5.3.2　无氧呼吸、细胞呼吸的影响因素及其应用课件 (共43张PPT)2023-2024学年高一生物人教版（2019）必修第一册

(共43张PPT)
第5章　细胞的能量供应和利用
第3节　细胞呼吸的原理和应用
第2课时　无氧呼吸、细胞呼吸的影响因素及其应用
课 程 标 准
1.构建无氧呼吸模型,并与有氧呼吸过程进行比较,培养科学思维能力。
2.举例说明细胞呼吸和生产、生活的关系,关注细胞呼吸原理的广泛应用,认同科学技术的重要价值。
基础落实 必备知识全过关
重难探究 能力素养全提升
目录索引
素养升级 情境命题强突破
基础落实 必备知识全过关
知识点一 无氧呼吸
1.类型及化学反应式
2.场所:__________。
3.过程
(1)第一阶段:与__________的第一阶段完全相同。
(2)第二阶段:__________在不同酶的催化作用下,分解成__________或者是转化成乳酸。
C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+少量能量
C6H12O6 2C3H6O3+少量能量
细胞质基质
有氧呼吸
丙酮酸
酒精和CO2
知识点二 细胞呼吸原理的应用
类型 应用 原理
有氧 呼吸 提倡有氧运动 不会因剧烈运动时无氧呼吸积累过多的__________而使肌肉酸胀乏力
农作物栽培时及时松土透气 根的有氧呼吸(产生__________)促进无机盐的吸收
稻田定期排水 避免根无氧呼吸产生大量__________对细胞产生毒害作用,使其腐烂
生产醋酸、味精等 利用醋酸杆菌、谷氨酸棒状杆菌的有氧呼吸
发面 在馒头、面包的制作过程中,利用酵母菌的有氧呼吸,使馒头、面包变得松软可口
矿质离子
乳酸
大量能量
酒精
类型 应用 原理
无氧 呼吸 选用“创可贴”或透气的消毒纱布包扎伤口 为伤口创造有氧的环境,避免__________的繁殖,有利于伤口的愈合
伤口过深或被锈钉扎伤,需及时治疗 避免_______________进行无氧呼吸而大量繁殖,引发破伤风
制作酸菜、酸奶、泡菜等 利用乳酸菌无氧呼吸产生__________
厌氧菌
破伤风芽孢杆菌
乳酸
旁栏边角 想一想
(1)[教材P94相关信息]1 mol葡萄糖彻底氧化分解后可释放2 870 kJ的能量,但在分解成乳酸以后,只释放出196.65 kJ的能量,其中只有61.08 kJ的能量储存在ATP中。其余的能量去哪里了
(2)[教材P95思考·讨论]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。请从有氧呼吸和无氧呼吸的产物及释放能量多少的角度分析原因。
提示 无氧呼吸中有机物没有彻底氧化分解,大量的能量仍存留在酒精或乳酸中。
提示 有氧呼吸的产物是CO2和H2O,对于机体的影响较小,且有机物中的能量全部释放。而无氧呼吸的产物中的乳酸对机体不利,且有机物中的能量仅释放一部分。
(3)[教材P96概念检测]如果超市中的酸奶出现胀袋现象,则不可食用,原因是什么
提示 胀袋说明被杂菌感染,并产生了气体。
结论语句辨一辨
(1)在有氧和无氧的条件下,葡萄糖中能量的去向都是大部分以热能的形式散失,少部分储存在ATP中。(　　)
(2)无氧呼吸过程中没有氧气参与,所以有[H]的积累。(　　)
(3)水稻根、苹果果实、马铃薯块茎等植物器官的细胞无氧呼吸的产物都是酒精和二氧化碳。(　　)
(4)人体产生二氧化碳的细胞呼吸方式一定是有氧呼吸。(　　)
(5)和有氧呼吸相比,无氧呼吸的两个阶段释放的能量较少。(　　)
