高中生物人教版必修一課件第5章第3節(jié)ATP的主要來源-細胞呼吸

第3節(jié)ATP的主要來源——細胞呼吸一二三四一、細胞呼吸1.概念:細胞呼吸是指有機物在細胞內經過一系列的氧化分解,生成二氧化碳或其他產物,釋放出能量并生成ATP的過程。2.實質:氧化分解有機物,釋放能量。一二三四二、探究酵母菌細胞呼吸的方式

一二三四一二三四預習反饋1.判斷正誤。(1)只檢測有無CO2產生即可確定酵母菌的呼吸方式。(

×

)(2)根據(jù)石灰水變混濁的程度可以確定CO2產生的量的多少。(

√

)一二三四2.在檢驗酵母菌細胞呼吸產物時常用到一些特殊的反應,下列描述不正確的是(

)A.CO2可使澄清的石灰水變混濁B.CO2可使溴麝香草酚藍水溶液由藍變綠再變黃C.灰綠色的重鉻酸鉀溶液在堿性條件下能與酒精反應,變成橙色D.橙色的重鉻酸鉀溶液在酸性條件下能與酒精反應,變成灰綠色解析:酵母菌既可進行有氧呼吸,也可進行無氧呼吸,產物有CO2、H2O和酒精。CO2可用澄清的石灰水或溴麝香草酚藍水溶液檢測;橙色的重鉻酸鉀溶液在酸性條件下與酒精反應,變成灰綠色。答案:C一二三四3.某課外活動小組想探究酵母菌細胞有氧條件下的呼吸作用,用下圖裝置作為備選裝置。該課外活動小組應該選用的裝置序號及正確排序是

。答案:C→A→B一二三四三、細胞呼吸的過程1.有氧呼吸一二三四2.無氧呼吸

一二三四預習反饋1.識圖。有氧呼吸過程圖解如下:圖中①②③④分別是什么物質?⑤代表什么?答案:①②③④分別是丙酮酸、[H]、O2、CO2。⑤代表大量能量。一二三四2.根據(jù)有氧呼吸的過程連線。

一二三四3.判斷正誤。(1)無氧呼吸的全過程都在細胞質基質中進行。(

√

)(2)無氧呼吸的兩個階段都能產生ATP。(

×

)(3)馬鈴薯儲藏久了會有酒味產生。(

×

)(4)不同生物的無氧呼吸所需要的酶都是相同的。

(

×

)(5)無氧呼吸不需要O2的參與,該過程最終有[H]的積累。(

×

)(6)發(fā)酵是指酵母菌、乳酸菌等微生物的無氧呼吸,根據(jù)其產物不同又分為酒精發(fā)酵和乳酸發(fā)酵。(

√

)一二三四四、細胞呼吸原理的應用將生產生活中的實例與對應原理進行連線。探究點一探究點二探究點三探究酵母菌細胞呼吸的方式問題情景結合教材“探究酵母菌的呼吸方式”實驗裝置,嘗試解決相關問題。探究點一探究點二探究點三1.本實驗的實驗原理是什么?答案:(1)酵母菌:酵母菌是一種單細胞真菌,其代謝類型是兼性厭氧型,可用于研究細胞呼吸的不同方式。(2)細胞呼吸產物的檢測②酒精的檢測:在酸性條件下,橙色的重鉻酸鉀溶液會與酒精發(fā)生化學反應,變成灰綠色。探究點一探究點二探究點三2.圖甲中空氣先通過質量分數(shù)為10%的NaOH溶液的目的是什么?答案:目的是吸收空氣中的CO2,保證使澄清石灰水變渾濁的是酵母菌有氧呼吸產生的CO2。3.圖乙中B瓶先密封放置一段時間后,再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶的目的是什么?答案:B瓶先密封放置一段時間后,耗盡瓶中的氧氣,保證使澄清石灰水變渾濁的是酵母菌無氧呼吸產生的CO2。探究點一探究點二探究點三歸納提升1.實驗變量的分析探究點一探究點二探究點三2.需加深理解的問題(1)配制酵母菌培養(yǎng)液時,必須將滅菌的葡萄糖溶液冷卻到常溫,才可加入酵母菌。否則,高溫會殺死酵母菌。(2)有氧條件:必須持續(xù)通入空氣,以保證O2的充足供應。空氣通入酵母菌培養(yǎng)液之前先用NaOH溶液處理,目的是吸收CO2,排除空氣中的CO2對實驗結果的干擾。無氧條件:裝置中盛有酵母菌培養(yǎng)液的錐形瓶應封口放置一段時間后,再連通盛有澄清的石灰水的錐形瓶,其目的是先讓酵母菌將瓶中的O2消耗完,確保只進行無氧呼吸。(3)在25~35℃的環(huán)境中進行實驗,此時的酵母菌中酶活性較高,生命活動旺盛,細胞呼吸明顯。3.酒精的檢測用重鉻酸鉀檢測酒精,在酸性條件下,橙色的重鉻酸鉀變成灰綠色。檢測時,需要把酵母菌培養(yǎng)液過濾,然后取濾液2mL進行檢測。探究點一探究點二探究點三典例剖析下圖為“探究酵母菌的呼吸方式”的實驗裝置,下列有關敘述正確的是(

