4.4 能量的獲得-九年級科學-（解析版）

4.4能量的獲得學習目錄學習目錄目錄模塊一知己知彼 1模塊二知識掌握 1知識點一、獲得能量的途徑 1知識點二、多樣的呼吸器官 6模塊三鞏固提高 7知識重點知識重點模塊一知己知彼學習目標目標解讀1.知道呼吸作用的含義，理解有機物的氧化分解是生命活動所需能量的來源。2.列舉人體及植物進行無氧呼吸的實例，比較其與有氧呼吸的異同點，了解人類應用微生物發(fā)酵進行生產(chǎn)的例子。3.了解常見生物的呼吸器官并舉例說明在不同環(huán)境中生活的動物獲得氧氣的方式不同。解讀1:描述人體呼吸時氣體交換的場所和過程,知道呼吸作用為人體內(nèi)能量的供應提供了必要的條件，常見題型為選擇題，難度較小。解讀2:在不同環(huán)境中生活的動物獲得能量的方式與具有的呼吸器官，常見題型為選擇題，難度較小。模塊二知識掌握知識點一、獲得能量的途徑食物中的營養(yǎng)物質(zhì)經(jīng)消化吸收空氣中的氧氣經(jīng)呼吸，通過循環(huán)系統(tǒng)到達體細胞。這些物質(zhì)最終要在體細胞內(nèi)經(jīng)歷復雜的呼吸作用，才能實現(xiàn)為人體各項生命活動提供能量。（一）有氧呼吸(1)呼吸作用:指在細胞內(nèi)氧化分解糖類、蛋白質(zhì)和脂肪等有機物，并釋放出能量的過程。(2)有氧呼吸:指在氧氣的參與下，有機物的分解較為徹底，并釋放出較多能量的呼吸作用方式。有氧呼吸是自然界中大多數(shù)生物進行呼吸作用的主要方式，通常所說的呼吸作用就是指有氧呼吸。(3)在一般情況下，人體每天進行各種生命活動所需的能量大多來源于糖類，也有一部分來源于脂肪，極少數(shù)來源于蛋白質(zhì)。

（二）無氧呼吸(1)概念:細胞在缺氧的條件下，將糖類等有機物分解成未徹底氧化的產(chǎn)物，釋放出少量能量的過程稱為無氧呼吸。(2)動物(包括人)的無氧呼吸:動物組織細胞在缺氧的情況下，糖類會在相關酶的作用下分解為乳酸，并釋放出少量的能量。當大量的乳酸在肌肉組織里堆積時，就會有肌肉酸痛的感覺。文字表達式為:葡萄類eq\o(→,\s\up7(酶))乳酸＋能量（少量）(3)高等植物的無氧呼吸:高等植物在缺氧(如水淹)的情況下，也能進行短時間的無氧呼吸，糖類被分解為酒精和二氧化碳，并釋放出少量的能量。文字表達式為:葡萄類eq\o(→,\s\up7(酶))酒精+二氧化碳＋能量（少量）(4)微生物的無氧呼吸:有些微生物能長期進行無氧呼吸，微生物的無氧呼吸稱為發(fā)酵。人們可以利用微生物的發(fā)酵作用來生產(chǎn)食品?！灸芰ν卣埂竣儆商穷悺⒅竞偷鞍踪|(zhì)的分解產(chǎn)物可推知:糖類和脂肪所含的元素相同，兩者都是由C、H、O三種元素組成的，而蛋白質(zhì)中除含有C、H、0三種元素以外，還含有N等元素。②三種供能物質(zhì)供能的順序為糖類、脂肪、蛋白質(zhì)，即人體一般先利用糖類氧化供能，在糖類相對不足的情況下會消耗脂肪，在脂肪相對不足的情況下會消耗蛋白質(zhì)。