1、第四节 从化学能到生物能1.学会探究酵母菌呼吸方式的方法2明确线粒体的结构和功能3掌握有氧呼吸和无氧呼吸的过程4说明有氧呼吸和无氧呼吸的异同关键术语1.细胞呼吸2有氧呼吸、无氧呼吸3线粒体、细胞质基质4需氧型、厌氧型、兼性厌氧型1细胞呼吸的概念细胞呼吸是细胞内的经过一系列的，释放的过程，是生物体获得能量的。细胞呼吸的类型与主要场所线粒体有机物氧化分解能量主要代谢途径2细胞呼吸的类型(1)有氧呼吸：是指细胞在的参与下，通过作用，把糖类等有机物氧化分解，产生，同时释放能量的过程。(2)无氧呼吸：是指细胞在的条件下，通过作用，把糖类等有机物氧化分解，产生能量的过程。氧酶的催化彻底CO2和水大量无氧酶
2、的催化不彻底少量3生物的代谢类型(1)需氧型：绝大多数的动物和植物都需要生活在的环境中。(2)厌氧型：破伤风杆菌、乳酸菌和动物体内的寄生虫等只有在条件下才能正常生存。(3)兼性厌氧型：酵母菌在条件下都能正常生存。氧充足无氧有氧和无氧4细胞呼吸的主要场所线粒体(1)形态、结构：形 态：电 镜 下，线 粒 体 绝 大 多 数呈。结构椭球形(2)分布、功能分布：普遍存在于动植物细胞中，在新陈代谢的细胞中，线粒体数量较多。功能：细胞进行的主要场所。思维激活1 某人受伤后，为防止感染破伤风杆菌，应怎样处理？提示 破伤风杆菌可通过无氧呼吸获得能量大量增殖，较深的伤口需清理伤口，并注射破伤风抗毒血清等。思维
3、激活2 进行有氧呼吸的生物一定有线粒体吗？提示 不一定。对某些原核生物而言，能进行有氧呼吸但无线粒体，如蓝藻。旺盛有氧呼吸1实验流程1保温瓶编号ABC2质量浓度为0.1 g/mL的葡萄糖溶液1 L1 L1 L3酵母菌培养液等量等量不加4石蜡油注入不加不加5温度计插入插入插入6结果温度较高，有酒味温度最高温度最低2.实验分析(1)明确酵母菌是兼性厌氧微生物，在有氧和无氧的条件下均能正常生存。(2)A瓶溶液煮沸并且加石蜡油的目的是：排出溶液中的氧气和避免瓶内空气中的氧气进入溶液，从而造成溶液的无氧环境。(3)A、B两瓶的实验结果说明酵母菌的兼性厌氧特点，C瓶是设置的空白对照组，对比酵母菌有氧呼吸、
4、无氧呼吸产热使温度升高的幅度不同，从而证明了有氧呼吸比无氧呼吸产热多。(4)实验结论酵母菌有氧呼吸可以产生大量热量。酵母菌无氧呼吸可以产生酒精和少量热量。【巩固1】酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都能产生的物质是()。ACO2BH2OC酒精 D乳酸答案 A【巩固2】下列有关线粒体的叙述中，正确的是()。A线粒体是单层膜的细胞器，被称为细胞内的“能量转换站”B原核细胞无线粒体，故只进行无氧呼吸C生长代谢旺盛的细胞，线粒体数量多D线粒体在细胞中的位置是固定的解析 线粒体是由内、外两层膜构成的细胞器。它在细胞内随细胞质的流动而使其位置发生变化，在原核细胞中无线粒体存在，但有的原核细胞仍能进行有氧呼吸。答案
5、C1有氧呼吸(1)反应场所及过程细胞呼吸的过程(2)总反应式C6H12O66H2O6O2酶 6CO212H2O能量(3)能量转化1 mol葡萄糖彻底氧化分解后，释放出2 870 kJ的能量，其中的能量储存在ATP中，其余的能量以形式散失。1 161 kJ热能2无氧呼吸(1)反应场所(2)反应过程细胞质基质(3)无氧呼吸的两个反应式C6H12O6酶 2C2H5OH(酒精)2CO2能量C6H12O6酶 2C3H6O3(乳酸)能量思维激活3 为什么不同生物无氧呼吸的产物不同？提示 酶不同。思维激活4 水果、蔬菜、粮食的储存条件有何不同？提示 粮食的贮藏条件为：低温、低氧、干燥，以降低细胞呼吸对有机物
