浙教版科学2022-2023学年上学期九年级“冲刺重高”讲义（四十二）：能量的获得【word，含解析】

一、获得能量的途径
食物中的营养物质经消化吸收空气中的氧气经呼吸，通过循环系统到达体细胞。这些物质最终要在体细胞内经历复杂的呼吸作用，才能实现为人体各项生命活动提供能量。
（一）有氧呼吸
(1)呼吸作用:指在细胞内氧化分解糖类、蛋白质和脂肪等有机物，并释放出能量的过程。
(2)有氧呼吸:指在氧气的参与下，有机物的分解较为彻底，并释放出较多能量的呼吸作用方式。有氧呼吸是自然界中大多数生物进行呼吸作用的主要方式，通常所说的呼吸作用就是指有氧呼吸。
(3)在一般情况下，人体每天进行各种生命活动所需的能量大多来源于糖类，也有一部分来源于脂肪，极少数来源于蛋白质。
（二）无氧呼吸
(1)概念:细胞在缺氧的条件下，将糖类等有机物分解成未彻底氧化的产物，释放出少量能量的过程称为无氧呼吸。
(2)动物(包括人)的无氧呼吸:动物组织细胞在缺氧的情况下，糖类会在相关酶的作用下分解为乳酸，并释放出少量的能量。当大量的乳酸在肌肉组织里堆积时 ，就会有肌肉酸痛的感觉。文字表达式为:
葡萄类 乳酸＋能量（少量）
(3)高等植物的无氧呼吸:高等植物在缺氧(如水淹)的情况下，也能进行短时间的无氧呼吸，糖类被分解为酒精和二氧化碳，并释放出少量的能量。文字表达式为:
葡萄类 酒精+二氧化碳＋能量（少量）
(4)微生物的无氧呼吸:有些微生物能长期进行无氧呼吸，微生物的无氧呼吸称为发酵。人们可以利用微生物的发酵作用来生产食品。
【能力拓展】
①由糖类、脂肪和蛋白质的分解产物可推知:糖类和脂肪所含的元素相同，两者都是由C、H、O三种元素组成的，而蛋白质中除含有C、H、0三种元素以外，还含有N等元素。
②三种供能物质供能的顺序为糖类、脂肪、蛋白质，即人体一般先利用糖类氧化供能，在糖类相对不足的情况下会消耗脂肪，在脂肪相对不足的情况下会消耗蛋白质。
无氧呼吸
(1)无氧呼吸是对机体能量需求的一种暂时性补充。
(2)一般来说，进行无氧呼吸的生物中，动物体内产生乳酸，植物体内产生酒精，但是也有特例，如马铃薯块茎、甜菜块根、胡萝卜叶和玉米胚等在进行无氧呼吸时产生乳酸。
(3)微生物进行的无氧呼吸又叫做发酵，根据无氧呼吸的产物不同，微生物的发酵方式也不同。如无氧呼吸产生酒精的发酵称为酒精发酵，无氧呼吸产生乳酸的发酵称为乳酸发酵。
二、多样的呼吸器官
动物要依靠食物和氧气来维持生命。在不同环境中生活的动物，它们的呼吸系统不同,获取氧气的方式也不同。
（一）低等无脊椎动物
大多没有专门的呼吸器官，它们只靠体表与外界环境进行气体交换。如草履虫、变形虫等。
（二）较高等的无脊椎动物
已经开始出现专门的呼吸器官，如蝗虫用气管呼吸、对虾用鳃呼吸等。
（三）水生脊椎动物
鱼类是用鳃呼吸的。鱼的鳃位于咽的两侧，鳃盖关闭时，水从张开的口流人咽，接着口关闭，口腔收缩，压迫水流通过鳃并从立即张开的鳃盖后缘流出。虽然水中的氧气含量很低，但由于水流不断通过布满血管的鳃，鱼类还是能获得足够的氧气的。
（四）陆生脊椎动物
已经有专门的呼吸器官一肺。不过不同的陆生脊椎动物的肺的结构和复杂程度不同。
(1)两栖动物:肺比较简单，如青蛙的肺仅是一层薄壁的囊，呼吸功能较差，还需要通过皮肤的辅助才能获得足够的氧气。
(2)爬行类、鸟类和哺乳类动物:已经真正地适应了陆地生活，肺的结构复杂化，肺中出现了肺泡,这在很大程度上增加了气体交换的面积。由于鸟类的肺结构十分致密，并与特殊的气囊相通，使鸟类能够进行双重呼吸，为其飞行提供了充足的氧气。