無氧呼吸(1)無氧呼吸是對機體能量需求的一種暫時性補充。(2)一般來說，進行無氧呼吸的生物中，動物體內(nèi)產(chǎn)生乳酸，植物體內(nèi)產(chǎn)生酒精，但是也有特例，如馬鈴薯塊莖、甜菜塊根、胡蘿卜葉和玉米胚等在進行無氧呼吸時產(chǎn)生乳酸。(3)微生物進行的無氧呼吸又叫做發(fā)酵，根據(jù)無氧呼吸的產(chǎn)物不同，微生物的發(fā)酵方式也不同。如無氧呼吸產(chǎn)生酒精的發(fā)酵稱為酒精發(fā)酵，無氧呼吸產(chǎn)生乳酸的發(fā)酵稱為乳酸發(fā)酵。（2022?杭州）豌豆在播種前，要先進行松土。主要目的是有利于（）A．土壤中的水分蒸發(fā)，保持土壤干燥，促進種子萌發(fā) B．空氣進入土壤，促進種子的有氧呼吸 C．陽光透過土壤間隙照到種子，促進種子光合作用 D．明顯降低土壤溫度，減少種子呼吸作用對有機物的消耗【解答】解：種子要想萌發(fā)必須滿足外界條件為一定的水分、適宜的溫度和充足的空氣。在播種前，農(nóng)民要先翻地松土，意義是增加土壤顆粒的孔隙，增加土壤中的空氣，是為了保證種子呼吸作用正常進行。故選：B。（2021秋?上虞區(qū)期末）校運動會上，小利參加完長跑比賽，感到大腿肌肉酸脹，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是（）A．有氧呼吸產(chǎn)生二氧化碳和水 B．無氧呼吸產(chǎn)生乳酸 C．無氧呼吸產(chǎn)生酒精 D．有氧呼吸產(chǎn)生乳酸【解答】解：人在運動時機體對氧氣的消耗量增大，骨骼肌細胞氧氣供應不足，在細胞質(zhì)基質(zhì)中積累的丙酮酸與NADH在酶的催化下轉(zhuǎn)化成乳酸，乳酸刺激相應的感受器，最終在大腦皮層形成酸脹乏力感。因此一般人在劇烈運動后，會出現(xiàn)肌肉酸脹乏力感?？梢夿符合題意。故選：B。（2020秋?長興縣期末）某同學參加校運會的百米賽跑項目，起跑后他拼盡全力向前奔跑，在以下三個釋放能量的式子中，能表示供給該同學奔跑所需能量的式子是（）①葡萄糖→酶②葡萄糖→酶③葡萄糖+氧氣→酶A．① B．③ C．①③ D．①②③【解答】解：某同學參加校運會的百米賽跑項目，起跑后他拼盡全力向前奔跑。此時人體在劇烈運動狀態(tài)下，即可以進行有氧呼吸，也可以進行無氧呼吸，其中有氧呼吸時把糖類等有機物徹底氧化分解，產(chǎn)生二氧化碳和水，并釋放能量。同時為了滿足機體對能量的需要，骨骼肌在暫時缺氧的情況下會進行無氧呼吸，產(chǎn)生乳酸。故能表示供給該同學奔跑所需能量的式子是①③。故選：C。（2021秋?普陀區(qū)期末）為了探究溫度對蟑螂呼吸快慢的影響，小明提出了自己的假設并設計了如下實驗方案。方案：把一只健壯的蟑螂放入30℃的密閉容器內(nèi)（如圖甲），利用傳感器測定10分鐘內(nèi)容器中溫度值和氧氣含量的變化情況；10分鐘后，將冰袋放置在容器兩側(cè)，使容器內(nèi)的溫度逐漸降低，并測定隨后20分鐘內(nèi)各個時間點的數(shù)據(jù)。