《細胞呼吸原理的應用》導學案3.doc

細胞呼吸原理的應用導學案情景點擊 課程目標1闡明有氧呼吸和無氧呼吸的過程。2比較有氧呼吸和無氧呼吸的異同，學會運用對比的方法理解相關(guān)的生物學知識。3闡明呼吸作用的本質(zhì)，了解細胞呼吸和細胞供能的關(guān)系。4說明細胞呼吸的原理和意義，了解其在生產(chǎn)和生活中的應用。自主預習1細胞呼吸產(chǎn)生能量(1)細胞呼吸的概念：主要是指糖類、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)等有機物在活細胞內(nèi)氧化分解為二氧化碳和水或分解為一些不徹底的氧化產(chǎn)物，且伴隨著能量釋放的過程。(2)細胞呼吸的類型：有氧呼吸和無氧呼吸。(3)細胞呼吸的特點：在溫和的條件下有機物被酶催化而氧化分解，能量逐步釋放出來，沒有劇烈的發(fā)光、放熱現(xiàn)象。(4)細胞呼吸的本質(zhì)：氧化分解有機物釋放能量。(5)細胞呼吸的意義：為生物體的生命活動提供能量；為體內(nèi)其他化合物的合成提供原料。2細胞呼吸的過程(1)有氧呼吸概念：有氧呼吸是細胞呼吸的主要類型，是活細胞在氧氣的參與下，徹底氧化分解有機物，產(chǎn)生二氧化碳和水，同時釋放大量能量的過程。場所：細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體。過程：有氧呼吸的過程可概括為以下三個階段：第一階段：在細胞質(zhì)基質(zhì)中進行，1 mol葡萄糖分解形成2 mol丙酮酸，同時產(chǎn)生少量的H和少量的ATP。第二階段：在線粒體基質(zhì)中進行，丙酮酸進一步分解成CO2和H，同時產(chǎn)生少量的ATP，部分水也參與了反應。第三階段：在線粒體內(nèi)膜上進行，一系列反應產(chǎn)生的H在線粒體中和氧結(jié)合，在產(chǎn)生水的同時形成大量的ATP?？偡磻剑篊6H12O66H2O6O26CO212H2O 能量。能量利用率：1_161/2 87040%。(2)無氧呼吸概念：活細胞無需氧的參與，通過酶的催化作用，把葡萄糖等有機物氧化分解為C2H5OH和CO2或C3H6O3等物質(zhì)，同時釋放較少能量的過程。場所：細胞質(zhì)基質(zhì)。反應式：C6H12O62C2H5OH2CO2能量(少量)C6H12O62C3H6O3能量(少量)有氧呼吸和無氧呼吸的比較：項目有氧呼吸無氧呼吸不同點場所細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體始終在細胞質(zhì)基質(zhì)條件需氧分子、酶不需要氧分子，需酶產(chǎn)物CO2、H2O酒精和CO2或乳酸能量大量少量相同點聯(lián)系從葡萄糖分解為丙酮酸的階段相同，以后階段不同實質(zhì)分解有機物，釋放能量，合成ATP意義為生物體的各項生命活動提供能量思考儲存久的蘋果和梨吃起來有很濃的酒味，你知道是什么原因嗎？提示：蘋果內(nèi)部細胞在缺氧的條件下進行無氧呼吸分解葡萄糖產(chǎn)生酒精，所以有酒味。(3)細胞呼吸的實質(zhì)：分解有機物，釋放能量，產(chǎn)生ATP。3細胞呼吸原理的應用(1)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，要設法適當增強細胞呼吸，以促進作物的生長發(fā)育。(2)對糧食儲藏和果蔬保鮮等來說，要設法降低細胞呼吸強度，盡可能減少有機物的消耗。