6、的消耗，还要定期通风，排热排湿；水果和蔬菜的储存要考虑保鲜，其储存条件为：低温、低氧、适宜的湿度。1细胞呼吸的过程图解2有氧呼吸与无氧呼吸的比较项 目有氧呼吸无氧呼吸不同点条件需O2、酶和适宜温度不需O2，需酶和适宜温度场所细胞质基质(第一阶段)线粒体(第二、三阶段)细胞质基质氧化分解程度葡萄糖被彻底氧化分解葡萄糖氧化分解不彻底产物CO2、H2O乳酸或酒精和CO2能量释放大量能量少量能量相同点本质氧化分解有机物，释放能量，生成ATP供生命活动需要过程第一阶段从葡萄糖到丙酮酸完全相同意义(1)为生物体的各项生命活动提供能量(2)为体内其他化合物的合成提供原料提醒 无氧呼吸产生乳酸还是酒精和CO2
7、，与细胞内的酶有关，最终是由细胞的遗传特性决定的。无氧呼吸氧化分解有机物不彻底，是指产物中仍有一些小分子有机物，如酒精和乳酸，仍有较多能量储存在这些分子中未能释放出来。大多数植物、酵母菌无氧呼吸的产物为酒精和二氧化碳；有些高等植物的某些器官如玉米胚、马铃薯块茎、甜菜块根等进行无氧呼吸时产生乳酸；高等动物、人及乳酸菌的无氧呼吸只产生乳酸。3影响细胞呼吸的环境因素及其在生产中的应用(1)温度通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸强度。与温度影响酶催化效率的曲线特征一致。生产上常利用这一原理在低温下储存蔬菜、水果；在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降温以降低细胞呼吸，减少有机物的消耗。(2)氧气浓度以酵母菌(植
8、物非绿色部分)产生CO2的速率与O2浓度的关系为例对于有氧呼吸：氧气是有氧呼吸的原料之一，在一定范围内，随着O2浓度增加，有氧呼吸强度也增加，但O2浓度达到一定值时有氧呼吸强度将不再随O2浓度增加而增加。对于无氧呼吸：随O2浓度增加而受抑制，O2浓度越高，抑制作用越强，O2浓度达一定值时，无氧呼吸被完全抑制。应用：.作物栽培中，采取中耕松土，防止土壤板结等措施，都是尽量使O2浓度位于E点之上，保证根细胞的正常呼吸，有利于肥料的吸收。.生产中利用低氧(A点的浓度)抑制细胞呼吸，减少对有机物的消耗来延长蔬菜、水果、粮食的保存时间。(3)CO2增加CO2浓度对细胞呼吸有明显的抑制作用。(4)水水既是
9、细胞呼吸的原料，也是产物，细胞呼吸过程必须在有水的环境中才能完成。一定范围内随水含量的增加细胞呼吸加强。应用：粮油种子在贮藏时，必须降低含水量，使种子呈风干状态，降低细胞呼吸强度，减少有机物消耗；同时防止微生物大量繁殖而使种子变质。【巩固3】细胞呼吸过程中若有CO2放出，则可判断此过程一定()。A是有氧呼吸B是无氧呼吸C不是酒精发酵D不是乳酸发酵解析 有氧呼吸和酒精发酵的产物中均有CO2，而乳酸发酵的产物只有乳酸没有CO2。答案 D【巩固4】在密封的地窑中保存水果，可以保存较长时间，原因是()。A温度恒定，水果抗病力强B温度适宜，易保存水分C阴暗无光，不易过快成熟DCO2含量增加，抑制呼吸作用