【能力拓展】
双重呼吸
鸟类在呼吸时，空气进入肺,在肺内进行一次气体交换，同时一部分空气进入气囊暂时贮存，呼气时，气囊中的气体被挤出，再次经过肺，又进行了一次气体交换，经过两次气体交换后，鸟类能获得更多的氧气，以满足其对氧气的需求。这就是双重呼吸。
例1、在用酵母菌家庭酿酒的过程中，从密闭的发酵盆中检测出三种化合物，其浓度变化如图所示。图中P，Q，R依次代表(　　)
A.酒精、二氧化碳、氧气 B.酒精、氧气、二氧化碳
C.二氧化碳、氧气、酒精 D.二氧化碳、酒精、氧气
例2、如图表示环境中氧的浓度对植物细胞中二氧化碳排放量的影响。
（1）A点表示植物组织释放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或水果，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________。
例3、材料一：葡萄糖 → 二氧化碳+酒精+能量(少量)
材料二：将溶质质量分数为2%的葡萄糖溶液煮沸并冷却，然后在3个洁净的相同的锥形瓶中装满葡萄糖溶液和等量的酵母菌，并用带有细玻璃管的橡皮塞塞紧瓶口并倒置在铁架台上(如图所示)，然后分别置于15℃、35℃和55°C的恒温环境中，实验过程中观察到液体从细玻璃管口滴出，统计细玻璃管口滴下的液滴数，如下表。综合上述信息，运用所学知识来解释该实验的现象。
时间液滴数温度 第1分钟 第2分钟 第3分钟 第4分钟 第5分钟 第6分钟
15℃ 6 16 22 22 22 16
35℃ 10 24 32 32 12 8
55℃ 0 2 2 2 2 2
1．新冠肺炎严重患者会出现持续发热、干咳、呼吸困难、胸闷等症状，需用呼吸机维持呼吸这让人们重新认识到呼吸系统的重要性。下列关于呼吸系统的说法错误的是（　　）
A．喉是食物和气体的共同通道
B．鼻腔内有鼻毛，可以阻挡灰尘
C．呼吸系统由肺和呼吸道组成
D．肺是人体与外界进行气体交换的器官
2.如图是酵母菌呼吸作用示意图，下列说法正确的是( )
利用酵母菌在条件Y下进行的呼吸可进行酿酒
酵母菌在条件X下进行的呼吸被称为发酵
C.物质a是水，物质b是二氧化碳
D.等量葡萄糖在条件X下比在条件Y下产生的能量多
3.如图甲和乙所示，小乐用两种方式进行酵母菌发酵葡萄汁制作葡萄酒。图甲装中含有一定量的氧气，图乙装置中不含氧气；其他条件相同且适宜。测得一段时间内图甲和图乙装置中酒精含量的变化趋势如图丙所示。下列相关说法错误的是（ ）
A.酵母菌的营养方式是异养型
B.图甲装置中的氧气含量减少
C.图乙装置中的二氧化碳含量增加
D.图丙中的曲线②表述图乙装置中的酒精含量变化趋势
4.请利用所学的知识回答下列问题。
如图是利用酵母菌酿制葡萄酒的过程。
①酵母菌和葡萄植株的营养方式分别是________、________。
②请写出产生酒精时的呼吸作用的文字表达式________。
③在酿制时，若开始阶段给橡木桶通气，一段时间后再密封，发酵完成的时间要短一些；如果开始阶段就将橡木桶密封，发酵完成的时间就会长一些，其原因是________。
5.如图为科学兴趣小组运用实验装置探究酵母菌呼吸作用的类型实验。
实验开始时，关闭活塞，观察两个装置中着色液位置的变化，实验数据记录于下表，结合该实验及数据，回答下列问题：
时间（h） 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