思考儲藏糧食、水果、蔬菜時采取的管理措施有哪些？提示：(1)向儲藏器內(nèi)充一定量N2、CO2。(2)糧食曬干后儲藏(喪失自由水，降低代謝強度)。(3)控制儲藏器內(nèi)O2在較低濃度(細胞呼吸最微弱)。(4)低溫。課堂互動知識點一 細胞呼吸過程1有氧呼吸(1)有氧呼吸的概念?；罴毎谘醯膮⑴c下，徹底氧化分解有機物，產(chǎn)生二氧化碳和水，同時釋放大量能量的過程。(2)有氧呼吸圖解。說明：第一階段：C6H12O62C3H4O3(丙酮酸)4H能量(少量)第二階段：2C3H4O36H2O6CO220H能量(少量)第三階段：24H6O212H2O能量(大量)(3)場所：細胞質(zhì)基質(zhì)(第一階段)和線粒體(第二、三階段)。主要場所為線粒體。線粒體的結(jié)構(gòu)(如圖)雙層膜：外膜使線粒體與周圍的細胞質(zhì)基質(zhì)分開；內(nèi)膜上有許多與呼吸作用有關(guān)的酶；嵴：由內(nèi)膜向內(nèi)腔折疊形成，嵴使內(nèi)膜的表面積大大增加，更有利于有氧呼吸的進行；基質(zhì)：有少量的DNA和RNA，有許多與有氧呼吸有關(guān)的酶。(4)總反應式(箭頭表示反應物中各元素的動向)?；蚝唽懗桑篊6H12O66O26CO26H2O能量(5)能量的產(chǎn)生與去向。1 mol葡萄糖共釋放能量2 870 kJ，其中1 161 kJ能量儲存于ATP中用于各項生命活動，其余能量以熱能的形式散失(59.55%左右)。有氧呼吸的能量轉(zhuǎn)換效率大約是40.45%，細胞中這種能量轉(zhuǎn)換率是比較高的，因為人類發(fā)明的內(nèi)燃機產(chǎn)生能量的效率只有15%25%。規(guī)律總結(jié) 有氧呼吸三個階段的比較2無氧呼吸(1)概念：指活細胞無需氧參與，通過酶的催化作用，把葡萄糖等有機物氧化分解為C2H5OH(乙醇)和CO2或C3H6O3(乳酸)等物質(zhì)，同時釋放較少能量的過程。(2)場所：細胞質(zhì)基質(zhì)。(3)過程：(以葡萄糖為底物)第一階段：C6H12O62C3H4O3(丙酮酸)4H能量(少量)第二階段：2C3H4O32C2H5OH2CO2或者2C3H4O32C3H6O3特別提醒 無氧呼吸第一階段與有氧呼吸第一階段完全相同。由于酶的不同決定了丙酮酸被還原的產(chǎn)物也是不同的：大多數(shù)植物、酵母菌、蘋果的無氧呼吸的產(chǎn)物為酒精和二氧化碳；有些高等植物的某些器官在進行無氧呼吸時產(chǎn)生乳酸，如玉米胚、馬鈴薯塊莖、甜菜塊根等；而高等動物、人及乳酸菌的無氧呼吸只產(chǎn)生乳酸。(4)能量的產(chǎn)生與去向：無氧呼吸只在第一階段釋放出少量的能量，生成少量ATP，1 mol葡萄糖分解成酒精時，共釋放能量225.9 kJ，其中61.08 kJ能量儲存于ATP中用于各項生命活動，其余以熱能形式散失(72.49%左右)；1 mol葡萄糖分解成乳酸時，共釋放能量196.65 kJ，其中61.08 kJ能量儲存于ATP中用于各項生命活動，其余以熱能的形式散失(68.94%左右)。(5)總反應式。C6H12O62C2H5OH2CO2少量能量或C6H12O62C3H6O3少量能量【例1】 關(guān)于真核細胞呼吸的說法，正確的是()A無氧呼吸是不需氧的呼吸，因而其底物分解不屬于氧化反應B水果貯藏在完全無氧的環(huán)境中，可將損失減小到最低程度C無氧呼吸的酶存在于細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體中D有氧呼吸的酶存在于細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體內(nèi)膜、線粒體基質(zhì)中解析：無氧呼吸是在缺氧環(huán)境中有機物氧化分解的過程，無氧呼吸第一階段的脫氫過程就是有機物被氧化的過程。