)A.該實驗需設置有氧和無氧兩種條件的對比實驗,其中乙組作為對照組B.若向b瓶和d瓶中加入酸性重鉻酸鉀溶液,則d瓶內的溶液會變黃C.可根據(jù)溴麝香草酚藍水溶液變黃的時間長短,來檢測CO2的產生速率D.若c瓶和e瓶中溶液都變渾濁,不能據(jù)此判斷酵母菌的呼吸方式探究點一探究點二探究點三解析:該對比實驗兩組都未知實驗結果,都是實驗組,

A項錯誤。d瓶內酵母菌進行無氧呼吸,生成酒精,其在酸性條件下與重鉻酸鉀溶液反應,呈灰綠色;b瓶內酵母菌進行有氧呼吸,不生成酒精,無灰綠色出現(xiàn),B項錯誤。b瓶內酵母菌進行有氧呼吸,產生CO2較多,溴麝香草酚藍水溶液變黃的時間較短(石灰水變混濁較快或混濁量較大);d瓶內酵母菌進行無氧呼吸,產生CO2較少,溴麝香草酚藍水溶液變黃的時間較長(石灰水變渾濁較慢或渾濁量較小),

C項正確,D項錯誤。答案:C探究點一探究點二探究點三活學活練1.細胞呼吸的實質是(

)A.分解有機物,儲存能量B.合成有機物,儲存能量C.分解有機物,釋放能量D.合成有機物,釋放能量解析:細胞呼吸是指有機物在細胞內經過一系列的氧化分解,生成二氧化碳或其他產物,釋放出能量并生成ATP的過程。答案:C探究點一探究點二探究點三2.下圖是探究酵母菌細胞呼吸方式的實驗裝置。下列說法正確的是(

)A.兩個裝置均需要在黑暗條件下進行B.裝置乙在Ⅲ處可檢測到有酒精生成C.裝置乙中應將Ⅱ先放置一段時間,再與Ⅲ連通D.裝置甲中NaOH溶液的作用是吸收Ⅰ處的CO2探究點一探究點二探究點三解析:黑暗或光照對酵母菌的細胞呼吸方式沒有影響。裝置乙中酵母菌通過無氧呼吸產生的CO2可通過導管進入Ⅲ,但酵母菌通過無氧呼吸產生的酒精保留在Ⅱ中。裝置乙的Ⅱ先封口放置一段時間后再連通盛有澄清石灰水的Ⅲ,這樣做是為了消耗完裝置Ⅱ內的O2,防止酵母菌的有氧呼吸對實驗結果的干擾。裝置甲中NaOH溶液的作用是使進入Ⅰ的空氣先經過NaOH溶液處理,排除空氣中的CO2對實驗結果的干擾。答案:C探究點一探究點二探究點三有氧呼吸和無氧呼吸的過程問題情景觀察細胞呼吸過程圖解,分析回答下列問題。探究點一探究點二探究點三1.有氧呼吸第一階段的反應場所是細胞質基質;反應物是葡萄糖,生成物是[H]、丙酮酸,并釋放少量能量。2.有氧呼吸第二、三階段的反應場所是線粒體,丙酮酸進入線粒體的條件是什么?答案:當有氧氣存在的情況下,丙酮酸進入線粒體。3.寫出有氧呼吸總反應式(標出氧元素的來源與去向)。4.與有氧呼吸相比,為什么無氧呼吸釋放的能量較少?答案:無氧呼吸分解葡萄糖不徹底,大部分能量存留在酒精或乳酸中。探究點一探究點二探究點三歸納提升1.有氧呼吸與無氧呼吸的比較探究點一探究點二探究點三2.與無氧呼吸有關的幾個易錯點(1)不同生物無氧呼吸產物不同是由于催化反應的酶的種類不同,根本原因在于控制酶合成的基因不同。(2)大多數(shù)植物、酵母菌無氧呼吸的產物為酒精和CO2;有些高等植物的某些器官如玉米胚、馬鈴薯塊莖、甜菜塊根等進行無氧呼吸時產生乳酸;高等動物、人及乳酸菌的無氧呼吸只產生乳酸。(3)無氧呼吸第一階段產生的[H]用于還原丙酮酸。(4)無氧呼吸只在第一階段釋放能量。探究點一探究點二探究點三3.與細胞呼吸有關的計算C6H12O6+6H2O+6O212H2O+6CO2+能量C6H12O62C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量(1)消耗等量葡萄糖時,無氧呼吸與有氧呼吸產生的CO2的物質的量之比為1∶3。(2)產生等量的CO2時,無氧呼吸與有氧呼吸消耗的葡萄糖的物質的量之比為3∶1。(3)無氧呼吸產生的酒精和CO2的物質的量相等;有氧呼吸消耗O2和產生CO2的物質的量相等。探究點一探究點二探究點三特別提醒(1)有氧呼吸和無氧呼吸總反應式中的能量不能寫成ATP,因為大部分能量以熱能形式散失。(2)1