装置1中着色液向左移动的距离x（mm） 0 10 20 25 30 33 35 35 35
装置2中着色液向右移动的距离y（mm） 0 0 0 2 6 12 15 20 30
（1）装置1中着色液会向左移动的原因是________。
（2）结合实验及数据，装置2中着色液移动的距离y表示________。
（3）酵母菌在1h~3h间所进行的呼吸类型及强度变化分别为________。
1．一运动员在进行长跑锻炼时，从他的大腿肌细胞中检测到三种化学物质，其浓度变化如图，图中P、Q、R三曲线依次代表（　　）
A．乳酸、CO2、O2 B．O2、CO2、乳酸
C．CO2、O2、乳酸 D．CO2、乳酸、O2
2.下列叙述符合生物学原理的是( )
A. 水稻根部主要进行无氧呼吸，所以能长期适应缺氧环境
B. 登山时人体的能量主要来自有机物分解产生二氧化碳和水的过程
C. 蔬菜在低氧、干燥、低温的环境中，可延长保鲜时间
D. 淀粉经发酵可产生酒精，是通过乳酸菌的无氧呼吸实现的
3.制作泡菜时，必须把泡菜坛子口密封，其作用是( )。
A.防止水分蒸发 B.防止细菌进入 C.防止氧气进入 D.防止乳酸挥发
4.在有氧情况下，葡萄糖氧化分解的最终产物是( ) 。
A.二氧化碳、水 B.酒精和二氧化碳 C.乳酸 D.酒精、二氧化碳和水
5.如图所示是水螅和乳酸菌的呼吸情况与氧浓度的关系，其中表示水螅的曲线是________，它所进行的呼吸方式为________；表示乳酸菌的曲线为________，它所进行的呼吸方式为________，判定依据是________。
6.如图是研究酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸产物差异的实验：
步骤一：取2克高活性干酵母放于烧杯中，加入200毫升的32℃的质量分数为5%的葡萄糖溶液，搅拌使其均匀混合。
步骤二：取两支相同的注射器，编号为A和B，在注射器内分别抽取30毫升酵母菌培养液，B号注射器再抽取30毫升空气，振荡几次；
步骤三：用橡胶管分别连接注射器和装有BTB试剂的试管，5分钟后观察实验现象。
步骤四：将注射器内的酵母菌培养液分别倒入烧杯中，加入酸性重铬酸钾溶液，观察实验现象。
查阅资料：
①BTB试剂在中性环境中呈淡蓝色，在酸性环境中呈黄色；酸性重铬酸钾溶液呈橙色，遇酒精变成灰绿色。
（1）实验时加入32℃的质量分数为5%的葡萄糖溶液目的是 。
（2）若A、B两组试管中若出现 现象，说明相同条件下，无氧呼吸产生的二氧化碳比有氧呼吸少。
（3）实验结束后，发现两个烧杯中的酸性重铬酸钾溶液均变为灰绿色，试分析其原因 。
答案及解析
例1、【答案】D
【解析】酵母菌等微生物的发酵在食品的制作中具有重要的意义，做这题的关键是仔细分析图形、结合题意答题。
酵母菌发酵酿酒需要无氧的环境，容器密封，由于酵母菌的生殖繁殖，很快就会把密封的容器中有限的氧气消耗掉，因此急剧减少的物质R是氧气；在开始的生长繁殖过程中就会有二氧化碳产生，繁殖的足够的数量之后，再发酵产生酒精和二氧化碳，因此二氧化碳比酒精多，因此物质P是二氧化碳，Q是酒精。
例2、【答案】（1）无氧呼吸
（2）氧气增加，无氧呼吸受到抑制
（3）氧气充足时有氧呼吸加强，CO2释放量增多
（4）B点；这时有氧呼吸已明显降低，同时又抑制了无氧呼吸，水果和蔬菜组织内糖类等有机物分解得最慢
