课程解读

一、学习目标：

1. 说出线粒体的结构和功能。

2. 说明有氧呼吸和无氧呼吸的异同。

3. 说明细胞呼吸的原理，并探讨其在生产和生活中的应用。

4. 进行酵母菌细胞呼吸方式的探究。

二、重点、难点：

重点：有氧呼吸的过程及原理。

难点：1. 细胞呼吸的原理和本质。

2. 探究酵母菌细胞的呼吸方式。

三、考点分析：

知识内容	高考要求
细胞呼吸的方式	Ⅰ
有氧呼吸	Ⅱ
无氧呼吸	Ⅱ
细胞呼吸原理的应用	Ⅱ
探究实验：酵母菌细胞的呼吸方式

细胞呼吸是基本的能量代谢，是生物体进行一切生命活动的能量基础。这部分内容多以曲线分析题的形式出现。多考查学生识图和数据处理的能力。解读曲线分析题，应抓住对变量的分析，理解曲线中的拐点、平衡点等影响因素和端点出现的含义。另外，本节内容与光合作用综合出题也是一种考查类型。

知识梳理

呼吸作用（也叫细胞呼吸）：指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，最终生成二氧化碳或其他产物，释放出能量并生成ATP的过程。根据是否有氧参与，可分为：有氧呼吸和无氧呼吸。

一、有氧呼吸与无氧呼吸的过程

有氧呼吸：是指细胞在氧的参与下，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，同时释放大量能量的过程。

无氧呼吸：一般是指细胞在缺氧的条件下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解为不彻底氧化的产物，同时释放出少量能量的过程。

场所：细胞质基质、线粒体（主要）

能量：有机物中化学能转变为热能，一部分转移到ATP（活跃的化学能）中。

总反应式：C₆H₁₂O₆＋6H₂O＋6O₂ 6CO₂＋12H₂O＋能量

有氧呼吸与无氧呼吸的联系

二、探究酵母菌细胞的呼吸方式

酵母菌是一些单细胞真菌，有细胞壁、细胞膜、细胞核、细胞质、液泡、线粒体等。酵母菌在自然界分布广泛，主要生长在偏酸性的潮湿的含糖环境中，而在酿酒中，它也十分重要。代谢方式是兼性厌氧。

1. 酒精的检验

通过与橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下的氧化还原反应，使橙色溶液变成绿色，颜色变化明显。反应机理如下：

3C₂H₅OH＋2K₂Cr₂O₇＋8H₂SO₄＝3CH₃COOH＋2Cr₂（SO₄）₃＋2K₂SO₄＋11H₂O

重铬酸钾（K₂Cr₂O₇）为橙色晶体，K₂SO₄ 显绿色。

2. CO₂的检测

从颜色变化看，溴麝香草酚蓝（BTB）溶液由蓝色变成绿色再变成黄色，色差大，效果好。当酵母菌开始无氧呼吸后，5分钟颜色变化就能完成。用澄清的石灰水也很快，5分钟左右就可使2mL石灰水变浑浊。

对实验的分析：

对比实验：设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素与实验对象的关系的实验。在本节课的探究活动中，需要设置有氧和无氧两种条件，探究酵母菌在不同氧气条件下细胞呼吸的方式，这两个实验组的结果都是事先未知的，通过对比可以看出氧气这一条件对细胞呼吸的影响。

自变量和因变量：该实验的自变量为含氧量的变化，其中一组有氧，另一组无氧；因变量是酵母菌在有氧或无氧条件下的产物。

使进入A瓶的空气先经过盛有NaOH溶液的锥形瓶：除去空气中的CO₂，保证第三个锥形瓶中的澄清石灰水变浑浊是由于酵母菌有氧呼吸产生的CO₂所致。

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：防止瓶中氧气的干扰，确保通入石灰水中的CO₂是由酵母菌的无氧呼吸产生的。