10、解析 由于地窑密封，极难透气，水果在呼吸过程中产生CO2，使CO2含量增加，O2含量减少，从而抑制呼吸作用强度，导致代谢降低，有机物分解少，故保存时间延长。答案 D细胞呼吸方式的分析判断【例1】有一瓶混有酵母菌和葡萄糖的培养液，当通入不同浓度的氧气时，其产生的酒精和CO2的量如图所示(两种细胞呼吸速率相等)，在氧浓度为a时()。A酵母菌只进行无氧呼吸B.23的葡萄糖用于无氧呼吸C.13的葡萄糖用于无氧呼吸D酵母菌停止发酵思维导图：深度剖析 酵母菌无氧呼吸产生酒精和CO2的摩尔数之比是11。a深度时酒精的产生量是6 mol，则无氧呼吸CO2的生成量也为6 mol。图中实际CO2的生成量为15 m
11、ol，用CO2的总生成量减去无氧呼吸产生CO2的量等于有氧呼吸产生CO2的量(15 mol6 mol9 mol)。有氧呼吸消耗1 mol的葡萄糖产生6 molCO2，生成9 molCO2则消耗了1.5 mol的葡萄糖；无氧呼吸每消耗1 mol葡萄糖产生2 molCO2，生成6 molCO2，则消耗了3 mol的葡萄糖。因此，有氧呼吸与无氧呼吸共消耗了4.5 mol的 葡萄糖，用于无氧呼吸的葡萄糖是3 mol，占23。答案 B反思 在分析有氧呼吸和无氧呼吸物质变化的数量关系时有如下规律(以葡萄糖为呼吸底物)：不消耗O2，只释放CO2只进行无氧呼吸；O2吸收量CO2释放量只进行有氧呼吸；O2吸收量
12、CO2释放量两种呼吸方式同时进行，多余的CO2来自无氧呼吸；酒精量CO2量只进行无氧呼吸；酒精量CO2量两种呼吸方式同时进行，多余的CO2来自有氧呼吸；有H2O生成一定是有氧呼吸，有CO2生成一定不是乳酸发酵。【变式突破】一密闭容器中加入葡萄糖溶液和酵母菌，1 h后测得该容器中O2减少24 mL，CO2增加48 mL，则在1 h内酒精发酵所消耗的葡萄糖量是有氧呼吸的()。A.13B.12C2倍D3倍解析 有氧呼吸过程中每消耗1 mol葡萄糖生成6 mol CO2，同时消耗6 mol O2，无氧呼吸过程中每消耗1 mol葡萄糖生成2 mol CO2，不消耗O2。由于在相同状况下，气体的体积比等于
13、物质的量之比，则由“1 h后测得该容器中O2减少24 mL”可知，有氧呼吸产生24 mL CO2，无氧呼吸产生24 mL CO2，则在1 h内酒精发酵所消耗的葡萄糖量是有氧呼吸的3倍。答案 D【例2】如图表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下CO2的释放量和O2吸收量的变化，请据图回答下面的问题。影响呼吸作用的因素及其生产应用(1)在外界氧浓度为2%以下时，该器官的细胞呼吸方式是_；外界氧浓度为5%10%时，该器官的细胞呼吸方式是_，外界氧浓度为15%以上时，该器官的细胞呼吸方式是_。(2)AB段表示CO2释放量减少，其原因是_；BC段表示CO2释放量增加，其原因是_。(3)无氧呼吸强度与O2
14、浓度之间的关系是_。(4)图中阴影部分的面积代表_。(5)当外界氧浓度为4%5%时，该器官CO2的释放量相对值为0.6，而O2的吸收量相对值为0.4。此时，无氧呼吸消耗葡萄糖的相对值约相当于有氧呼吸的_倍。(6)为了有利于贮存蔬菜和水果，贮藏室内的氧应调节到图中的哪一点对应的氧气浓度_；采取这一措施的理由是_。思维导图：解析 当植物组织缺氧时可进行无氧呼吸，并产生二氧化碳，当转入有氧环境时，随氧气浓度的增加，植物组织的无氧呼吸受到抑制，当达到某一点时，植物组织开始转为有氧呼吸，从这一点开始，随氧气浓度的增加，有氧呼吸增强。B点对应的氧气浓度点正是蔬菜和水果贮藏时应控制的氧气浓度，此时，植物细胞