【解析】根据生物的呼吸作用相关知识解题。据图可知，氧气浓度低时，产生的二氧化碳少，表示主要进行无氧呼吸，氧气浓度高时，产生的二氧化碳多，表示主要进行有氧呼吸；
【解答】解：(1) A点氧气浓度非常低，植物组织主要通过无氧呼吸产生二氧化碳；
(2)由A到B，氧气含量增加，但依然较低，导致无氧呼吸受到抑制，所以CO2的释放量急剧减少；
(3)由B到C，氧气含量增加较多，氧气充足时有氧呼吸加强，CO2释放量增多；
(4)贮藏蔬菜或水果是为了减少有机物的消耗，抑制呼吸作用，据图可知，B点呼吸作用最弱，产生的二氧化碳最少；
例3、【答案】示例：煮沸除去葡萄糖溶液中残留的氧气和杂菌：酵母菌在无氧条件下，将葡萄糖分解产生酒精和二氧化碳，生成的二氧化碳使瓶内气压增大，液滴滴下；液滴滴数的不同反映酵母菌呼吸作用产生二氧化碳的多少，滴数多则产生二氧化碳多；消化酶的活性受外界温度的影响： 35℃时酶的活性最强，呼吸作用最强，产生二氧化碳最多，滴数也最多：随着反应的进行，葡萄糖含量减少，反应变慢，滴数变少。
【解析】将溶质质量分数为2%的葡萄糖溶液煮沸并冷却，煮沸能除去葡萄糖溶液中的氧气和杂菌，然后在3个洁净的相同的锥形瓶中装满葡萄糖溶液和等量的酵母菌，并用带有细玻璃管的橡皮塞塞紧瓶口并倒置在铁架台上，然后分别置于15℃、35℃和55°C的恒温环境中，该实验的变量为温度，其他条件相同，改变温度，实验过程中观察到液体从细玻璃管口滴出，统计细玻璃管口滴下的液滴数，通过液滴滴数的不同反映酵母菌呼吸作用产生二氧化碳情况。
【解答】该实验的现象原因为：煮沸除去葡萄糖溶液中残留的氧气和杂菌：酵母菌在无氧条件下，将葡萄糖分解产生酒精和二氧化碳，生成的二氧化碳使瓶内气压增大，液滴滴下；液滴滴数的不同反映酵母菌呼吸作用产生二氧化碳的多少，滴数多则产生二氧化碳多；消化酶的活性受外界温度的影响： 35℃时酶的活性最强，呼吸作用最强，产生二氧化碳最多，滴数也最多：随着反应的进行，葡萄糖含量减少，反应变慢，滴数变少。
1．【解答】解：A、咽是食物和气体的共同通道，A错误。
B、鼻腔内有鼻毛，可以阻挡灰尘，B正确。
C、呼吸系统是由呼吸道和肺两部分组成，肺是人体与外界进行气体交换的器官，C正确。
D、肺是人体与外界进行气体交换的器官，D正确。
故选：A。
2.【答案】B
【解析】A、利用酵母菌在条件X（无氧）下进行的呼吸可进行酿酒，A不符合题意；
B、酿酒要用到酵母菌，在无氧的条件下，酵母菌能分解葡萄糖产生酒精和二氧化碳，因此酵母菌发酵时产生的气体是二氧化碳，即酵母菌在条件X（无氧）下进行的呼吸被称为发酵，B符合题意；
C、在有氧存在时，葡萄糖被彻底分解成二氧化碳和水，释放出大量能量，因此物质a是二氧化碳，物质b是水，C不符合题意；
D、与有氧呼吸相比较，酵母菌在无氧条件下呼吸时，其产物所不同的是有酒精的产生，其释放的能量也较少，因此等量葡萄糖在条件X（无氧）下比在条件Y（有氧）下产生的能量少，D不符合题意。
3.【答案】D
【解析】酵母是一种单细胞真菌，并非系统演化分类的单元。一种肉眼看不见的微小单细胞微生物，能将糖发酵成酒精和二氧化碳。
【解答】A、酵母菌能够消耗葡萄糖汁产生酒精，属于异养型生物；故A正确；
B、酵母菌能够进行有氧呼吸，会消耗氧气；故B正确；
C、图乙中没有氧气，酵母菌进行无氧呼吸，会产生二氧化碳和酒精；故C正确；
D、乙装置中没有氧气，直接进行无氧呼吸，会立即产生酒精和二氧化碳；故D错误；
4.【答案】异养；自养；葡萄糖 酒精+二氧化碳+少量能量；开始阶段酵母菌在有氧条件下繁殖速度快