(6)用透气的消毒纱布包扎伤口,目的是保证伤口处细胞的有氧呼吸。
(　　)
(7)无氧和零下低温的环境有利于水果保鲜。(　　)
(8)及时排涝,能防止水稻根细胞受酒精毒害。(　　)
×
×
×
√
×
×
×
√
重难探究 能力素养全提升
主题一　无氧呼吸
情境探究
除酵母菌以外,还有乳酸菌等多种细菌进行无氧呼吸,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。下图为酒精发酵和乳酸发酵的过程示意图,请结合教材“无氧呼吸”内容,分析讨论下列问题。
(1)图中氧化型辅酶Ⅰ(NAD+)转化成的还原型辅酶Ⅰ(NADH)通常采用一种十分简化的方式[H]表示。据图分析,无氧呼吸有无[H]的积累
(2)无氧呼吸的两个阶段都能产生ATP吗
(3)为什么有些无氧呼吸的产物是酒精,而有些产物却是乳酸 请分析产生这种差异的原因。
提示 没有[H]的积累;第一阶段产生的[H]参与第二阶段的反应,重新转化成NAD+。
提示 无氧呼吸只有第一阶段产生少量的ATP,第二阶段不产生ATP 。
提示 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。
(4)剧烈运动后的肌肉酸疼是怎样造成的
(5)从竞争的角度看,乳酸菌通过无氧呼吸产生乳酸的意义是什么
提示 剧烈运动导致氧气供应不足,肌肉细胞进行无氧呼吸,产生了乳酸,造成肌肉酸疼。
提示 乳酸菌产生的乳酸排到外界环境中,会导致环境中pH降低,使得一些不耐酸的微生物死亡,有利于乳酸菌在竞争中占据优势。
方法突破
比较有氧呼吸和无氧呼吸
项目 有氧呼吸 无氧呼吸
不 同 点 条件 需氧 不需氧
场所 细胞质基质、线粒体 细胞质基质
分解程度 葡萄糖被彻底分解 葡萄糖分解不彻底
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 反应条件 需酶和适宜温度
本质 氧化分解有机物,释放能量,生成ATP
过程 第一阶段从葡萄糖到丙酮酸完全相同
意义 为生物体的各项生命活动提供能量
视角应用
视角1 无氧呼吸的过程
1.[2023云南昆明一中高一月考]酵母菌细胞呼吸的部分过程如图所示,①~③为相关生理过程。下列叙述正确的是(　　)
A.①释放的能量大多贮存在有机物中
B.③进行的场所是细胞质基质和线粒体
C.发生①③时,CO2释放量大于O2吸收量
D.发酵液中的酵母菌在低氧环境下能进行①②和①③
D
解析　①为有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段,其释放的少量能量大部分以热能形式散失,少部分合成ATP,A项错误;③属于有氧呼吸的第二、三阶段,其进行的场所是线粒体,B项错误;①③是有氧呼吸, CO2释放量等于O2吸收量,C项错误;酵母菌是兼性厌氧菌,既能进行有氧呼吸也能进行无氧呼吸,所以发酵液中的酵母菌在低氧环境下能进行①②和①③,D项正确。
2.[2023广东惠州三校联考]金鱼能在严重缺氧的环境中生存若干天,肌细胞和其他组织细胞中无氧呼吸的产物不同。如图表示金鱼在缺氧状态下,细胞中部分代谢途径,下列相关叙述正确的是(　　)
A.②过程不需要O2的参与,产生的“物质X”是丙酮酸
B.过程①②③⑤均有能量释放,用于合成ATP
C.过程③⑤无氧呼吸产物不同是因为细胞内反应的场所不同
D.若给肌细胞提供18O标记的O2,不会在CO2中检测到18O
A
