第2课时 无氧呼吸、细胞呼吸的影响因素及应用

第2课时 无氧呼吸、细胞呼吸的影响因素及应用

内容标准要求

核心素养对接

学业质量水平

1.概述无氧呼吸的过程。

2.说明有氧呼吸和无氧呼吸的异同。

3.举例说明细胞呼吸原理的应用。 1.生命观念——分析与综合：分析有氧呼吸与无氧呼吸的过程，区别二者的异同。 水平二

2.社会责任——依据细胞呼吸原理指导农业生产，解决实际问题。 水平三

研读教材·梳理探究

无氧呼吸

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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.场所 细胞质基质。

3.过程 第一阶段⇒葡萄糖――→酶丙酮酸＋[H]

4.分别写出无氧呼吸两种形式的总反应式

产生乳酸：C6H12O6――→酶 2C3H6O3（乳酸）＋少量能量。

人和其他动物体内CO2只能来自有氧呼吸所产生，即使发生无氧呼吸（如剧烈运动时）也不会产生CO2（产物为乳酸）

产生酒精：C6H12O6――→酶 2C2H5OH（酒精）＋2CO2＋少量能量。

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科学思维——无氧呼吸与有氧呼吸的比较

1.无氧呼吸可以概括为两个阶段，整个过程都在细胞质基质中进行。

(1)第一阶段：1分子葡萄糖分解为2分子丙酮酸，产生少量[H]，释放少量的能量。

(2)第二阶段：丙酮酸在不同酶的作用下，分解为酒精和二氧化碳，或者转化成乳酸。

(3)分析无氧呼吸能量释放少的原因。

提示 大部分能量留存在酒精或乳酸中没有释放出来。

(4)运动员肌肉酸痛的原因是什么？

提示 运动员在运动过程中肌细胞产生乳酸，引起肌肉的酸痛。

2.无氧呼吸的类型

细胞呼吸类型的误区提醒：

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。

①苹果 ②马铃薯块茎 ③动物 ④酵母菌 ⑤玉米胚 ⑥甜菜块根 ⑦乳酸菌

将上述序号填到下表中

无氧呼吸类型(生成物) 序号

酒精和CO2 ①④

乳酸 ②③⑤⑥⑦

[典例1] 下列关于无氧呼吸的叙述，正确的是( )

A.无氧呼吸与有氧呼吸是两个截然不同的生理过程

B.剧烈运动过程中，人体内的CO2是有氧呼吸和无氧呼吸的共同产物

C.无氧呼吸第一阶段和第二阶段都是在细胞质基质中进行

D.无氧呼吸中葡萄糖中的化学能除转移至ATP外，其余的都储存在酒精或乳酸中

解析 无氧呼吸与有氧呼吸的实质相同，都是分解有机物，释放能量，且第一阶段都是葡萄糖分解形成丙酮酸，释放少量能量，A错误；剧烈运动过程中，人体内的CO2是有氧呼吸的产物，无氧呼吸只产生乳酸，B错误；无氧呼吸第一阶段和第二阶段都是在细胞质基质中进行，有机物分解不彻底，C正确；无氧呼吸中葡萄糖中的化学能除少部分转移至ATP外，其余的以热能形式散失和储存在酒精或乳酸中，D错误。

答案 C

[变式训练1] 下列关于真核细胞无氧呼吸的叙述，正确的是( )

A.无氧呼吸产生的能量大多数用于合成ATP

B.无氧呼吸第一阶段产生丙酮酸和CO2

C.成熟苹果的果肉细胞缺氧时主要进行乳酸发酵

D.人体骨骼肌细胞进行无氧呼吸时可产生乳酸

解析 真核细胞无氧呼吸产生的能量大多数以热能形式散失，少数用于合成ATP，A错误；无氧呼吸第一阶段产生[H]、ATP和丙酮酸，B错误；成熟的苹果的果肉细胞缺氧时主要进行酒精发酵，C错误；人体骨骼肌细胞进行无氧呼吸时可产生乳酸，D正确。

答案 D

联想质疑

★跑步是一种良好的锻炼身体的方式。但锻炼超过一定强度后，就会产生乳酸。

判断细胞呼吸方式的三大依据

★人在剧烈运动时，会因骨骼肌进行无氧呼吸积累过多的乳酸而感到肌肉酸痛。

1.酵母菌细胞内产生CO2的场所有哪些？

提示：细胞质基质和线粒体基质。

2.人体剧烈运动时肌肉细胞产生CO2的场所在哪儿？ 提示：线粒体基质。

细胞呼吸原理的应用

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科学思维——影响细胞呼吸的因素及细胞呼吸原理的应用

1.氧气浓度对某种植物非绿色细胞呼吸方式具有不同的影响效应，结合曲线分析下列问题：

(1)根据曲线分析O2浓度对有氧呼吸速率和无氧呼吸速率的影响：

提示 ①有氧呼吸：在一定范围内，随着O2浓度增加，有氧呼吸速率逐渐增加；但当O2浓度达到一定值时，有氧呼吸速率将不再增加。

②无氧呼吸：随着O2浓度增加，无氧呼吸速率逐渐下降，直至消失。

(2)依据曲线，分析不同O2浓度下的细胞呼吸方式。

O2浓度 呼吸方式

O2浓度为0 只进行无氧呼吸

0

O2浓度≥10% 只进行有氧呼吸

(3)O2浓度由0增加到5%的过程中，CO2释放总量不断降低的原因是什么？

提示 O2浓度由0增加到5%的过程中，无氧呼吸强度随O2浓度的增加而受到抑制，使无氧呼吸释放的CO2量减少，而此时有氧呼吸的强度较低，故CO2释放总量不断降低。 (4)图中有氧呼吸和无氧呼吸曲线的交点代表的含义为两者释放的CO2的量相等 ，此时有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的比例为：有氧呼吸∶无氧呼吸＝1∶3。