【解析】1、动物不进行光合作用，从外界摄取现成的有机物养活自己，属于异养；植物从外界吸收水和二氧化碳，通过光合作用制造有机物，属于自养；
2、植物无氧呼吸时可将葡萄糖分解成酒精和二氧化碳并释放能量；
3、酵母菌既可以在有氧的条件下生活，也可以在无氧的条件下生活。
【解答】①酵母菌是直菌本身不能光合作用制取有机物，营养方式为导养；葡萄植株是植物可通过光合作用制造营养，属于自养；
②产生酒精的呼吸作用的文字表达式为： 葡萄糖 酒精+二氧化碳+少量能量 ；
③在酿制时，若开始阶段给橡木桶通气，一段时间后再密封，发酵完成的时间要短一些；如果开始阶段就将橡木桶密封，发酵完成的时间就会长一些，其原因是 开始阶段酵母菌在有氧条件下繁殖速度快。
5.【答案】（1）酵母菌进行有氧呼吸，消耗氧气，产生二氧化碳又被吸收，致使容器内气压下降
（2）酵母菌进行无氧呼吸产生二氧化碳的量
（3）有氧呼吸、无氧呼吸，且有氧呼吸逐渐减弱，无氧呼吸逐渐增强
【解析】呼吸作用，是生物体在细胞内将有机物氧化分解并产生能量的化学过程，是所有的动物和植物都具有一项生命活动。有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过酶的催化作用，把糖类等有机物彻底氧化分解，产生出二氧化碳和水，同时释放出大量能量的过程。无氧呼吸一般是指细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物质分解成为不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程。
【解答】（1）酵母菌进行有氧呼吸，消耗氧气，产生二氧化碳又被吸收，致使容器内气压下降；
（2）由表格中的数据分析发现，装置2有色液滴在前1个小时没有移动过，说明酵母菌在进行无氧呼吸，因为无氧呼吸是非常缓慢的；且装置内没有吸收二氧化碳的NaOH溶液，因此液滴会向右移动；故答案为：酵母菌进行无氧呼吸产生二氧化碳的量；
由表格中的数据分析，装置1的有色液滴的移动速度是先快后慢，说明是先有氧呼吸后无氧呼吸，且有氧呼吸越来越弱，无氧呼吸越来越强；故答案为：有氧呼吸、无氧呼吸，且有氧呼吸逐渐减弱，无氧呼吸逐渐增强；
1．【解答】解：P曲线是呈逐渐上升的趋势，可能是乳酸，因无氧呼吸是随着有氧呼吸氧供应不足，才逐渐开始的，乳酸是无氧呼吸的产物，随着通过无氧呼吸而积累；Q曲线是上升后逐渐稳定，可能是二氧化碳，二氧化碳将随着有氧呼吸的加强而增多，随着氧气成为有氧呼吸的限制因子而趋于稳定；R曲线是呈递减的趋势，可能是氧气，因为氧气将随着有氧呼吸耗氧的增多而逐渐供不应求，故选项A正确。
故选：A。
2.【答案】 B
【解析】 在氧气的参与下，有机物的分解较为彻底，并释放出较多的能量，同时产生二氧化碳、水等产物，这种呼吸作用方式叫做有氧呼吸。无氧呼吸一般是指细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物质分解成为不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程。 大多数生物均以有氧呼吸作为呼吸作用的主要方式。
【解答】A、水稻根部主要进行有氧呼吸，如果水稻根部长期进行无氧呼吸，生成的酒精会让根细胞中毒，最后烂根而亡，说法错误。
