2019高中生物第5章第3节第2课时细胞呼吸的原理及应用教案新人教版必修.pdf

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1、细胞呼吸的原理及应用细胞呼吸的原理及应用 一、有氧呼吸 1 概念 ： 细胞在氧的参与下， 通过多种酶的催化作用， 把葡萄糖等有机物彻底氧化分解， 产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量 ATP 的过程。 2主要场所线粒体： 3过程 第一阶段第二阶段第三阶段 场所细胞质基质线粒体基质线粒体内膜 反应物葡萄糖丙酮酸、水O2、H 生成物丙酮酸、 H、 ATPCO2、 H、 ATPH2O、ATP 能量少量能量少量能量大量能量 4有氧呼吸反应式：C6H12O66O26H2O6CO212H2O能量。 酶 5特点 (1)必要条件：有氧参与，多种酶催化。 (2)过程特点：能量是逐步释放的，有机物彻底氧化分解。

2、6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 1_161 kJ 的 能量储存在 ATP 中，其余的能量以热能形式散失掉。 二、无氧呼吸 1类型：对于微生物而言，根据产物的不同，可分为酒精发酵和乳酸发酵。 2两种类型的比较： 酒精发酵乳酸发酵 场所细胞质基质 第一阶段葡萄糖H丙酮酸少量能量 酶 过 程 第二阶段丙酮酸酒精CO2 酶 丙酮酸乳酸 酶 反应式 C6H12O62C2H5OH2CO2 酶 少量能量 C6H12O62C3H6O3少量能 酶 量 能量转化 1 mol 葡萄糖分解成乳酸后只释放 196.65 kJ 能量，其中有 61.08 kJ 储存在 A

3、TP 中 三、细胞呼吸原理的应用连线 一、有氧呼吸 1教材问题探讨分析 (1)仔细观察教材 P93 图 58，分析线粒体与其功能相适应的结构特点有哪些？ 提示 ： 线粒体内膜向内腔折叠形成嵴，大大增加了内膜表面积，在内膜上和基质中含有 许多种与有氧呼吸有关的酶。 (2)观察教材 P93 图 59，并阅读教材文字叙述，讨论并交流下列问题： 试从元素角度分析有氧呼吸过程中各物质的来源、 去向， 写出反应式并用箭头进行标 注。 提示： 分析糖类(葡萄糖)为什么必须分解成丙酮酸后才能进行有氧呼吸的第二、三阶段？ 提示：因为线粒体膜上不含有运输葡萄糖的载体蛋白，葡萄糖不能进入线粒体(或线粒 体内没有催化

4、葡萄糖分解的酶)。 细胞呼吸过程中能量发生了怎样的变化？ 提示 ： 细胞呼吸过程中储存在有机物中的稳定化学能，转变成储存在 ATP 的高能磷酸键 中活跃化学能和热能。 2判断下列说法是否正确 (1)细胞有氧呼吸的场所是线粒体。() (2)有氧呼吸过程中产生能量最多的是第三阶段。() (3)细胞呼吸分解有机物释放的所有能量都用于合成 ATP。() 二、无氧呼吸 读教材 P94P95 无氧呼吸内容，讨论并交流下列问题： 1所有生物无氧呼吸的产物相同吗？说明理由。 提示：不同。因为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。 2无氧呼吸为什么产生的能量是少量的？ 提示：因为无氧呼吸生成

5、的乳酸或酒精中储存大部分能量。 一、有氧呼吸和无氧呼吸的联系与区别 1细胞呼吸的过程图解 特别提醒 (1)图中忽略细胞与线粒体的大小比例。 (2)有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段完全相同。从丙酮酸开始由于是否有氧的存在及酶 种类的差异，才分别沿着不同的途径形成不同的产物。 2有氧呼吸与无氧呼吸的比较 项目有氧呼吸无氧呼吸 条件需氧不需氧不 同场所细胞质基质(第一阶段)、细胞质基质 线粒体(第二、三阶段) 分解程度葡萄糖分解彻底葡萄糖分解不彻底 产物CO2、H2O乳酸或酒精和 CO2 点 能量释放大量能量少量能量 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 供生命活动 所需