2.温度、水分、CO2浓度对细胞呼吸的影响

下面甲、乙、丙三图分别表示温度、水分、CO2浓度对细胞呼吸的影响。

(1)分析甲图，思考温度影响细胞呼吸的原理是什么？

提示 温度是通过影响有关酶的活性来影响细胞呼吸的。

(2)结合甲图思考，在温室大棚中我们应如何通过控制温度来提高产量？

提示 温室栽培夜晚要通风降温，以减少呼吸消耗有机物。

(3)结合乙图，分析含水量与呼吸速率之间的关系。

提示 在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，当含水量过多时，呼吸速率减慢，甚至死亡。

(4)根据乙图分析种子在储藏前为什么要晾干？干种子萌发时为什么要浸泡处理？

提示 储存种子之前要进行晾干处理，以降低含水量，从而降低呼吸速率。干种子萌发前要浸泡处理，以增加含水量提高呼吸速率。

(5)结合丙图所示的原理思考在蔬菜、水果保鲜时我们可采取什么措施？

提示 在蔬菜、水果保鲜中，增加CO2浓度(或充入N2)可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。

[典例2] 为探究高浓度CO2对冷藏水果细胞呼吸的影响，研究人员将等量新鲜蓝莓分别置于两个密闭的冷藏箱中，一个冷藏箱中只有普通空气(未处理组)，另一个加入等量的含高浓度CO2的空气(CO2处理组)，两组都在4 ℃条件下贮藏。以后每10 d取样一次，测定其单位时间内CO2释放量(mol)和O2吸收量(mol)，计算二者的比值得到如图所示曲线(假设细胞呼吸的底物都是葡萄糖)。回答下列问题：

(1)实验过程中，0～10 d内蓝莓细胞呼吸产生ATP最多的场所是

；10 d后未处理组蓝莓细胞呼吸的产物除了CO2外，还有 ；20 d后CO2处理组蓝莓细胞产生CO2的场所是 。

(2)实验结果显示，10 d后未处理组蓝莓CO2/O2的值逐渐上升，出现这种结果的原因是 。根据实验结果推测，高浓度CO2处理对蓝莓细胞的无氧呼吸有明显的 作用。

解析 (1)0～10 d内，CO2/O2的值为1，此时蓝莓只进行有氧呼吸，因此产生ATP最多的场所是线粒体内膜；10 d后未处理组蓝莓细胞的CO2/O2的值显著大于1，有氧呼吸与无氧呼吸并存，因此呼吸的产物除了CO2外，还有水和酒精；20 d后CO2处理组蓝莓细胞的CO2/O2的值大于1，有氧呼吸与无氧呼吸并存，产生CO2的场所是线粒体基质和细胞质基质。(2)实验结果显示，10 d后未处理组蓝莓的CO2/O2的值逐渐上升，意味着CO2逐渐增加，O2逐渐减少，蓝莓细胞有氧呼吸逐渐减弱而无氧呼吸逐渐增强。根据实验结果推测，高浓度CO2处理对蓝莓细胞的无氧呼吸有明显的抑制作用。

答案 (1)线粒体内膜 水和酒精 线粒体基质和细胞质基质 (2)密闭冷藏箱中O2浓度逐渐降低，蓝莓细胞有氧呼吸逐渐减弱而无氧呼吸逐渐增强 抑制

[变式训练2] 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，最适于储藏该植物器官，此时呼吸产物除CO2外还有酒精和乳酸

B.氧浓度为b时，无氧呼吸消耗葡萄糖量占呼吸总量的5/8

C.氧浓度为c时，只进行有氧呼吸

D.氧浓度为d时，不进行无氧呼吸，CO2释放量完全来自有氧呼吸

解析 据图可知，CO2的释放量在氧浓度为c时最少，因此氧浓度为c时细胞呼吸最弱，最适合储藏该植物器官。氧浓度为b时，氧气的吸收量为3，CO2的释放量为8，计算可知无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的5倍。氧浓度为c时，二氧化碳释放量大于氧气吸收量，说明此时存在无氧呼吸和有氧呼吸。氧浓度为d时，氧气的吸收量与二氧化碳的释放量相等，说明只进行有氧呼吸，无氧呼吸被完全抑制。

答案 D

联想质疑

★葡萄酒是以葡萄为主要原料，经酵母菌发酵而成。

★粮仓中的干燥环境可以抑制细胞呼吸。