解析　分析题图可知,“物质X”是丙酮酸,②为细胞呼吸第一阶段,不需要O2参与,A项正确;过程③⑤是无氧呼吸第二阶段,不产生ATP,B项错误;过程③⑤是无氧呼吸的第二阶段,场所均是细胞质基质,C项错误;有氧条件下,肌细胞也可以进行有氧呼吸,若给肌细胞提供18O标记的O2,则产生的水含有18O,含有18O的水参与有氧呼吸的第二阶段,产生的CO2中能检测到18O,D项错误。
视角2 有氧呼吸和无氧呼吸的比较
3.[2023山东泰安英雄山中学高一期末]“有氧运动”是指人体吸入的氧气量与需求的氧气量相等,达到生理上的平衡状态。如图所示为人体运动强度与血液中乳酸含量和氧气消耗速率的关系。结合所学知识,分析下列说法正确的是(　　)
A.a运动强度下只有有氧呼吸,b运动强度下有氧呼吸和无氧呼吸同时存在,c运动强度下只有无氧呼吸
B.运动强度大于或等于b后,肌肉细胞CO2的产生量将大于O2的消耗量
C.无氧呼吸使有机物中的能量大部分以热能形式散失,其余储存在ATP中
D.若运动强度长时间超过c,会因为乳酸积累而使肌肉酸胀乏力
D
解析　a运动强度下乳酸含量低,无氧呼吸较弱,b运动强度下有氧呼吸和无氧呼吸都有所增强,c运动强度下氧气消耗速率较高,有氧呼吸、无氧呼吸速率都在较高水平,A项错误;肌肉细胞无氧呼吸不产生CO2,有氧呼吸过程中CO2的产生量等于O2的消耗量,B项错误;无氧呼吸过程中,葡萄糖分子中的能量大部分储存在乳酸中,释放的能量中大部分以热能形式散失,其余储存在ATP中,C项错误。
视角3 探究细胞呼吸的方式
4.如图是某研究性学习小组为了探究酵母菌的细胞呼吸类型而设计的实验装置(酵母菌利用葡萄糖作为能源物质),下列有关实验装置和结果的分析,不正确的是(　　)
A.通过装置1仅仅能探究出酵母菌是否进行有氧呼吸
B.用水代替NaOH溶液设置装置2,通过装置2液滴的移动情况可以探究出酵母菌是否进行无氧呼吸
C.用水代替NaOH溶液设置装置2,如果装置1中液滴左移,装置2中液滴右移,说明酵母菌既进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸
D.用水代替NaOH溶液设置装置2,装置2中液滴可能向左移
D
解析　烧杯中的NaOH溶液能吸收细胞呼吸产生的CO2,所以液滴移动的距离代表细胞呼吸消耗O2的量,因此通过装置1仅仅能探究出酵母菌是否进行有氧呼吸;用水代替NaOH溶液设置装置2,由于水不吸收气体也不释放气体,所以液滴移动的距离代表细胞呼吸释放的CO2量与消耗的O2量的差值,如果液滴移动说明酵母菌进行了无氧呼吸,如果液滴不移动,说明酵母菌不进行无氧呼吸;用水代替NaOH溶液设置装置2,如果装置1中液滴左移,说明有O2的消耗,可以推断出酵母菌进行了有氧呼吸,装置2中液滴右移,说明细胞呼吸释放的CO2量多于O2的消耗量,推断出酵母菌还进行了无氧呼吸;用水代替NaOH溶液设置装置2,由于用葡萄糖作底物不可能出现O2的消耗量大于CO2的释放量的情况,所以装置2中液滴不可能向左移。
【题后归纳】 判断细胞呼吸方式的三大依据


主题二　细胞呼吸的影响因素和细胞呼吸原理的应用
情境探究
1.根据以下图像,分析影响细胞呼吸的外界因素。
(1)据图分析,O2浓度对有氧呼吸和无氧呼吸的影响。
提示 O2浓度为0时,只进行无氧呼吸;0(2)在储藏蔬菜或水果时,储藏室内的O2应调节到图中__________的浓度,原因是___________________________________ 。
5%
降低细胞呼吸强度,减少有机物的消耗