mol葡萄糖徹底氧化分解后,釋放出2

870

kJ的能量,其中1

161

kJ的能量儲存在ATP中,其余的以熱能形式散失。(3)1

mol葡萄糖生成酒精釋放的能量為225.94

kJ,生成乳酸釋放的能量為196.65

kJ,其中都有61.08

kJ的能量轉移到ATP(生成2

mol

ATP)中,其余部分以熱能的形式散失。(4)無氧呼吸只有第一階段釋放能量,第二階段沒有能量釋放。而有氧呼吸三個階段均釋放能量。探究點一探究點二探究點三典例剖析下圖為生物體內細胞呼吸過程的圖解,下列有關敘述正確的是(

)A.圖中①②③④過程中均能產生ATP和[H],消耗等量的丙酮酸,②過程產生的ATP最多B.①③④過程在細胞質基質中進行,②過程只能在線粒體中進行C.一個細胞內不可能同時進行③④過程D.不同生物體內產生1molCO2,消耗的O2量相同探究點一探究點二探究點三解析:圖中①②③④過程中能產生ATP和[H]的只有①和②;原核生物無線粒體,其有氧呼吸只能在細胞質基質中進行;生物進行有氧呼吸和無氧呼吸都有可能產生CO2,而無氧呼吸不消耗O2。

答案:C探究點一探究點二探究點三活學活練1.下表描述的是真核細胞中有氧呼吸和無氧呼吸的位置及主要產物,相關選項正確的是(

)探究點一探究點二探究點三A.有氧呼吸各階段在細胞不同位置進行與細胞中酶的種類及分布有關B.人體在劇烈運動過程中產生的CO2有部分來自無氧呼吸C.無氧呼吸產生C3H6O3和C2H5OH的過程中均有[H]剩余D.細胞進行無氧呼吸產生C3H6O3還是C2H5OH的根本原因是細胞中酶的種類有差異解析:有氧呼吸各個階段的反應都需要酶的催化,不同種類的酶分布的位置不同,故有氧呼吸各階段在細胞不同位置進行,A項正確;人體在劇烈運動過程中產生的CO2只能來自有氧呼吸,因為無氧呼吸只產生乳酸,B項錯誤;無氧呼吸第一階段產生的[H],在第二階段均被利用,C項錯誤;細胞進行無氧呼吸產生C3H6O3還是C2H5OH的直接原因是細胞中酶的種類有差異,根本原因是細胞所含遺傳信息不同,D項錯誤。答案:A探究點一探究點二探究點三2.在真核生物細胞中,下列反應既能在細胞質基質中進行,又能在線粒體內進行的是(