三、影响细胞呼吸的因素

1、温度：温度通过影响细胞内与呼吸作用有关的酶的活性来影响细胞的呼吸作用。

温度过低或过高都会影响细胞正常的呼吸作用。在一定温度范围内，温度越低，细胞呼吸越弱；温度越高，细胞呼吸越强。

2、氧气：氧气充足，则无氧呼吸将受抑制；氧气不足，则有氧呼吸将会减弱或受抑制。

3、水分：一般来说，细胞水分充足，呼吸作用将增强。但陆生植物根部如长时间被水浸没，根部缺氧，则会进行无氧呼吸，从而产生过多酒精，可使根部细胞坏死。

4、CO₂：环境中CO₂的浓度提高，将抑制细胞呼吸，可用此原理来贮藏水果和蔬菜。

典型例题

本节所举例题，在对细胞呼吸方式进行考查的同时还渗透了对数据的处理。

例1：酵母菌无氧发酵产生CO₂的摩尔数为N，在安静情况下，人消耗同样数量的葡萄糖可以产生的CO₂的量是

A、1/3Nmol B、3Nmol C、6Nmol D、12Nmol

思路分析：酵母菌无氧发酵即进行无氧呼吸产生二氧化碳，其反应式为：C₆H₁₂O₆2C₂H₅OH（酒精）＋2CO₂＋能量；而人在安静情况下，则全部进行有氧呼吸，其反应式为：C₆H₁₂O₆＋6H₂O＋6O₂6CO₂＋12H₂O＋能量，从反应式中可以看出，有氧呼吸同无氧呼吸相比，消耗等量的葡萄糖，产生的二氧化碳数为6∶2。本题考查的是有氧呼吸和无氧呼吸产生二氧化碳的量的关系。

答案：B

解题后的思考：酵母菌作为一种既能进行有氧呼吸，又能进行无氧呼吸的生物，经常作为考查呼吸方式的实验材料。

例2：酵母菌在有氧的条件下进行有氧呼吸，在无氧的条件下进行无氧呼吸。如果它在这两种呼吸过程中产生了等量的CO₂，那么它分别在有氧和无氧条件下所消耗的葡萄糖之比为（ ）

A. 1：2 B. 2：1 C. 3：1 D. 1：3

思路分析：本例显然考查酵母菌呼吸作用的反应式。与例1的区别仅在于题干的表述上，二者的实质相同。学生解题时应能从中发现共同点。酵母菌有氧呼吸反应式为：C₆H₁₂O₆＋6O₂＋6H₂O6CO₂＋12H₂O＋Q；无氧呼吸产生酒精：C₆H₁₂O₆2C₂H₅OH＋2CO₂＋Q，再通过计算得出答案。

答案：D

解题后的思考：熟记反应式是解决计算类问题的关键。

例3：现有一瓶混有酵母菌和葡萄糖的培养液，通入不同浓度的氧气时，其产生的酒精和CO₂的相对量如图所示。问：在氧浓度为a时

A. 酵母菌只进行无氧呼吸

B. 被分解的葡萄糖中约67%用于无氧呼吸

C. 被分解的葡萄糖中约33%用于无氧呼吸

D. 酵母菌停止无氧呼吸

思路分析：这是一道曲线分析题，解题关键是要弄懂曲线的含义，在氧浓度为ａ时，产生的CO₂的量为15mol，而酒精的量为6mol，根据反应式推出：此时的CO₂既有有氧呼吸产生的，也有无氧呼吸产生的；无氧呼吸产生的CO₂的量，要根据无氧呼吸产生的酒精的量来计算，根据无氧呼吸产生的酒精的量为6mol，则无氧呼吸产生的CO₂的量也为6mol，有氧呼吸产生的CO₂的量为9mol；根据无氧呼吸的反应式，无氧呼吸消耗的葡萄糖的量为3mol，根据有氧呼吸的反应式，有氧呼吸消耗的葡萄糖的量为1.5mol，两种呼吸消耗的葡萄糖的总量为4.5mol，其中用于发酵的占＝。