2.储藏谷粒时将谷粒晒干,既能减少细胞内__________含量,又能降低____________________;还可以通过__________、__________等条件来降低有氧呼吸速率。储藏新鲜蔬菜、水果与储藏谷粒相比,不能放在__________的环境下,要有一定的__________。
自由水
有氧呼吸的速率
低温
低氧
干燥
湿度
方法突破
影响细胞呼吸的因素
视角应用
视角1 细胞呼吸原理的应用
1.下列有关细胞呼吸的叙述,正确的是(　　)
A.低温、低氧、干燥的环境最有利于果蔬储藏
B.夏天常发生的酸奶盒盖鼓胀的原因是乳酸菌有氧呼吸产生大量CO2
C.选用透气性好的“创可贴”可以保证人体细胞的有氧呼吸,避免伤口处细胞坏死
D.玉米经酵母菌的无氧呼吸产生酒精可用来代替汽油做燃料
D
解析　果蔬储藏需要低温、低氧、一定湿度的环境,A项错误;乳酸菌发酵产物是乳酸,无二氧化碳产生,B项错误;选用透气性好的“创可贴”可以避免厌氧型细菌滋生,C项错误;玉米经酵母菌的无氧呼吸产生酒精可用来代替汽油,以达到环保的目的,D项正确。
视角2 影响细胞呼吸的因素
2.[多选][2022山东高考]在有氧呼吸第三阶段,线粒体基质中的还原型辅酶脱去氢并释放电子,电子经线粒体内膜最终传递给O2,电子传递过程中释放的能量驱动H+从线粒体基质移至内外膜间隙中,随后H+经ATP合成酶返回线粒体基质并促使ATP合成,然后与接受了电子的O2结合生成水。为研究短时低温对该阶段的影响,将长势相同的黄瓜幼苗在不同条件下处理,分组情况及结果如图所示。已知DNP可使H+进入线粒体基质时不经过ATP合成酶。下列相关说法正确的是(　　)
A.4 ℃时线粒体内膜上的电子传递受阻
B.与25 ℃时相比,4 ℃时有氧呼吸产热多
C.与25 ℃时相比,4 ℃时有氧呼吸消耗葡萄糖的量多
D.DNP导致线粒体内外膜间隙中H+浓度降低,生成的ATP减少
BCD
解析　与25 ℃相比,4 ℃耗氧量增加,根据题意,电子经线粒体内膜最终传递给O2,说明此时电子传递未受阻,A项错误;与25 ℃相比,短时间低温4 ℃处理,ATP合成量较少,耗氧量较多,说明4 ℃时有氧呼吸释放的能量较多的用于产热,消耗的葡萄糖量多, B、C两项正确;DNP使H+不经ATP合成酶返回线粒体基质中,会使线粒体内外膜间隙中的H+浓度降低,导致ATP合成减少, D项正确。
视角3 有关细胞呼吸的计算
3.[2023江西铜鼓中学高一月考]将含酵母菌的葡萄糖溶液均分为4份,分别置于甲、乙、丙、丁四种条件下培养,测得CO2和O2体积变化的相对值如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A.甲条件下酵母菌只进行无氧呼吸
B.乙条件下有氧呼吸比无氧呼吸消耗的葡萄糖多
C.丙条件下有氧呼吸与无氧呼吸释放CO2量比为2∶3
D.丁条件下释放的CO2来自细胞质基质和线粒体
A
解析　甲条件下,无O2的吸收,酵母菌只能进行无氧呼吸,产物是酒精和CO2,A项正确;乙条件下,吸收了约3个单位的O2,有氧呼吸释放约3个单位的CO2,无氧呼吸释放的CO2约5个单位,根据有氧呼吸的方程式可知,释放3个单位的CO2需要消耗0.5个单位的葡萄糖,根据无氧呼吸的方程式可知,释放5个单位的CO2需要消耗2.5个单位的葡萄糖,因此有氧呼吸比无氧呼吸消耗的葡萄糖少,B项错误;丙组条件下O2的吸收量为4个单位,则有氧呼吸释放CO2量为4个单位,无氧呼吸释放的CO2量为2个单位,所以丙条件下有氧呼吸与无氧呼吸释放的CO2量比为2∶1,C项错误;丁条件下,O2吸收量等于CO2释放量,说明酵母菌只进行有氧呼吸,产生CO2的场所是线粒体基质,D项错误。