6、 过程第一阶段从葡萄糖到丙酮酸完全相同 相 同 点 意义为生物体的各项生命活动提供能量 特别提醒 (1)由葡萄糖的有氧呼吸反应式可知，消耗的 O2与生成的 CO2体积相等。 (2)有氧呼吸和酒精发酵中都有 CO2生成，但 H2O 是有氧呼吸的特有产物。 (3)人和动物无氧呼吸产生乳酸，但有些高等植物的某些器官如玉米胚、马铃薯块茎、 甜菜块根等无氧呼吸也产生乳酸。 二、影响细胞呼吸的外界因素 1温度：通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸速率。与温度影响酶催化效率的曲线特征 一致。如图所示： 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，来降低细胞呼吸，减少有机物

7、的消耗。 2O2浓度 (1)对于无氧呼吸：随氧气浓度增加而受抑制，氧气浓度越高，抑制作用越强，氧气浓 度达到一定值时，被完全抑制，如图 1 所示： (2)对于有氧呼吸 ： 氧气是有氧呼吸的原料之一，在一定范围内，随着氧气浓度的增加， 有氧呼吸速率增强，但当氧气浓度增加到一定值时，有氧呼吸速率不再增加。如图 2 所示： (3)绝大多数植物的非绿色器官或酵母菌的呼吸速率受氧气浓度的影响。如图所示： 特别提醒 除了温度、 氧气外， 二氧化碳对有氧呼吸有抑制作用。 生物含水量的多少影响呼吸作用， 在一定范围内，呼吸作用强度随含水量的增加而增大。 例 1 (江苏高考)如图为细胞呼吸作用的过程，其中代表有

8、关生理过程发生的 场所，甲、乙代表有关物质。下列相关叙述正确的是(多选)( ) A和都具有双层生物膜 B和所含酶的种类不同 C和都能产生大量 ATP D甲、乙分别代表丙酮酸、H 解析 分析题图可推测为细胞质基质，为线粒体基质，为线粒体内膜 ； 甲为丙 酮酸，乙为H。与中的反应类型不同，故所含酶也不同；中进行有氧呼吸第三阶段 能产生大量 ATP，中进行有氧呼吸第二阶段，产生少量 ATP。 答案 BD 例 2 现有一瓶酵母菌和葡萄糖的混合液，通入不同浓度的氧气，产生的酒精和二氧 化碳如图所示。则在氧气浓度为a时( ) A酵母菌只进行无氧呼吸不进行有氧呼吸 B用于无氧呼吸的葡萄糖的比例是 2/5 C

9、酵母菌有氧呼吸消耗 9 mol 氧气 DO2浓度对酵母菌的呼吸作用方式无影响 解析 假设有氧呼吸消耗的葡萄糖为x，消耗的氧气为y，则由图中数据和细胞呼吸 的反应式可计算出： C6H12O66H2O6O26CO212H2O 1 6 6 x y 156 得x3/2，y9 C6H12O62CO22C2H5OH 1 2 2 3 6 6 因此，酵母菌既进行无氧呼吸也进行有氧呼吸；用于无氧呼吸的葡萄糖比例为 2/3；有 氧呼吸消耗的氧气为 9 mol； 从图中看出，随着 O2浓度的增加，产生的酒精量逐渐减少直至 不产生酒精，可见 O2可促进有氧呼吸，同时抑制无氧呼吸。 答案 C 细胞呼吸方式的判断方法 (

10、1)依据 O2吸收量和 CO2释放量判断： 不消耗 O2，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CO2释放量两种呼吸方式同时进行，且多余 CO2来自无氧呼吸。 (2)依据酒精和 CO2生成量判断： 酒精量CO2量只进行无氧呼吸； 酒精CO2量两种呼吸方式同时进行，且多余 CO2来自有氧呼吸。 网络构建 填充：C6H12O62 丙酮酸4H少量能量 2 丙酮酸6H2O6CO220H少量能量 24H6O212H2O大量能量 细胞质基质 线粒体 酶的活性 有氧 无氧 抑制 关键语句 2有氧呼吸的三个阶段： (1)细胞质基质：C6H12O6丙酮酸H能量 酶 (2