多次重復實驗。（1）小明對該實驗提出的假設：溫度對蟑螂呼吸快慢有（或沒有）影響。（2）該實驗通過容器中氧氣含量反映蟑螂呼吸的快慢。（3）根據(jù)乙圖所得數(shù)據(jù)，小明得出了實驗結(jié)論為：溫度對蟑螂的呼吸有影響，隨著溫度降低，其呼吸變慢?！窘獯稹拷猓海?）小明為了探究溫度對蟑螂呼吸快慢的影響，做出的假設是對提出問題肯定或否定的回答，小明對該實驗提出的假設是：溫度對蟑螂呼吸快慢有（或沒有）影響。（2）蟑螂的呼吸作用是吸入空氣中的氧，分解有機物，并呼出二氧化碳，公式表示為：有機物+氧→二氧化碳+水+能量。所以可以通過測定容器中氧氣的含量來反映蟑螂呼吸作用的快慢。（2）根據(jù)圖乙曲線可知，前10分鐘溫度不變時，容器內(nèi)氧氣含量因呼吸作用而迅速減少，10分鐘后隨著溫度的降低，氧氣的減少處于減緩狀態(tài)。所以根據(jù)乙圖可以得出實驗結(jié)論為：溫度對蟑螂的呼吸有影響，隨著溫度降低，其呼吸變慢。故答案為：（1）溫度對蟑螂呼吸快慢有（或沒有）影響（2）容器中氧氣含量（3）溫度對蟑螂的呼吸有影響，隨著溫度降低，其呼吸變慢（2022春?樂清市期末）為探究培養(yǎng)液中酵母菌數(shù)量動態(tài)變化的影響因素，某研究性學習小組按下表完成了有關實驗，并定期對培養(yǎng)液中的酵母菌進行計數(shù)，繪制出酵母菌細胞數(shù)目變化曲線圖。試管編號培養(yǎng)液/mL蒸餾水/mL酵母菌母液/mL溫度/℃A10﹣128B10﹣15C﹣10128（注：﹣表示不加）（1）此實驗所需的測量工具有量筒、溫度計。（2）實驗前兩天，A試管中酵母菌數(shù)量增長明顯快于B試管，其原因是A試管的培養(yǎng)溫度更適合酵母菌的繁殖。（3）圖中缺少C組酵母菌的數(shù)目變化曲線，請在答題紙相應的圖中補充畫出該曲線?！窘獯稹拷猓海?）本題涉及到培養(yǎng)液、蒸餾水和酵母菌母液的量，需要用量筒來測量；設置溫度不同，需要用溫度計來測量。（2）A試管和B試管的實驗溫度不同，A試管中酵母菌數(shù)量增長明顯快于B試管，說明A試管的培養(yǎng)溫度更適合酵母菌的繁殖。（3）C試管中，雖然溫度適宜但由于沒有培養(yǎng)液，母液中營養(yǎng)物質(zhì)耗盡后酵母菌缺乏營養(yǎng)而消失。故答案為：（1）量筒、溫度計；（2）A試管的培養(yǎng)溫度更適合酵母菌的繁殖；（3）知識點二、多樣的呼吸器官動物要依靠食物和氧氣來維持生命。在不同環(huán)境中生活的動物，它們的呼吸系統(tǒng)不同,獲取氧氣的方式也不同。（一）低等無脊椎動物大多沒有專門的呼吸器官，它們只靠體表與外界環(huán)境進行氣體交換。如草履蟲、變形蟲等。（二）較高等的無脊椎動物已經(jīng)開始出現(xiàn)專門的呼吸器官，如蝗蟲用氣管呼吸、對蝦用鰓呼吸等。（三）水生脊椎動物魚類是用鰓呼吸的。魚的鰓位于咽的兩側(cè)，鰓蓋關閉時，水從張開的口流人咽，接著口關閉，口腔收縮，壓迫水流通過鰓并從立即張開的鰓蓋后緣流出。