)A.①②④

B.①③④C.④ D.①④解析:①②只在細胞質基質中進行,③只在線粒體內膜上進行,④在有氧呼吸的三個階段和無氧呼吸的第一階段都可發(fā)生,所以在細胞質基質中和線粒體內都能進行。答案:C探究點一探究點二探究點三細胞呼吸的影響因素和細胞呼吸原理的應用問題情景溫度、O2濃度、CO2濃度是影響細胞呼吸的重要因素。請結合甲、乙、丙三圖解決下列問題。探究點一探究點二探究點三1.甲、乙、丙三圖橫坐標對應的外界因素分別是什么?答案:溫度、O2濃度、CO2濃度。2.嘗試解讀乙圖中各點表示的生物學意義。答案:Q點:不耗O2,產生CO2?只進行無氧呼吸;P點:耗O2量=產生CO2量?只進行有氧呼吸;QP段(不包含Q、P點):產生CO2量>耗O2量?同時進行有氧呼吸和無氧呼吸;R點:產生CO2最少?組織細胞呼吸最弱點。探究點一探究點二探究點三3.聯(lián)系生活實際,各舉一例說明細胞呼吸原理的應用。答案:溫度:用酵母菌發(fā)面蒸饅頭需要用溫水和面并適當保溫,促進酵母菌的有氧呼吸。O2濃度:用創(chuàng)可貼包扎傷口,透氣性好,有利于抑制厭氧菌的細胞呼吸。CO2濃度:蔬菜、水果保鮮可充入CO2,通過提升CO2濃度降低氧分壓,抑制有氧呼吸,減少有機物消耗。探究點一探究點二探究點三拓展思維通過曲線圖變式理解O2濃度對細胞呼吸的影響。(1)圖甲中的A點只進行無氧呼吸,對應圖乙中O2濃度為a時的情況。(2)圖甲中的C點既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸,對應圖乙中O2濃度為c時的情況,此時最適合貯藏。(3)圖甲中的D點只進行有氧呼吸,對應圖乙中O2濃度為d時的情況。探究點一探究點二探究點三歸納提升影響細胞呼吸的環(huán)境因素及細胞呼吸原理在實踐上的應用1.溫度通過影響呼吸酶的活性來影響呼吸速率,與溫度影響酶催化效率的曲線特征一致。如右圖所示。生產上常利用這一原理在零上低溫下儲存蔬菜、水果,在大棚蔬菜的栽培過程中夜間適當降溫,來降低細胞呼吸,減少有機物的消耗。探究點一探究點二探究點三2.O2濃度(1)無氧呼吸:隨O2濃度增加而受抑制,O2濃度越高,抑制作用越強,O2濃度達到一定值時,被完全抑制。如右圖所示。(2)有氧呼吸:O2是有氧呼吸的原料之一,在一定范圍內,隨著O2濃度的增加,有氧呼吸速率增大,但當O2濃度增加到一定值時,有氧呼吸速率不再增大。如圖所示。探究點一探究點二探究點三(3)絕大多數(shù)植物的非綠色器官或酵母菌的呼吸速率受O2濃度的影響。如右圖所示。應用:a.作物栽培中,采取中耕松土、防止土壤板結等措施,都是盡量使O2濃度大于E點對應的O2濃度,保證根細胞的正常呼吸,有利于肥料的吸收;b.生產中利用低氧(A點的O2濃度)抑制細胞呼吸,減少對有機物的消耗,延長蔬菜、水果、糧食的保存時間。探究點一探究點二探究點三3.CO2濃度CO2是細胞呼吸的產物,從化學平衡的角度分析,CO2濃度增加會抑制細胞的呼吸。應用:在蔬菜、水果保鮮中,增加CO2濃度(或充入N2)可抑制細胞呼吸,減少有機物的消耗。4.水分水參與細胞呼吸,一定范圍內隨水含量的增加,細胞呼吸加強。應用:種子曬干貯藏,抑制細胞呼吸,減少有機物的消耗。探究點一探究點二探究點三典例剖析如圖表示O2濃度和溫度對洋蔥根尖細胞有氧呼吸速率的影響,有關敘述錯誤的是(

)A.O2濃度為0時,細胞中能夠產生[H]的場所是細胞質基質B.O2濃度低于20%時,30℃、35℃兩溫度對有氧呼吸速率影響不大C.由圖可知,細胞有氧呼吸的最適溫度位于30℃和35℃之間D.與B點相比,限制C點有氧呼吸速率的因素有O2濃度和溫度探究點一探究點二探究點三解析:O2濃度為0時,細胞只能進行無氧呼吸,此時產生[H]的場所只有細胞質基質。O2濃度低于20%時,30

℃和35

℃兩曲線重合在一起,說明此O2濃度下兩溫度對有氧呼吸速率影響不大。由圖可知,細胞有氧呼吸的最適溫度在30

℃左右。與B點相比,限制C點有氧呼吸速率的因素有O2濃度和溫度。答案:C探究點一探究點二探究點三活學活練1.儲藏蘋