第3节细胞呼吸的原理和应用
学习目标核心素养
1．探究酵母菌细胞呼吸的方式，认识有氧呼
吸和无氧呼吸的条件和产物。
2．比较有氧呼吸和无氧呼吸的过程，掌握两
过程的相同点和不同点。
(重难点)
3．理解细胞呼吸原理的应用。
(重点)
1．通过对细胞呼吸过程的学习，形成物质与
能量的生命观念。
2．通过对有氧呼吸和无氧呼吸的场所和过程
的学习，养成分类与比较的科学思维方式。
3．通过实验探究酵母菌细胞呼吸方式，提高
实验设计和实验结果分析的科学探究能力。
一、细胞呼吸的方式
1．探究酵母菌细胞呼吸的方式
(1)酵母菌细胞呼吸的方式
(2)呼吸产物的检测
检测产物试剂现象CO2
澄清石灰水石灰水变混浊
溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄酒精酸性条件下的重铬酸钾溶液橙色变灰绿色
①酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。
②产物⎩
⎪⎨⎪⎧有氧条件：大量的二氧化碳和水无氧条件：产生酒精，还产生少量的二氧化碳
2．细胞呼吸的类型 有氧呼吸和无氧呼吸。
二、有氧呼吸 1．总反应式
C 6H 12O 6＋6H 2O ＋6O 2――→酶12H 2O ＋6CO 2＋能量。
2．过程
3．概念
(1)场所：细胞质基质和线粒体。
(2)条件：有氧参与、多种酶催化。
(3)物质变化
①反应物：葡萄糖等有机物。
②产物：二氧化碳和水。
(4)能量变化：释放能量并生成大量ATP 。
4．有氧呼吸与有机物在体外燃烧的不同特点 (1)有氧呼吸过程温和；
(2)有氧呼吸进行时有机物中的能量经过一系列的化学反应逐步释放； (3)有氧呼吸释放的能量有相当一部分储存在ATP 中。
三、无氧呼吸
1．场所：细胞质基质。
2．类型和过程
(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。
四、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。
1．有氧呼吸每个阶段都产生ATP，但是产生的量不同。
( )
2．无氧呼吸的两个阶段都释放了少量的能量。
( ) 3．细胞呼吸的产物都是CO2和水。
( )
4．不同生物无氧呼吸所需要的酶都是相同的。
( ) 5．储存蔬菜、水果时应隔绝O2，以减弱细胞呼吸。
( ) 提示：1．√
2．×无氧呼吸第二阶段不释放能量。
3．×CO2和水是有氧呼吸的产物。
4．×不同生物无氧呼吸的产物不同，酶也不同。
5．×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。
1．教材P91的装置图中A装置中用气泵间歇性地通入空气的目的是什么？质量分数为10%的NaOH溶液的作用是什么？
提示：用气泵间歇性地通入空气的目的是保证酵母菌有充足的氧气，以进行有氧呼吸。
NaOH溶液的作用是除去空气中的CO2，以保证第三个锥形瓶中澄清石灰水变混浊是酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。
2．B装置中，为什么要将B瓶封口放置一段时间后再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶？
提示：B瓶刚封口后，锥形瓶中有氧，酵母菌进行有氧呼吸，两瓶产生CO2的速度和量基本相等，所以需将开始产生的CO2排掉；一段时间后，B瓶中的氧消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，可确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水，否则会出现两组澄清石灰水混浊程度差不多的情况。
3．若实验检测时发现A瓶的酵母菌培养液中滴加0.5 mL溶有0.1 g重铬酸钾的浓硫酸溶液后也产生了灰绿色，请思考原因是什么？
提示：通气不足。
4．只通过检测产物中是否含有CO2可确定酵母菌细胞呼吸的方式吗？
提示：不能确定。
酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸都产生CO2。
[归纳总结]
1．实验装置的分析(装置见教材P91)
(1)第一组装置中的第一个锥形瓶中盛放的试剂是NaOH溶液，其目的：使进入A中的空气先经NaOH处理后，排除空气中CO2对实验结果的干扰。
(2)第二组装置中B瓶放置一段时间后，才能与装有澄清石灰水的锥形瓶连接，其目的是让酵母菌将B瓶中的氧气消耗掉，确保产物CO2均来自无氧呼吸。
2．实验中注意事项
(1)配制酵母菌培养液时，必须将煮沸的葡萄糖溶液冷却到常温，才可加入新鲜食用酵母菌。
(2)有氧条件装置必须持续通入空气，保证氧气的充足。
1．下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的说法，不正确的是( )
A．酵母菌常被用作研究细胞呼吸的实验材料，其主要原因是酵母菌属于兼性厌氧生物B．在有氧呼吸的装置中，可将空气直接通入酵母菌的培养液
C．酵母菌呼吸产生的CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄
D．酵母菌呼吸产生的酒精在酸性条件下能与橙色的重铬酸钾溶液反应变成灰绿色
B[酵母菌作为实验材料是因为它在有氧和无氧的条件下均能正常生存。
酵母菌不论有氧还是无氧条件下均能产生CO2，为了防止空气中原有CO2的干扰，要将空气先通入盛有NaOH 溶液的锥形瓶中，再通入酵母菌溶液中。
]
2．为了探究酵母菌的呼吸作用类型，某同学将实验材料和用具按下图安装好。
以下关于该实验的说法错误的是( )
甲组乙组
A．加入质量分数为10%的NaOH溶液是为了吸收空气中的CO2
B．两组装置均需要黑暗条件下进行实验
C．甲、乙两组装置中澄清的石灰水都变浑浊，且甲组的浑浊程度更大
D．乙组B瓶应封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶
B[光对酵母菌的细胞呼吸方式没有影响，该实验在光下和黑暗处都能进行。
]
1．分析糖类(葡萄糖)为什么必须分解成丙酮酸后才能进行有氧呼吸的第二、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)。
2．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中高能磷酸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。
3．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。
[归纳总结]
1．有氧呼吸和无氧呼吸的过程(如图)。