11、)线粒体基质：丙酮酸H2OCO2H能量 酶 (3)线粒体内膜：HO2H2O能量 酶 3无氧呼吸的两种反应类型： (1)C6H12O62C3H6O3少量能量 酶 (2)C6H12O62C2H5OH2CO2少量能量 酶 4真核生物有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，而无氧呼吸的场所只有细胞质基 质。 1在有氧呼吸过程中，水分子参与反应的过程和生成水分子的过程分别发生在( ) A第一阶段和第二阶段 B第一阶段和第三阶段 C第二阶段和第三阶段 D第三阶段和第二阶段 解析：选 C 在有氧呼吸的第二阶段，2 分子的丙酮酸和 6 分子的水在酶的作用下，生 成 6 分子的 CO2和 20 分子H并释放少量的能

12、量；第三阶段是前两阶段产生 24 分子H与 6 分子的 O2反应，生成水并释放大量的能量。 2有氧呼吸的三个阶段都产生的是( ) A二氧化碳 B丙酮酸 CH和 ADP DATP 解析：选 D 在有氧呼吸的三个阶段中，都释放出能量，合成 ATP。 3下列细胞中，其呼吸过程会产生乙醇的是( ) A缺氧条件下的马铃薯块茎细胞 B剧烈运动时的人骨骼肌细胞 C酸奶生产中的乳酸菌 D受涝的植物根细胞 解析：选 D 动物细胞、乳酸菌、马铃薯块茎、玉米胚等进行无氧呼吸可产生乳酸。植 物的常态根细胞在受涝(缺氧)条件下呼吸作用产生乙醇。 4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(

13、 ) A葡萄糖丙酮酸水 B葡萄糖丙酮酸氧 C葡萄糖氧水 D葡萄糖丙酮酸二氧化碳 解析：选 D 有氧呼吸过程中，物质变化过程为：C6H O6C3H O3(丙酮酸)C18O2。 181218 4 5某种抑制剂使细胞的呼吸作用明显下降，则同期下列物质吸收和产生减少的分别是 ( ) ACa2、丙氨酸 B甘油、二氧化碳 C氧气、水 D脂肪酸、乙醇 解析：选 C 细胞进行有氧呼吸消耗葡萄糖和氧气，产生 CO2和水；利用某种抑制剂抑 制细胞呼吸的进行，氧气的消耗量和水的产生量都会同期减少。 6某些植物在早春开花时，花序细胞的耗氧速率高出其他细胞 100 倍以上，但单位质 量葡萄糖生成 ATP 的量却只有其他

14、细胞的 40%，此时的花序细胞( ) A主要通过无氧呼吸生成 ATP B产生的热量远多于其他细胞 C线粒体基质不参与有氧呼吸 D没有进行有氧呼吸第三阶段 解析：选 B 耗氧速率高说明有氧呼吸强；单位质量的葡萄糖有氧分解产生的总能量， 有产热和形成 ATP 两个去路，ATP 少说明产热多，B 正确。 7如图是酵母菌细胞有氧呼吸过程的图解。请根据图回答下列问题。 (1)图中所代表的物质分别是_、_。 (2)依次写出图中、所代表的能量多少 ： _(选填“少量”或“大量”)。 (3)如果氧气供应不足，其产物是_，反应的场所是_，该反应可以写成 ： _。 解析 ： (1)根据图示物质转化关系及有氧呼吸过

15、程中的物质变化过程判断，是葡萄糖， 丙酮酸， 是氧气， 都是能量。 (2)有氧呼吸第一阶段、 第二阶段都释放出少量能量， 第三阶段则释放出大量能量。(3)若氧气供应不足，酵母菌进行无氧呼吸，产生酒精和 CO2， 其反应场所是细胞质基质。 答案：(1) 丙酮酸 O2 (2)少量、少量、大量 (3)C2H5OH(或酒精)和 CO2 细胞质基 质 C6H12O62C2H5OH2CO2少量能量 酶 (时间：45 分钟；满分：100 分) 一、选择题(每小题 5 分，共 50 分) 1高等植物有氧呼吸和无氧呼吸都能产生 CO2，它们分别形成于( ) 细胞质基质 叶绿体 核糖体 线粒体 A B C D 解

