2024-2025學年新教材高中生物第5章細胞的能量供應和利用第3節(jié)細胞呼吸的原理和應用學案新人教版必修1

PAGE17-第3節(jié)細胞呼吸的原理和應用學問點一細胞呼吸[新知導學]1．概念(1)物質改變：有機物氧化分解，生成二氧化碳或其他產(chǎn)物。(2)能量改變：釋放出能量并生成ATP。2．類型依據(jù)是否須要氧氣，可分為兩種類型：有氧呼吸和無氧呼吸。3．探究酵母菌細胞呼吸的方式(1)酵母菌作為試驗材料的緣由：酵母菌是一種單細胞真菌，在有氧和無氧的條件下都能生存，屬于兼性厭氧菌。(2)呼吸產(chǎn)物的檢測(連線)①CO2檢測a．石灰水變混濁b．重鉻酸鉀溶液變?yōu)榛揖G色②酒精檢測c．溴麝香草酚藍溶液由藍變綠再變黃答案：①—a、c②—b(3)試驗結論①酵母菌在有氧和無氧條件下都能進行細胞呼吸。②產(chǎn)物eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(有氧：大量的二氧化碳和水,無氧：產(chǎn)生酒精，還產(chǎn)生少量的二氧化碳))1．分析教材P91的試驗裝置，思索：(1)A裝置中用氣泵間歇性地通入空氣的目的是什么？(2)質量分數(shù)為10%的NaOH溶液的作用是什么？(3)B裝置中，為什么要將B瓶封口放置一段時間后，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶？提示：(1)保證酵母菌有足夠的氧氣，以進行有氧呼吸。(2)NaOH溶液的作用是除去空氣中的CO2，以保證第三個錐形瓶中，澄清石灰水變混濁是由于酵母菌有氧呼吸產(chǎn)生的CO2所致。(3)B瓶剛封口后，錐形瓶中有氧，酵母菌進行有氧呼吸，兩瓶產(chǎn)生CO2的速度和量基本相等，所以需將起先產(chǎn)生的CO2排掉，一段時間后，B瓶中的氧消耗完，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶，可確保是無氧呼吸產(chǎn)生的CO2通入澄清的石灰水，否則會出現(xiàn)兩組澄清石灰水混濁程度差不多的狀況。2．我們常說的“呼吸”與細胞呼吸有什么區(qū)分？提示：呼吸是通過呼吸運動吸入氧氣，排出二氧化碳的過程。細胞呼吸是分解有機物，生成二氧化碳或其他產(chǎn)物，釋放能量并合成ATP的過程。[重難探究]探究酵母菌細胞呼吸方式的試驗分析1．試驗原理(1)試驗材料：酵母菌、葡萄糖溶液。(2)反應過程。①有氧條件：葡萄糖eq\o(→,\s\up17(酶))CO2＋H2O＋能量②無氧條件：葡萄糖eq\o(→,\s\up17(酶))酒精＋CO2＋能量(3)產(chǎn)物驗證。①酒精＋重鉻酸鉀溶液(濃硫酸)→灰綠色②二氧化碳＋澄清石灰水→混濁③二氧化碳＋溴麝香草酚藍溶液→由藍變綠再變黃2．探究過程“探究酵母菌細胞呼吸的方式”試驗的兩點說明(1)甲組裝置中讓空氣持續(xù)地依次通過3個錐形瓶，在通入A瓶之前先用NaOH溶液汲取CO2，既能保證O2充分供應，又能解除空氣中CO2對試驗結果的干擾。(2)乙組裝置中B錐形瓶封口放置一段時間后，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶，其緣由是將B錐形瓶中原有的O2消耗完。[典題演練]1．下圖為某生物小組探究酵母菌呼吸方式的試驗設計裝置。下列敘述正確的是(D)A．試驗自變量為溫度B．乙、丙兩試管中液體應煮沸冷卻除去O2C．氣泵泵入的氣體應先除去O2D．試驗因變量為CO2的有無解析：本試驗的自變量是有無氧氣，故A錯誤；乙是驗證酵母菌有氧呼吸方式的，須要氧氣，所以不須要煮沸冷卻除去O2，故B錯誤；氣泵泵入氣體的目的是為酵母菌供應O2，但應先除去CO2，故C錯誤；依據(jù)試驗裝置可知，該試驗的因變量為CO2的有無，故D正確。2．下列有關“探究酵母菌細胞呼吸的方式”試驗的敘述，錯誤的是(C)A．二氧化碳可使溴麝香草酚藍溶液由藍變綠再變黃B．試驗中需限制的無關變量有溫度、pH、培育液濃度等C．可通過視察澄清石灰水是否變混濁來推斷酵母菌的呼吸方式D．試驗中將葡萄糖溶液煮沸的目的是滅菌和去除溶液中的O2解析：酵母菌呼吸產(chǎn)物CO2可用澄清的石灰水或溴麝香草酚藍溶液來檢測，試驗現(xiàn)象分別是澄清石灰水變混濁、溴麝香草酚藍溶液由藍變綠再變黃；酵母菌在有氧和無氧條件下都能產(chǎn)生CO2，因此不能依據(jù)CO2的產(chǎn)生與否來推斷細胞呼吸方式；試驗過程中需將葡萄糖溶液煮沸，目的是滅菌和去除溶液中的O2，減小試驗的誤差，此外還需保持無關變量溫度、pH、培育液濃度等相宜。若通過比較兩裝置相同時間內(nèi)溴麝香草酚藍水溶液的顏色改變，能否推斷酵母菌的呼吸方式？提示：能。有氧呼吸比無氧呼吸產(chǎn)生更多的CO2，可使溴麝香草酚藍溶液的顏色由藍變綠再變黃的時間短于無氧呼吸所需的時間。