水果的貯藏需要的環(huán)境是低溫、低氧和低濕環(huán)境，低溫、低氧是為了抑制無氧呼吸和有氧呼吸，減少有機物的消耗。若貯藏在完全無氧環(huán)境中，無氧呼吸將會加強，產(chǎn)生大量酒精，既消耗了大量有機物，又增加了水果中酒精的含量，降低了水果的品質(zhì)和質(zhì)量。無氧呼吸的酶存在于細胞質(zhì)基質(zhì)中，有氧呼吸的酶存在于細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體內(nèi)膜和基質(zhì)中。答案：D反思領(lǐng)悟 有氧呼吸利用的呼吸底物主要是葡萄糖，其他有機物如氨基酸、脂肪等也可以作為呼吸底物。底物的脫氫被氧化，加氫被還原。有氧呼吸的場所，在真核生物中主要是線粒體，在原核生物細胞中，由于沒有線粒體，有氧呼吸的主要場所是細胞膜和細胞質(zhì)。同等質(zhì)量的化合物，含C、H比例高的放能多，所消耗的氧氣也多。比如，同質(zhì)量的花生種子和玉米種子在萌發(fā)時，花生種子耗氧多。【例2】 有氧呼吸與無氧呼吸的相同點是()都在線粒體中進行都需要酶都需要氧都產(chǎn)生ATP都經(jīng)過生成丙酮酸的反應A B C D解析：有氧呼吸主要在線粒體中進行，無氧呼吸主要在細胞質(zhì)基質(zhì)中。有氧呼吸與無氧呼吸的第一階段反應相同，所以都能生成丙酮酸，另外細胞呼吸反應都需要酶的催化，都能產(chǎn)生ATP。答案：B反思領(lǐng)悟 有氧呼吸和無氧呼吸的第一階段完全相同。有氧呼吸過程中有機物及能量的利用率高，絕大多數(shù)生物在進化的過程中形成了以有氧呼吸為主的細胞呼吸方式，但仍保留無氧呼吸的酶系統(tǒng)以應付暫時缺氧的不利狀態(tài)?！纠?】 酵母菌發(fā)酵(無氧呼吸)產(chǎn)生二氧化碳n mol。在安靜狀態(tài)下，人消耗同樣數(shù)量的葡萄糖可以產(chǎn)生的二氧化碳量是()A1/3n mol B3n molC6n mol D12n mol解析：酵母菌無氧呼吸產(chǎn)生酒精和二氧化碳，產(chǎn)生n mol 二氧化碳，消耗的葡萄糖為n/2 mol。在安靜狀態(tài)下，人有氧呼吸消耗葡萄糖n/2 mol，產(chǎn)生的二氧化碳量是3n mol。答案：B反思領(lǐng)悟 掌握無氧呼吸和有氧呼吸的反應式是解決該類題型的規(guī)律：有氧呼吸總反應式：C6H12O66H2O6O212H2O6CO2大量能量；無氧呼吸總反應式：C6H12O62C2H5OH2CO2少量能量或C6H12O62C3H6O3少量能量。知識點二 影響細胞呼吸的因素1內(nèi)部因素(遺傳因素)(1)不同種類的植物細胞呼吸速率不同，如旱生植物小于水生植物，陰生植物小于陽生植物。(2)同一植物在不同的生長發(fā)育時期細胞呼吸速率不同，如幼苗期、開花期細胞呼吸速率較高，成熟期細胞呼吸速率較低。(3)同一植物的不同器官細胞呼吸速率不同，如生殖器官大于營養(yǎng)器官。2外部因素及應用外界因素圖示原理應用溫度細胞呼吸是由酶催化的一系列反應過程。