素养升级 情境命题强突破
种子萌发过程中的细胞呼吸
命题情境
种子刚刚成熟时,有机物积累迅速,呼吸速率加快,但当种子接近成熟时,呼吸速率逐渐减慢。种子萌发时,由于种子萌发初期主要是进行无氧呼吸,而随后进行有氧呼吸。因此在胚根长出前,种子呼吸产生的CO2大大超过O2的消耗,而当胚根长出后,O2的消耗速率就高于CO2的释放速率。
高考例证
[2021湖南高考]下列有关细胞呼吸原理应用的叙述,错误的是(　　)
A.南方稻区早稻浸种后催芽的过程中,常用40 ℃左右温水淋种并时常翻种,可以为种子的细胞呼吸提供水分、适宜的温度和氧气
B.农作物种子入库贮藏时,在无氧和低温条件下呼吸速率降低,贮藏寿命显著延长
C.油料作物种子播种时宜浅播,原因是萌发时细胞呼吸需要大量氧气
D.柑橘在塑料袋中密封保存,可以减少水分散失、降低呼吸速率,起到保鲜作用
B
解析　南方稻区早稻浸种后催芽的过程中,“常用40 ℃左右温水淋种”可以为种子的细胞呼吸提供水分和适宜的温度,“时常翻种”可以为种子的细胞呼吸提供氧气,A项正确;种子无氧呼吸会产生酒精,因此,农作物种子入库贮藏时,应在低氧和零上低温条件下,贮藏寿命会显著延长,B项错误;油料作物种子中含有大量脂肪,脂肪中C、H含量高,O含量低,油料作物种子萌发时细胞呼吸需要消耗大量氧气,因此,油料作物种子播种时宜浅播,C项正确;柑橘在塑料袋中“密封保存”会使水分散失减少,氧气浓度降低,从而降低了呼吸速率,低氧、一定湿度是新鲜水果保存的适宜条件,D项正确。
新题速递
1.[2023辽宁沈阳市郊联体联考]下表是某种植物种子在甲、乙、丙三种不同的条件下萌发,测得的气体量(相对值)的变化结果(假设细胞呼吸的底物都是葡萄糖)。下列说法正确的是(　　)
项目 CO2释放量/mol O2吸收量/mol
甲 12 0
乙 8 6
丙 10 10
A.在甲条件下进行的是产生CO2和乳酸的无氧呼吸
B.在乙条件下有氧呼吸消耗的葡萄糖比无氧呼吸多
C.在丙条件下有氧呼吸强度达到了最大值
D.在乙条件下释放的CO2来自细胞质基质和线粒体
D
解析　甲条件下只释放CO2,不吸收氧气,进行的是产生酒精和CO2的无氧呼吸,不产生乳酸,A项错误;乙条件下消耗氧气的量为6 mol,则有氧呼吸消耗葡萄糖的量为1 mol,无氧呼吸产生二氧化碳的量为2 mol,无氧呼吸消耗葡萄糖的量为1 mol,有氧呼吸消耗的葡萄糖和无氧呼吸相等,B项错误;丙条件下只进行有氧呼吸,但不能判断有氧呼吸强度是否达到了最大值,C项错误;乙条件下释放的CO2来自细胞质基质和线粒体,D项正确。
(1)干种子吸水后,自由水比例大幅增加,会导致细胞新陈代谢速率明显加快,原因是________________________________ (至少答出两点)。
自由水是细胞内良好的溶剂;许多生物化学反应需要水的参与;水参与物质运输
(2)在种子萌发过程中的12~30 h之间,细胞呼吸的产物是__________和CO2。若种子萌发过程中缺氧,将导致种子萌发速度变慢甚至死亡,原因是____________________________________。
酒精、水
(3)与种子萌发时相比,胚芽出土后幼苗的正常生长还需要的环境条件包括________________________________________。
缺氧时,种子无氧呼吸产生的能量不能满足生命活动所需要的,且种子无氧呼吸产生的酒精对种子有毒害作用
适宜的光照、CO2和无机盐等
【网络构建】
【经典图示】
O2浓度对细胞呼吸的影响
本 课 结 束