雖然水中的氧氣含量很低，但由于水流不斷通過布滿血管的鰓，魚類還是能獲得足夠的氧氣的。（四）陸生脊椎動物已經(jīng)有專門的呼吸器官一肺。不過不同的陸生脊椎動物的肺的結(jié)構(gòu)和復雜程度不同。(1)兩棲動物:肺比較簡單，如青蛙的肺僅是一層薄壁的囊，呼吸功能較差，還需要通過皮膚的輔助才能獲得足夠的氧氣。(2)爬行類、鳥類和哺乳類動物:已經(jīng)真正地適應了陸地生活，肺的結(jié)構(gòu)復雜化，肺中出現(xiàn)了肺泡,這在很大程度上增加了氣體交換的面積。由于鳥類的肺結(jié)構(gòu)十分致密，并與特殊的氣囊相通，使鳥類能夠進行雙重呼吸，為其飛行提供了充足的氧氣?！灸芰ν卣埂侩p重呼吸鳥類在呼吸時，空氣進入肺,在肺內(nèi)進行一次氣體交換，同時一部分空氣進入氣囊暫時貯存，呼氣時，氣囊中的氣體被擠出，再次經(jīng)過肺，又進行了一次氣體交換，經(jīng)過兩次氣體交換后，鳥類能獲得更多的氧氣，以滿足其對氧氣的需求。這就是雙重呼吸。

（2021秋?仙居縣期末）動物在長期的進化過程中形成了多種不同的呼吸方式和呼吸器官，下列有關動物呼吸器官敘述正確的是（）A．魚的呼吸器官是肺 B．青蛙的呼吸器官是鰓 C．鳥的呼吸器官是皮膚 D．狗的呼吸器官是肺【解答】解：A、魚終生生活在水中，吸收水中的溶解氧，用鰓呼吸，用鰭游泳，A錯誤；B、青蛙的幼體蝌蚪生活在水中，用鰓呼吸，成蛙的呼吸器官是肺，皮膚輔助呼吸，B錯誤；C、鳥的呼吸器官是肺，C錯誤；D、狗是哺乳動物，呼吸器官是肺，D正確。故選：D。模塊三鞏固提高（2020秋?婺城區(qū)期末）人體在劇烈運動狀態(tài)下，下列情況不可能發(fā)生的是（）A．血液中的酒精含量增加 B．體內(nèi)貯存的糖原減少 C．肌肉中的乳酸積累增加 D．呼吸、心跳頻率加快【解答】解：人體在劇烈運動狀態(tài)下，甲狀腺激素和腎上腺素分泌增多，呼吸和心跳加快，從而代謝加快，會消耗大量的葡萄糖，血糖降低時肝糖原會分解成葡萄糖，并且肌糖原也會分解產(chǎn)生乳酸，因此貯存的糖原減少，同時由于供氧不足，會導致無氧呼吸產(chǎn)生乳酸積累增加，但不會產(chǎn)生酒精，酒精是植物無氧呼吸的產(chǎn)物。故選：A。（2020秋?義烏市期末）在參加完體育測試后，有同學感到肌肉酸疼，其主要原因是（）A．有氧呼吸產(chǎn)生了乳酸 B．無氧呼吸產(chǎn)生了乳酸 C．有氧呼吸產(chǎn)生了二氧化碳 D．無氧呼吸產(chǎn)生了二氧化碳【解答】解：運動時機體對氧氣的消耗量增大，骨骼肌細胞氧氣供應不足，在細胞質(zhì)基質(zhì)中積累的丙酮酸與NADH在酶的催化下轉(zhuǎn)化成乳酸，乳酸刺激相應的感受器，最終在大腦皮層形成酸脹乏力感。因此一般人在劇烈運動后，會出現(xiàn)肌肉酸脹乏力感。故選：B。（2020秋?拱墅區(qū)校級月考）如圖所示為高等植物在室內(nèi)的二氧化碳氣體濃度與氧氣濃度之間的關系圖像，下列關于有氧呼吸作用、無氧呼吸作用的說法錯誤的是（）A．