在一定范圍內(nèi)，細胞呼吸隨溫度的升高而加快，但超過最適溫度后，細胞呼吸將逐漸減弱，直至停止大棚蔬菜的種植，保持一定的晝夜溫差，或陰天適當降溫，有利于增產(chǎn)氧氣在一定范圍內(nèi)有氧呼吸強度隨氧氣濃度升高而增大；氧氣對無氧呼吸有抑制作用作物栽培中，采取中耕松土等措施防止板結(jié)，保證根細胞正常呼吸，以促進其對礦質(zhì)元素的吸收、利用CO2從化學平衡角度分析，CO2濃度增大，呼吸速率下降在果蔬保存中，如增加CO2濃度，減弱細胞呼吸，降低其代謝強度，達到保鮮目的含水量在一定范圍內(nèi)，細胞呼吸強度隨含水量的升高而加強，隨含水量的減少而減弱作物種子的儲藏，需風干，以減弱細胞呼吸，減少有機物的消耗規(guī)律總結(jié) 光合作用及呼吸作用在提高作物產(chǎn)量方面的主要應用途徑措施與方法延長光照時間補充光照增大光合作用面積間作、合理密植提高光合作用效率控制適宜光強、適當提高二氧化碳的濃度(如通風、施有機肥)、合理施肥(供應適量的無機鹽)提高凈光合作用效率維持適當?shù)臅円箿夭?白天適當升溫，晚上適當降溫)【例4】 蔬菜和水果長時間儲藏、保鮮所需要的條件應為()A低溫、干燥、低氧B低溫、濕度適中、低氧C高溫、干燥、低氧D高溫、濕度適中、高氧解析：低溫降低酶的活性，減少呼吸作用對有機物的消耗；濕度適中可減少蔬菜和水果水分的過分丟失，保持蔬菜和水果的品質(zhì)；低氧可維持較低的有氧呼吸，提供最低限度的能量供給，同時防止無氧呼吸產(chǎn)生酒精，導致水果和蔬菜腐爛變質(zhì)。答案：B反思領(lǐng)悟 貯存蔬菜和水果應該保持蔬菜和水果的品質(zhì)不受影響，有機物的消耗最少，所以應該降低蔬菜和水果的呼吸作用對有機物的消耗，同時還不能讓蔬菜和水果的呼吸作用產(chǎn)生酒精影響品質(zhì)，所以提供的儲藏條件是低溫、濕度適中、低氧。水果的貯存需要的環(huán)境是低溫、低氧和低濕環(huán)境，低溫、低氧是為了抑制無氧呼吸和有氧呼吸，減少有機物的消耗，低濕環(huán)境是為了降低水果水分的蒸發(fā)。隨堂練習1細胞呼吸發(fā)生在()A代謝旺盛的活細胞中 B所有活細胞中C高等動植物細胞中 D微生物細胞中解析：所有活細胞生命活動都需要能量，能量都由細胞呼吸提供。答案：B2有氧呼吸過程中產(chǎn)生ATP最多的階段是()A葡萄糖分解成丙酮酸B丙酮酸分解成CO2和HC氫和氧結(jié)合生成水D丙酮酸轉(zhuǎn)化為酒精和二氧化碳解析：有氧呼吸過程中產(chǎn)生ATP最多的階段是第三階段，即氫和氧結(jié)合生成水。答案：C3用黃豆生豆芽，1 kg黃豆可以生5 kg豆芽，在這一過程中，有機物含量的變化是()A變少 B變多C不變 D先變少，后變多解析：黃豆在萌發(fā)過程中，細胞呼吸十分強烈，有機物消耗明顯，因此有機物會變少。黃豆芽是用黑布罩起來培養(yǎng)的，不讓黃豆芽見光，所以在培養(yǎng)黃豆芽的過程中有機物是不可能增加的。黃豆芽質(zhì)量的增加主要是大量吸水的緣故。答案：A4(科學家用含18O的葡萄糖來追蹤有氧呼吸中的氧原子，發(fā)現(xiàn)其轉(zhuǎn)移途徑是()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：根據(jù)有氧呼吸的三個階段的反應，第一階段葡萄糖反應生成丙酮酸和還原性氫，所以氧原子的轉(zhuǎn)移途徑是葡萄糖丙酮酸，第二階段的反應是丙酮酸結(jié)合水生成二氧化碳和還原性氫，所以氧原子的轉(zhuǎn)移途徑是丙酮酸二氧化碳。答案：D5下圖是測定植物細胞呼吸的裝置，請據(jù)下圖回