16、析：选 D 有氧呼吸放出的 CO2是在线粒体内进行的第二阶段产生的，无氧呼吸只在 细胞质基质中进行。 2关于细胞呼吸的叙述，正确的是( ) A种子风干脱水后呼吸强度增强 B土壤淹水可导致根系发生无氧呼吸 C破伤风杆菌在有氧条件下能大量繁殖 D小麦种子萌发过程中有氧呼吸逐渐减弱 解析：选 B 种子风干脱水后呼吸强度减弱；土壤淹水，导致根系因缺氧而发生无氧呼 吸；破伤风杆菌属于厌氧型细菌，无氧条件下才能大量繁殖；种子萌发过程中有氧呼吸逐渐 增强。 3在生物体内有机物氧化分解的全过程中，完全在线粒体内进行的是( ) AC6H12O66O2CO26H2O能量 酶 B丙酮酸和水形成 CO2和H CC6H

17、12O62C2H5OH2CO2能量 酶 D丙酮酸转化成乳酸 解析：选 B 除有氧呼吸的后两个阶段是在线粒体中进行以外，无氧呼吸全过程、有氧 呼吸第一阶段均在细胞质基质中进行。 4在用酵母菌进行家庭酿酒的过程中，从密闭的发酵罐中检测到 3 种化学物质，其浓 度变化如图，图中 P、Q、R 三曲线依次代表( ) ACO2、C2H5OH、O2 BCO2、O2、C2H5OH CC2H5OH、O2、CO2 DC2H5OH、CO2、O2 解析 ： 选 A 在密闭的容器内，酵母菌开始进行有氧呼吸，消耗容器内的氧气，产生 CO2 和水，随着氧气的消耗酵母菌进行无氧呼吸，产生酒精和 CO2，在整个过程中，O2减少

18、直至 消耗干净，酒精和 CO2都是逐渐增加，直至容器内的葡萄糖被消耗干净，酒精和 CO2的产生 量不再增加。 5一密闭容器中加入葡萄糖溶液和酵母菌，1 小时后测得该容器中 O2减少 24 mL，CO2 增加 48 mL，则在 1 小时内酒精发酵所消耗的葡萄糖量是有氧呼吸的( ) A1/3 倍 B1/2 倍 C2 倍 D3 倍 解析 ： 选 D 酵母菌进行有氧呼吸消耗 O2， 容器中 O2减少 24mL 就等于有氧呼吸消耗的 O2 为 24 mL，根据有氧呼吸的反应式可推出有氧呼吸消耗 O2的量等于其产生的 CO2量，这样有 氧呼吸产生的 CO2为 24 mL， 容器中 CO2增加量为酵母菌进行

19、呼吸作用产生的 CO2总量， 则无 氧呼吸产生的 CO2为(4824)24(mL)，那么无氧呼吸所消耗的葡萄糖/有氧呼吸所消耗的 葡萄糖(24/2)/(24/6)3。 6将酵母菌研磨成匀浆，离心后得上清液(细胞质基质)和沉淀物(含线粒体)，把等量 的上清液、沉淀物和未曾离心的匀浆分别放入甲、乙、丙三个试管中，各加入等量葡萄糖溶 液，然后置于隔绝空气的条件下。下列叙述正确的是( ) A甲试管中最终产物为 CO2和 H2O B乙试管中不发生反应 C丙试管中有大量的 ATP 产生 D丙试管中无 CO2产生 解析：选 B 根据题目中对酵母菌的处理，甲试管中装入的是细胞质基质，乙试管中装 入的是线粒体，

20、丙试管中装入的是未曾离心的酵母菌匀浆。三只试管中都装入葡萄糖，在无 氧条件下，甲试管能够完成无氧呼吸的整个过程，产生酒精和 CO2，释放出少量的能量；乙 试管不发生反应；丙试管中能够完成整个的无氧呼吸过程。 7如图表示呼吸作用过程中葡萄糖分解的两个途径。酶 1、酶 2 和酶 3 依次分别存在 于( ) A线粒体、线粒体和细胞质基质 B线粒体、细胞质基质和线粒体 C细胞质基质、线粒体和细胞质基质 D细胞质基质、细胞质基质和线粒体 解析：选 C 图中酶 1 参与催化葡萄糖分解生成丙酮酸，为无氧呼吸和有氧呼吸的第一 阶段，是在细胞质基质中进行的 ； 酶 2 参与的是有氧呼吸的第二、三阶段，它是在线粒

