5.3 细胞呼吸的原理和应用（学案）—高一上学期生物人教版必修1

第五章 第3节 细胞呼吸的原理和应用
1. 细胞呼吸：细胞内的有机物氧化分解，生成CO2或其他产物，释放能量并生成ATP的过程，包括有氧呼吸和无氧呼吸两种方式。
2. 有氧呼吸：在O2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CO2和水，释放大量能量，生成大量ATP的过程。
3. 无氧呼吸：在没有O2参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量，生成少量ATP的过程。
注：无氧呼吸时，葡萄糖中的能量大部分储存在酒精或乳酸中。
4. 发酵：特指酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸。产生酒精的叫做酒精发酵（如葡萄酒的酿造），产生乳酸的叫做乳酸发酵（如酸奶的制作）。
注：人体肌细胞进行无氧呼吸不属于乳酸发酵！！！
5. 细胞呼吸两种方式的比较：
6. 细胞呼吸时释放的能量，大部分以热能形式散失，只有少部分用于合成ATP。
（但有氧呼吸生成的ATP比无氧呼吸多）
7. 影响细胞呼吸的外部因素：
（1）温度：通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸速率
应用：① 低温条件下贮存蔬菜、水果；
② 大棚蔬菜栽培中，增加昼夜温差（夜间和阴天适当
降温），减少有机物的消耗；
③ 温水和面发酵更快。
（2）pH：通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸速率
应用：微生物发酵时依据微生物的种类调整pH
（3）O2浓度：
曲线I：氧气浓度对总呼吸速率的影响
（1）氧气浓度为0时：只进行无氧呼吸；
氧气浓度为0~b时：有氧呼吸+无氧呼吸；
氧气浓度≥b时：只进行有氧呼吸。
（2）B点：此时，有氧呼吸速率=无氧呼吸速率；
A点： 总呼吸速率最小值，在其对应的氧气浓度a下最适合贮存蔬菜水果；
C点：无氧呼吸消失点
M点：总呼吸速率最大值，M点之后的限制因素为酶浓度或底物浓度。
应用：① 中耕松土，增强根部的细胞呼吸，有利于植物对矿质元素的吸收；
② 在低氧条件下贮存蔬菜水果。
（4）CO2浓度：生成物浓度越高，反应速率越慢。
应用：较高CO2浓度的条件下贮存蔬菜水果。
（5）水含量：自由水含量多，新陈代谢加快，呼吸速率提升；但浇水过多会使植物细胞进行无氧呼吸，产生酒精使根部腐烂，进而降低呼吸速率。
应用：稻田需定期排水，防止水淹；
8. 贮存蔬菜水果的条件：低温、低氧、高CO2、一定湿度
贮存种子的条件：低温、低氧、高CO2、干燥
9. 细胞呼吸与生活健康：
① 包扎浅伤口选用透气的创可贴：
防止厌氧细菌的滋生
② 皮肤破损较深或被锈钉扎伤需及时注射破伤风抗毒血清：
破伤风杆菌只能进行无氧呼吸，容易在深伤口内大量繁殖；
③ 提倡慢跑等有氧运动：
避免肌细胞无氧呼吸产生大量乳酸，使肌肉酸胀乏力。
第五章 第3节 细胞呼吸的原理和应用
探究酵母菌细胞呼吸的方式
1. 实验原理：酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。
2. 探究实验的一般步骤：
提出问题→作出假设→设计实验→进行实验→得出结论→表达与交流
3. 此实验的自变量：氧气的有无
因变量：细胞呼吸的产物
无关变量：温度、葡萄糖浓度、酵母菌活性等（保证相同且适宜）
4. 检测CO2的方法：
① 澄清石灰水：浑浊程度越高，CO2越多；
② 溴麝香草酚蓝溶液：蓝→绿→黄（变黄用时越短，CO2越多）
③ CO2传感器：读数（灵敏度更高）
5. 检测酒精的方法：
① 酸性重铬酸钾（浓硫酸+重铬酸钾）：橙色→灰绿色
② 酒精检测仪：读数（灵敏度更高）
有氧呼吸与无氧呼吸的装置示意图
6. 甲组（有氧呼吸）中各锥形瓶的作用：
① 10% NaOH溶液：除去空气中的CO2；
② A瓶（酵母菌+5%葡萄糖溶液）：葡萄糖浓度过低则抑制酵母菌细胞呼吸，浓度过高则使酵母菌失水死亡；
③ 澄清石灰水：检测是否有CO2的产生（也可换为溴麝香草酚蓝溶液）。
7. 乙组（无氧呼吸）中各锥形瓶的作用：
① B瓶（酵母菌+5%葡萄糖溶液）应封口放置一段时间后，再连通检测CO2的装置，原因：使酵母菌耗尽瓶内的氧气，保证无氧条件；
② 澄清石灰水：检测是否有CO2的产生（也可换为溴麝香草酚蓝溶液）。
8. A、B瓶中应加入等量的经过加热煮沸后冷却的葡萄糖溶液，原因：加热煮沸可除去葡萄糖溶液中的氧气和杂菌，冷却后再与酵母菌混合可以保证酵母菌的活性。
9. 若有氧组也产生一定的酒精使酸性重铬酸钾变色，可能的原因是：培养瓶中的葡萄糖还未消耗完，与酸性重铬酸钾发生反应使其变色。
（注：可将酵母菌的培养时间适当延长，以耗尽溶液中的葡萄糖，避免其对实验结果的影响）
10. 实验结论：
① 酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸；
② 在有氧的条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳。
③ 在无氧的条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生少量的二氧化碳和酒精。
（注：此实验没有检测到水的生成，所以实验结论中不应该提到“水”。）
11. 对比实验：是一种特殊的对照实验
特点：没有对照组，均为实验组，实验组之间互为对照
示例：探究酵母菌细胞呼吸的方式