________。
时间(min)
距离(mm)
组别
0 5 10 15 20 25
萌发的种子 0 8 16 23 29 34
蚯蚓 0 4.5 9 11.5 13.5 15.5
表1 (注∶表中距离为有色液滴移动的距离)
(2019·河南名校联考)某研究小组想测量萌发的小麦种子、蚯蚓呼吸速率的差异,设计
了以下的实验装置。实验中分别以20粒萌发的种子和4条蚯蚓为材料,每隔5 min记录一
次有色液滴在刻度玻璃管上的读数,结果如表1所示。请回答以下问题:
NaOH溶液
吸收实验过程中细胞呼吸产生的CO2
排除微生物及环境因素对实验的干扰(或对照作用)
左
0.9 mm/min 下
0.22 mL/min
弱 [解析] (1)甲、乙装置中所放置的Y溶液为NaOH溶液,用以吸收呼吸作用产
生的CO2,可以通过测量O2量的变化测定呼吸速率,乙装置的作用是对照,
可排除微生物及环境因素对实验的干扰。(2)实验开始后,若保持注射器的
活塞不动,甲装置进行有氧呼吸消耗O2,有色液滴会向左移动。将以蚯蚓为
材料的实验装置所测得的液滴移动的距离之差除以时间,即为液滴移动的
速率,由表可知在最初的0~5 min和5~10 min内有色液滴移动的速率最大,
为4.5÷5=0.9(mm/min)。(3)甲装置内O2被消耗,生成的CO2被NaOH溶液吸
收,气压下降,若要保持有色液滴的位置不变,需将注射器活塞往下移动;
将量取的气体变化体积除以时间即为有氧呼吸速率,由表可知,在此过程
中,有氧呼吸速率=5.5÷25=0.22(mL/min);且此过程中,前10 min有氧
呼吸速率较大,后15 min呼吸强度逐渐减弱。
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