答案：B

解题后的思考：这是一道有氧呼吸与无氧呼吸的综合题目。分析题目中数据的时候，需要掌握——一般情况下，CO₂的量如果与O₂的量相等，则只进行有氧呼吸；若前者的量多于后者，则一定进行了无氧呼吸。有氧、无氧呼吸与酒精的量的关系也由同理分析。总之，还需围绕呼吸的反应式来解决问题。

例4：下图表示某植物的非绿色器官在氧浓度为a、b、c、d时，CO₂释放量和O₂吸收量的变化。下列相关叙述正确的是

A. 氧浓度为a时最适于贮藏该植物器官；

B. 氧浓度为b时，无氧呼吸消耗的葡萄糖的量是有氧呼吸的5倍；

C. 氧浓度为c时，无氧呼吸强度最弱；

D. 氧浓度为d时，有氧呼吸强度与无氧呼吸强度相等；

思路分析：氧只在有氧呼吸中消耗，所以氧的消耗量＝有氧呼吸释放的二氧化碳的量。白色块和黑色块的差，是无氧呼吸释放的二氧化碳。

有氧呼吸过程中，彻底氧化分解１摩尔葡萄糖时，生成６摩尔的二氧化碳。

A：无氧呼吸释放10molCO₂，消耗5mol的葡萄糖，不利于贮存该植物器官。

B：无氧呼吸和有氧呼吸各释放5mol和3mol的CO₂，要消耗的葡萄糖的量分别是2.5mol和0.5mol，比例是5：1

C：无氧呼吸和有氧呼吸各释放2mol和4mol的CO₂，要消耗的葡萄糖的量分别是1mol和2/3mol，比例是3：2

D：有氧呼吸释放7mol的CO₂，要消耗葡萄糖7/6mol，无氧呼吸强度最弱时为0

答案：B

小结：解细胞呼吸类题的关键是准确掌握两种呼吸方式的反应式，并将其应用于计算类习题中。理解有氧呼吸的全过程，以及把握酵母菌这种真核生物的特点。

提分技巧

关于有氧呼吸的记忆技巧：

①产生CO₂的阶段（ 2 ）

②产生H₂O的阶段（ 3 ）

③氧气参与的阶段（ 3 ）

④产生ATP的阶段（ 123 ）

⑤产生ATP最多的阶段（ 3 ）

预习导学

一、预习新知

光合作用

二、预习点拨

探究任务一：绿色植物体内ATP的来源

探究任务二：叶绿体中的光合作用是如何进行的

同步练习

（答题时间：25分钟）

1. 有氧呼吸全过程的三个阶段中，相同的产物是

A. CO₂ B. H₂O C. [H] D. ATP

2. 下列关于植物呼吸作用的叙述，正确的是 （ ）

A. 呼吸作用的中间产物丙酮酸可以通过线粒体双层膜

B. 是否产生二氧化碳是有氧呼吸与无氧呼吸的主要区别

C. 高等植物进行有氧呼吸，低等植物进行无氧呼吸

D. 种子库中贮藏的风干种子不进行呼吸作用

3. 无氧呼吸与有氧呼吸的根本区别是（ ）。

A. 丙酮酸继续发生的化学反应的途径不同

B. 丙酮酸继续发生的化学反应所需的酶不同

C. 释放的能量及生成的ATP数量不同

D. 全过程都没有分子氧参与

4. 测得苹果果实在一段时间内，CO₂的释放量比O₂的吸收量大，由此推得苹果果实 （ ）

A. 有氧呼吸占优势 B. 有氧呼吸与无氧呼吸消耗的葡萄糖的量相等

C. 无氧呼吸占优势 D. 既进行无氧呼吸又进行有氧呼吸

5. 人体内代谢终产物 CO₂的形成场所是

A. 肺泡 B. 血液 C. 细胞质基质 D. 线粒体

6. 生物体吸收的O₂用于

A. 在线粒体内合成 CO₂

B. 在细胞质基质中与 [H] 结合生成水

C. 部分形成CO₂，部分与[H] 结合生成水