21、体中 进行的；酶 3 参与的是无氧呼吸的第二阶段，它是在细胞质基质中进行的。 8我国加入 WTO，提高产品的竞争力是当务之急，其中，延长保鲜期是让产品在竞争 中取胜的条件之一。为了延长水果、蔬菜的保鲜期，可采取如下措施( ) A充入 O2，温度为 5 B充入 O2，温度为 20 C充入 N2，温度为 5 D充入 N2，温度为 20 解析：选 C 生产中延长水果、蔬菜的保鲜期，实质上是降低其有氧呼吸速率，减少有 机物的消耗，因此可采用充入 N2，抑制有氧呼吸，控制 0 以上低温，降低酶的活性，从 而使细胞呼吸速率减慢。 9 有一瓶混有酵母菌的葡萄糖培养液， 当通入不同浓度的氧气时， 其产生的C2

22、H5OH和CO2 的量如下表所示。通过对表中数据分析可得出的结论是( ) 氧浓度(%)abcd CO2产生量(mol)912.5 1530 C2H5OH 产生量(mol)96.560 Aa浓度时酵母菌有氧呼吸速率等于无氧呼吸速率 Bb浓度时酵母菌有氧呼吸速率大于无氧呼吸速率 Cc浓度时有 50 %的葡萄糖用于酵母菌的无氧呼吸 Dd浓度时酵母菌只进行有氧呼吸未进行无氧呼吸 解析：选 D 酵母菌无氧呼吸的反应式为：C6H12O62C2H5OH2CO2少量能量，有 酶 氧呼吸反应式为：C6H12O66H2O6O26CO2 12H2O大量能量。氧浓度为a时， CO2 酶 和 C2H5OH 产生量相等，

23、说明酵母菌只进行无氧呼吸 ； 氧浓度为b时，无氧呼吸产生的 C2H5OH 的量等于 CO2的产生量，都是 6.5 mol，消耗葡萄糖的量为 6.523.23 mol；有氧呼吸释 放的 CO2为 12.56.56 mol，消耗的葡萄糖为 1 mol，无氧呼吸速率大于有氧呼吸。氧浓 度为c时，无氧呼吸消耗葡萄糖 3 mol，有氧呼吸产生 CO2的量为 1569 mol，消耗葡萄 糖为 1.5 mol，用于酵母菌无氧呼吸的葡萄糖占100%66.7%；d浓度时，没有酒精 3 31.5 产生，表明酵母菌只进行有氧呼吸过程，没有进行无氧呼吸。 10将苹果储藏在密闭容器中，较长时间后会闻到酒香。当通入不同浓

24、度的氧气时， 其 O2的消耗量和 CO2的产生量如表所示(假设细胞呼吸的底物都是葡萄糖)。 则下列叙述错误 的是( ) 氧浓度(%)abcde CO2产生量(mol/min)1.21.01.31.63.0 O2的消耗量(mol/min)00.50.71.23.0 A氧浓度为a时，苹果的细胞呼吸只在细胞质基质中进行 B氧浓度为c时，苹果产生 C2H5OH 的量为 0.6 mol/min C氧浓度为d时，消耗的葡萄糖中有 1/4 用于酒精发酵 D氧浓度为b时，较适宜苹果的储藏 解析：选 C 氧浓度为a时，细胞只进行无氧呼吸，场所是细胞质基质；氧浓度为c时， 两种呼吸方式并存，无氧呼吸产生的 CO2