B、速登山时人体依靠无氧呼吸提供能量只能持续短暂的时间，而整个过程中能量主要还是来自有氧呼吸即 登山时人体的能量主要来自有机物分解产生二氧化碳和水的过程，说法正确。
C、大多数生物均以有氧呼吸作为呼吸作用的主要方式。有氧呼吸过程中分解有机物产生H2O、CO2和热量，不利于蔬菜的贮存，有氧呼吸进行得快慢主要与氧的含量、温度、周围二氧化碳浓度的高低有关系； 在低氧、低温的环境中，可延长保鲜时间；但在干燥的环境中，蔬菜的水分蒸发会加快，不利于保鲜，应该是在适宜的湿度环境中，说法
D、 淀粉经发酵可产生酒精，是植物细胞的无氧呼吸实现的，说法错误。
故答案为：B
3.【答案】C
【解析】制作泡菜是使用的乳酸菌进行发酵制作的，乳酸菌属于厌氧细菌。
【解答】制作泡菜时要用到乳酸菌，乳酸菌是一种厌氧菌，在无氧的环境下，乳酸菌产生乳酸，让蔬菜变为有酸味的泡菜，因此在制作泡菜时候需要将泡菜坛子密封，防止氧气进入，让乳酸菌在无氧的环境中进行繁殖产生乳酸。ABD不符合题意，C选项正确。
4.【答案】A
【解析】淀粉在人体消化系统内被消化为葡萄糖等小分子有机物，便于人体吸收。细胞利用氧，将有机物分解成二氧化碳和水，并且将储存在有机物中的能量释放出来，供给生命活动的需要，这个过程叫做呼吸作用
【解答】葡萄糖作为有机物参与人体的呼吸作用，呼吸作用是细胞内的有机物在氧的参与下被分解成二氧化碳和水，同时释放出能量的过程。所以，呼吸作用的反应式是：有机物+氧气→二氧化碳+水+能量（储存着能量）；所以BCD三项不符合题意，A选项正确。
5.【答案】 乙；有氧呼吸；甲；无氧呼吸；氧浓度越高，呼吸效率反而越低
【解析】 水螅是多细胞无脊椎动物， 属于腔肠动物； 乳酸菌指发酵糖类主要产物为乳酸的一类无芽孢、革兰氏染色阳性细菌的总称，为原核生物。
【解答】水螅进行的是有氧呼吸，所以它的呼吸气情况会随着氧气浓度的增加而增强，乙曲线符合；乳酸菌进行的无氧呼吸，随着氧浓度的增加，呼吸作用反而会受到抑制，甲曲线符合。
故答案为：乙；有氧呼吸；甲；无氧呼吸； 氧浓度越高，呼吸效率反而越低
6.【答案】（1）为酵母菌提供呼吸作用所需要的充足的有机物，32℃保证酵母菌最适宜的生存温度
（2）B试管溶液颜色比A试管先变黄
（3）A中无氧呼吸产生酒精，而B中实验时间过长，注射器中空气不足，酵母菌也进行了无氧呼吸产生了酒精，BTB溶液遇酒精变成灰绿色　。
【解析】呼吸作用是指机体将来自环境的或细胞自己储存的有机营养物的分子（如糖类、脂类、蛋白质等），通过一步步反应降解成较小的、简单的终产物（如二氧化碳、乳酸、乙醇等）的过程。控制变量在进行科学实验的概念，是指那些除了实验因素（自变量）以外的所有影响实验结果的变量，这些变量不是本实验所要研究的变量，所以又称无关变量、无关因子、非实验因素或非实验因子。
【解答】（1）该实验是为了探究酵母菌的呼吸作用，所以需要提供酵母菌正常生存的条件，即适宜的温度和足够的有机物；
（2）由图可知，A中没有空气，B中有空气，所以A组酵母菌进行无氧呼吸，B组酵母菌进行有氧呼吸；实验结果是有氧呼吸产生的二氧化碳比无氧呼吸的多，BTB实际中有二氧化碳进入后溶液会变黄色，即B试卷溶液比A是试管先变黄色；
（3）两个烧杯中酸性重铬酸钾溶液均为灰绿色，由信息可知，两个烧杯中均产生了酒精，而酵母菌的无氧呼吸才会产生酒精，说明两组酵母菌都进行了无氧呼吸，即B组的氧气被耗尽，实验还在继续，这时酵母菌由于氧气不足而进行无氧呼吸了；
2022-2023学年上学期浙教版科学九年级“冲刺重高”讲义（四十二）
能量的获得