D. 在线粒体内与 [H] 结合生成水

*7. 用含¹⁸O 的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，¹⁸O的转移途径是

A. 葡萄糖 —— 丙酮酸 —— 氧 B. 葡萄糖 —— 丙酮酸 ——水

C. 葡萄糖 —— 氧 —— 水 D. 葡萄糖 —— 丙酮酸 —— 二氧化碳

8. 马铃薯块茎进行无氧呼吸只能释放少量能量，其他能量

A. 贮藏在葡萄糖中 B. 存留于酒精中

C. 存留于乳酸中 D. 以热能形式散失

*9. 在四支试管中分别含有下列不同的化学物质和活性酵母细胞制备物，经一定时间的保温后，能产生CO₂的是

A. 葡萄糖＋细胞膜已经破裂的细胞

B. 葡萄糖＋线粒体

C. 丙酮酸＋核糖体

D. 丙酮酸＋内质网

*10. 把青蛙和小白鼠从25℃的温室中移到5℃的环境中，这两种生物的需氧量变化是

A. 两种动物的需氧量都减少

B. 两种动物的需氧量都增加

C. 青蛙的需氧量减少，小白鼠的需氧量增加

D. 青蛙的需氧量增加，小白鼠的需氧量减少

11. 在呼吸作用过程中，若有 CO₂放出，则可以判断此过程

A. 一定是有氧呼吸 B. 一定不是产生乳酸的无氧呼吸

C. 一定不是产生酒精的无氧呼吸 D. 一定是无氧呼吸

12. 生物体内葡萄糖分解代谢过程图解如下：据图回答：

（1）反应①②③④中，可在人体细胞中进行的是

（2）粮食贮藏过程中，有时会发生粮堆湿度增大的现象，这是因为

（3）在反应①②③④中，必须在有氧条件下进行的是

13. 如图表示大气中氧的浓度对植物组织内CO₂产生量的影响，试据图回答：（无氧呼吸与有氧呼吸有何异同？）

（1）A点表示植物组织释放的CO₂较多，这些CO₂是________________的产物。

（2）由A到B，CO₂的释放量急剧减少，其原因是_______________ 。

（3）由B到C，CO₂的释放量又不断增加，其主要原因是__________ 。

（4）为了有利于贮藏蔬菜和水果，贮藏室内的氧气应调节到图中的哪一点所对应的浓度？____________。采取这一措施的理由是__ 。

试题答案

1. D 2. A 3. B 4. D 5. D 6. D

7. D 解析：根据有氧呼吸各阶段发生的化学反应，生成的H₂O 中的氧全部来自O₂，葡萄糖中的氧参与了CO₂的产生。

8. C

9. A 解析：细胞膜已破裂的细胞内含有细胞质基质的成分及线粒体，葡萄糖能在其中完成整个有氧呼吸作用过程并产生CO₂。学生易误选B。在线粒体中参与反应的底物是丙酮酸而不是葡萄糖。

10. C 解析：解此题的关键是认识到小白鼠是恒温动物，由适宜温度移至低温环境时，要维持一定的体温，所小白鼠会相应提高呼吸速率，即增加耗氧量，以产生更多的能量以维持其体温。青蛙是变温动物，在低温环境中自身体温下降导致酶的活性降低，呼吸作用减弱，耗氧量减少。

11. B

12.（1）①②④；（2）呼吸作用产生水；（3）②

13.（1）无氧呼吸 （2）O₂增加，无氧呼吸受抑制 （3）O₂充足时，有氧呼吸加强，CO₂的释放量增多 （4）B点所对应的浓度 这时有氧呼吸已明显降低，同时又抑制了无氧呼吸，蔬菜、水果组织内糖类等有机物分解得最慢