25、与酒精均为 0.6 mol/min；氧浓度为d时，有氧呼 吸与无氧呼吸 CO2产生量分别为 1.2 mol/min 和 0.4 mol/min，消耗葡萄糖之比为 11，即 有 1/2 葡萄糖用于酒精发酵；CO2产生量最少的氧浓度点是储藏苹果的最佳浓度。 二、非选择题(共 50 分) 11(14 分)生物体内葡萄糖分解代谢过程的图解如下，请据图回答： (1)图中 A 是_，其产生的部位是_。 (2)反应中，必须在有氧条件下进行的是_，可在人体细胞中进行的 是_。 (3)苹果贮藏久了，会有酒味产生，其原因是发生了图中_过程。 (4)如果有氧呼吸和无氧呼吸产生等量的 CO2，所消耗的葡萄糖之比为_。

26、 解析：(1)根据细胞呼吸过程中的物质变化可判断，A 是丙酮酸，其产生的部位是细胞 质基质。(2)图中是有氧呼吸或无氧呼吸第一阶段，不需要氧气参与，是有氧呼吸第二、 三阶段，其中第三阶段需要在有氧条件下完成，和表示无氧呼吸过程，其中能够在人体 细胞进行的是。(3)苹果贮藏久了，内部果肉细胞会进行无氧呼吸，产生酒精和 CO2， 即图中过程。 (4)有氧呼吸的反应式 ： C6H12O6 6H2O 6O26CO212H2O大量能 酶 量，无氧呼吸的反应式：C6H12O62C2H5OH2CO2少量能量，如果有氧呼吸和无氧呼吸 酶 产生等量的 CO2，所消耗的葡萄糖之比为 13。 答案：(1)丙酮酸 细

27、胞质基质 (2) (3) (4)13 12(18 分)为研究淹水时 KNO3对甜樱桃根呼吸的影响，设四组盆栽甜樱桃，其中一组 淹入清水，其余三组分别淹入不同浓度的 KNO3溶液，保持液面高出盆土表面，每天定时测 定甜樱桃根有氧呼吸速率，结果如图。 请回答： (1)细胞有氧呼吸生成 CO2的场所是_， 分析图中 A、 B、 C 三点， 可知 _点在单位时间内与氧结合的H最多。 (2)图中结果显示，淹水时 KNO3对甜樱桃根有氧呼吸速率降低有_作用，其中 _mmolL1 的 KNO3 溶液作用效果最好。 (3)淹水缺氧使地上部分和根系的生长均受到阻碍，根系缺氧会导致根细胞无氧呼吸增 强，实验过程中

28、能否改用 CO2作为检测有氧呼吸速率的指标？请分析说明。 _ 。 解析 ： (1)细胞有氧呼吸第二阶段生成 CO2， 进行的场所是线粒体基质 ； 由图示可知， A、 B、 C 三点中 A 点有氧呼吸速率最高，在单位时间内生成的H最多。(2)据图可知，加 KNO3溶液 组与清水组对照，有氧呼吸速率在相同时间内都高于清水组，说明 KNO3溶液对甜樱桃根有 氧呼吸速率降低有减缓作用， 其中 30 mmolL1的 KNO3溶液组速率最高， 作用效果最好。 (3) 根系缺氧会导致根细胞无氧呼吸增强，但不能改用 CO2作为检测有氧呼吸速率的指标，因为 无氧呼吸可能会产生 CO2。 答案：(1)线粒体基质

29、A (2)减缓 30 (3)不能，因为无氧呼吸可能会产生 CO2 13(18 分)如图是一种可测定呼吸速率的密闭系统装置。 (1)关闭活塞， 在适宜温度下， 30 分钟后， 读取有色液滴向_(选填 “左” 或 “右” ) 移动的距离。 (2)为了使测得的有色液滴移动数值更准确，必须进行校正。校正装置的容器和小瓶中 应分别放入_、_。 (3)生活中发现，受到机械损伤后的樱桃易腐烂。有人推测易腐烂与机械损伤引起樱桃 呼吸速率升高有关。 请结合测定呼吸速率的实验装置， 设计实验探究机械损伤能否引起樱桃 呼吸速率升高。 实验变量 ： _。 实验假设 ： _。 实验步骤： 第一步：按图安装装置，关闭活塞，在适宜温度下，30 分钟后，记录有色液滴移动距 离为 a。 第二步 ： _。 第三步 ： _。 预期结果及结论： i如果ab，说明机械损伤能引起樱桃呼吸速率降低