有氧呼吸氧化分解有機物較徹底、釋放能量較多，是主要的呼吸作用方式 B．無氧呼吸時，無氧呼吸的強度隨氧氣濃度的增加而增強 C．有氧呼吸、無氧呼吸都需要酶的參與 D．在細胞內(nèi)無氧氣或氧氣較少（即氧氣少于一定臨界值）時才會進行無氧呼吸【解答】解：A、氧化分解同質(zhì)量的有機物，有氧呼吸釋放的能量比無氧呼吸多，故A正確。B、無氧呼吸隨氧氣濃度增加而減弱，當氧氣達到一定值時甚至停止，故B錯誤。C、無氧呼吸和有氧呼吸均需要多種酶催化，故C正確。D、無氧呼吸隨氧氣濃度增加而減弱，故在無氧或低氧時才能進行無氧呼吸，故D正確。故選：B。（2020秋?樂清市校級月考）接力賽上，部分運動員因某些肌肉細胞進行無氧呼吸感到腰酸腿疼，關于這一過程的以下說法中，正確的是（）A．此時無氧呼吸是機體所需能量的主要來源 B．此時無氧呼吸產(chǎn)生的酒精對組織細胞有毒害作用 C．此時無氧呼吸所釋放的能量大部分以熱的形式散失 D．此時肌肉細胞活動所需的能量由乳酸直接供給【解答】解：A、人類不能在缺氧的條件下正常存活，所以機體此時主要能量來源還是有氧呼吸，A錯誤。B、植物細胞在無氧條件下會產(chǎn)生酒精和二氧化碳，酒精對植物細胞有毒害作用，而動物細胞無氧呼吸產(chǎn)生乳酸沒有毒害作用，B錯誤。C、無氧呼吸所釋放的能量小部分用來給細胞提供維持生命活動的能量，大部分以熱的形式散失，C正確。D、不論是有氧呼吸還是無氧呼吸，人體細胞所能利用的能量都是直接來源于呼吸作用，D錯誤。故選：C。（2020秋?溫嶺市期中）2019年，11月22﹣24日，2019中國山地自行車公開賽總決賽在浙江常山舉行。此賽事激發(fā)了小科同學研究自行車的興趣，通過研究發(fā)現(xiàn)了很多有趣的現(xiàn)象：自行車車架都要進行噴漆處理；當經(jīng)過很陡峭的上坡時，采用“S”路線比直線要省力的多；但是下坡時即使腳停止蹬腳踏板，車速也會越來越快；騎車強度要適度，如果強度過大，大腿肌肉會酸疼的厲害。請你解釋上述現(xiàn)象所涉及的科學道理。【解答】解：上述現(xiàn)象所涉及的科學道理如下：①自行車車架進行噴漆處理是通過隔離車架金屬與氧氣和水分，因為氧氣和水分會使車架金屬銹蝕：②采用“S”路線比直線要省力是因為根據(jù)公式W＝FS，在做功相同時，通過的距離越長，所需要的力越?。虎巯缕聲r腳停止蹬腳踏板，車速也會越來越快是因為自行車下坡時，質(zhì)量不變，速度越來越大，則動能不斷增大；高度減小，汽車的重力勢能不斷減小，因此該過程將重力勢能轉(zhuǎn)化為動能；④當人體在劇烈運動時，不僅進行有氧呼吸，還進行無氧呼吸，此時有氧呼吸提供的能量不夠人體消耗的，無氧呼吸產(chǎn)生的產(chǎn)物是乳酸，而乳酸顯酸性，人體又對乳酸吸收相對緩慢，大部分遺留在體內(nèi)，故肌肉會感覺酸痛。（2020秋?江干區(qū)期末）小金同學研究酵母菌的呼吸作用方式，及其代謝產(chǎn)物，設計圖甲和乙裝置進行實驗。在35℃時，將酵母菌和一定質(zhì)量分數(shù)的葡萄糖溶液混合后，加入B和D裝置中。