15、呼吸分解的有机物最少。答案(1)无氧呼吸 无氧呼吸和有氧呼吸 有氧呼吸(2)氧气浓度逐渐升高到5%时，无氧呼吸逐渐被抑制，而有氧呼吸仍十分微弱 氧气充足时，有氧呼吸随氧气增多而增强，释放的二氧化碳增多(3)无氧呼吸强度随氧气浓度的升高而逐渐减弱(4)不同氧浓度下的无氧呼吸强度(或CO2释放量与O2的消耗量之差)(5)1.5(6)B点 此时有氧呼吸强度很低，同时氧气又抑制了无氧呼吸，水果和蔬菜组织内糖类等有机物分解的最少，有利于蔬菜和水果的贮存1下列反应在细胞质基质和线粒体内均能完成的是()。A葡萄糖丙酮酸B丙酮酸酒精CO2CADPPi能量ATPDH2OHO2解析 在细胞质基质中，葡萄糖在酶的作
16、用下分解成丙酮酸，同时释放能量并合成ATP。在线粒体内，丙酮酸彻底氧化分解释放出能量并合成ATP。答案 C2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葡萄糖丙酮酸水B葡萄糖丙酮酸氧C葡萄糖氧水D葡萄糖丙酮酸CO2解析 葡萄糖的有氧呼吸分三个阶段，葡萄糖中氧的转变过程为C6H12O6丙酮酸CO2。第三阶段产生的H2O中的氧全部来自于O2。答案 D3有氧呼吸与无氧呼吸的相同点是()。都在线粒体中进行 都需要酶 都需要氧都产生ATP 都经过生成丙酮酸的反应ABCD解析 生物体内的任何化学反应都需要酶的催化；有氧呼吸与无氧呼吸的第一步都在细胞质基质中进行且都产生丙酮酸；有
17、氧呼吸与无氧呼吸的实质相同，都是氧化分解有机物，释放能量，形成ATP的过程。答案 D4酵母菌能同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，如果二者消耗了等量的葡萄糖，这时吸入的氧气与产生的二氧化碳的分子数之比是()。A34B43C12D21解析 根据酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸的反应式可以知道，酵母菌进行有氧呼吸时，放出的二氧化碳和吸入的氧气的量相等；而酵母菌进行发酵时，只放出二氧化碳，不消耗氧气。所以两组相加即得出答案 O2/CO26/(62)34。答案 A5下图是有氧呼吸过程图解。请据图回答下面的问题。(1)依次写出图中1、2、3所代表的物质名称_。(2)依次写出图中4、5、6所代表的能量的多少_。(3)有氧呼吸的主要场所是_，进入该场所的呼吸底物是_。(4)人体内血红蛋白携带的O2进入组织细胞的线粒体至少要通过_层生物膜。(5)如果O2供应不足，则人体内C6H12O6的分解产物是_，释放的能量_，反应场所是_，试写出反应式_。解析 考查有氧呼吸的过程，较易。(4)小题O2通过的生物膜有：红细胞膜(1层)、毛细血管壁(2层)、组织细胞膜(1层)、线粒体膜(2层)，共6层生物膜。答案(1)丙酮酸、水、二氧化碳(2)少量、少量、大量(3)线粒体 丙酮酸(4)6(5)乳酸 较少 细胞质基质 C6H12O6酶 2C3H6O3能量课堂小结