據(jù)此回答下列問題。（1）小金同學通過C和E裝置的澄清石灰水是否變渾濁，來判斷酵母菌是進行有氧呼吸還是無氧呼吸。該判斷依據(jù)是否合理不合理，說明理由因為酵母菌有氧呼吸和無氧呼吸都會產(chǎn)生CO2，都會使澄清灰水變渾濁。。（2）小金認為C瓶澄清石灰水變渾濁不足以確定B瓶產(chǎn)生了CO2，需要如何改進通入空氣前，先通入氮氣將裝置中原有的CO2驅(qū)盡。（3）利用傳感器測定并記錄裝置D中酵母菌數(shù)量、葡萄糖濃度和酒精濃度繪制圖丙曲線。解釋在溫度為35℃時，圖丙中酒精含量變化的原因是隨時間推移，葡萄糖逐漸消耗，酵母菌數(shù)量下降，。【解答】解：（1）不能根據(jù)CE的澄清破水變渾濁來判斷，因為酵母菌有氧呼吸和無氧呼吸都會產(chǎn)生02，都會使澄清石灰水變渾濁?？梢杂盟嵝灾劂t酸鉀來檢驗BD中是否有酒精產(chǎn)生。（2）可以在通入空氣前，先通入氮氣將裝置中原有的CO2驅(qū)盡，防止影響實驗結(jié)果。（3）T1時葡萄糖充足，酵母菌大量繁殖，使酒精含量升高：T2時葡萄糖逐漸消耗，酵母菌因為有害物質(zhì)積累等原因數(shù)量下降，酒精含量不再升高。故答案為：（1）不合理，因為酵母菌有氧呼吸和無氧呼吸都會產(chǎn)生CO2都會使澄清灰水變渾濁（2）通入空氣前，先通入氮氣將裝置中原有的CO2驅(qū)盡（3）隨時間推移，葡萄糖逐漸消耗，酵母菌數(shù)量下降。（2020秋?永康市校級期末）某研究小組準備探究微生物的呼吸作用，設計實驗方案如下：關閉活栓后根據(jù)U形管右管液面高度變化反映瓶中氣體體積變化。實驗開始時將右管液面高度調(diào)至參考點，實驗中定時記錄右管液面高度相對于參考點的變化。（忽略其他原因引起的容積變化，碳酸氫鈉飽和溶液不吸收二氧化碳氣體）（1）若觀察到甲組右管液面上升，可判斷微生物有氧呼吸時氧氣的消耗量（填“氧氣的消耗量”或“二氧化碳的產(chǎn)生量”）。（2）若觀察到甲、乙兩組實驗中右管液面都不變，該微生物可能是乳酸菌（填“酵母菌”或“乳酸菌”）進行無氧呼吸?！窘獯稹拷猓海?）微生物有氧呼吸時會產(chǎn)生二氧化碳。甲組裝置中放置了氫氧化鈉，可以吸收瓶中呼吸時產(chǎn)生的二氧化碳，若觀察到甲組右管液面上升，是因為瓶中的氧氣被消耗，瓶內(nèi)氣壓降低，氣體被壓入導致右管液面上升。所以，可判斷微生物有氧呼吸時氧氣的消耗量。（2）乙組裝置中碳酸氫鈉飽和溶液不吸收二氧化碳氣體，所以，此裝置可以測量呼吸過程中吸入和呼出的氣體的差值。甲裝置測量的是氧氣的消耗量，如果右管液面不變，證明呼吸時沒有消耗氧氣；乙組裝置右管液面都不變，證明微生物吸收氣體等于呼出的氣體的量，或者是呼吸作用既不吸入氣體，也不呼出氣體是乳酸發(fā)酵的過程。將甲乙兩裝置對比，如果裝置中微生物是酵母菌，則甲組裝置符合無氧呼吸的特點，但是乙裝置由于酵母菌無氧呼吸時產(chǎn)生了二氧化碳，將會使右管液面下降，低于參考點。所以，該微生物可能是乳酸菌，乳酸菌無氧呼吸時，無氣體變化。故答案為：（1）氧氣的消耗量。（2）