學問點二有氧呼吸和無氧呼吸的比較[新知導學]1．有氧呼吸(1)概念①物質改變eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(反應物：葡萄糖等有機物,產(chǎn)物：二氧化碳和水))②條件：有氧參加及多種酶催化。③能量改變：釋放能量并生成大量ATP。(2)過程(3)總反應式C6H12O6＋6H2O＋6O2eq\o(→,\s\up17(酶))6CO2＋12H2O＋能量。2．無氧呼吸(1)類型及反應式①分類依據(jù)：無氧呼吸的產(chǎn)物。②反應式eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(酒精發(fā)酵：C6H12O6\o(→,\s\up17(酶))2C2H5OH＋2CO2,＋少量能量,乳酸發(fā)酵：C6H12O6\o(→,\s\up17(酶))2C3H6O3,＋少量能量))(2)場所：細胞質基質。(3)過程：①第一階段(與有氧呼吸的第一階段完全相同)：3．脂肪與糖相比，含H高，而O的含量少。則等量的脂肪與糖相比，有氧呼吸釋放能量和耗氧量的多少有何不同？提示：脂肪氧化分解耗氧量大，產(chǎn)生能量多。4．糧食在貯藏過程中常會發(fā)生糧堆濕度增大現(xiàn)象，即糧食“出汗”。試分析緣由。提示：糧食在有氧呼吸過程中會產(chǎn)生水。[重難探究]1．有氧呼吸和無氧呼吸過程圖解2．有氧呼吸和無氧呼吸的比較(1)有氧呼吸過程中各元素的去向和來源：(2)有氧呼吸能量釋放特點。①有氧呼吸是在溫柔條件下進行的。②有機物中的能量是逐步釋放的。③1mol葡萄糖徹底氧化分解以后，只有1161kJ左右的能量轉移至ATP中，其余以熱能形式散失。[典題演練]3．為探究酵母菌的呼吸方式，在連通CO2和O2傳感器的100mL錐形瓶中，加入40mL活化酵母菌和60mL葡萄糖培育液，密封后在最適溫度下培育。培育液中的O2和CO2相對含量改變見下圖。有關分析錯誤的是(C)A．t1→t2，酵母菌的有氧呼吸速率不斷下降B．t3時，培育液中葡萄糖的消耗速率比t1時快C．若降低10℃培育，O2相對含量達到穩(wěn)定所需時間會縮短D．試驗后的培育液濾液加入適量酸性重鉻酸鉀溶液后變成灰綠色解析：本題主要考查酵母菌呼吸方式的相關學問。由題圖可知，t1→t2，培育液中O2的下降速率變慢，說明O2的消耗速率降低，有氧呼吸速率不斷下降，A正確；t1→t3，酵母菌產(chǎn)生CO2速率基本不變，此時間段內(nèi)，有氧呼吸強度漸漸減弱，無氧呼吸強度漸漸增加，所以在單位時間內(nèi)要產(chǎn)生等量CO2，無氧呼吸需消耗更多的葡萄糖，B正確；由題干信息可知，酵母菌在最適溫度下培育，若降低10℃培育，則會引起酶的活性降低，從而引起酵母菌有氧呼吸速率變慢，致使培育液中O2相對含量達到穩(wěn)定所需時間延長，C錯誤；因為試驗后的培育液濾液中含有酵母菌呼吸產(chǎn)生的酒精，所以濾液加入適量酸性重鉻酸鉀溶液后變成灰綠色。4．如圖為生物體內(nèi)細胞呼吸過程的圖解，有關說法正確的是(C)A．圖中①②③④過程中均能產(chǎn)生ATP和[H]，消耗等量的丙酮酸，②過程產(chǎn)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．一種生物體內(nèi)不行能進行圖中全部反應D．不同生物體內(nèi)產(chǎn)生1mol二氧化碳，消耗的氧氣量相同解析：圖中①②③④過程中能產(chǎn)生ATP和[H]的只有①和②；原核生物的有氧呼吸只能在細胞質中進行；一種生物可進行有氧呼吸和無氧呼吸，但不能同時進行兩種類型的無氧呼吸，如酵母菌不能進行乳酸發(fā)酵，只能進行酒精發(fā)酵；不同生物體內(nèi)進行有氧呼吸和無氧呼吸都有可能產(chǎn)生二氧化碳，而無氧呼吸不消耗氧氣。(1)人體產(chǎn)生二氧化碳的呼吸方式肯定是有氧呼吸嗎？提示：肯定。人體的無氧呼吸產(chǎn)生乳酸，不會釋放二氧化碳，因此產(chǎn)生二氧化碳的呼吸方式肯定為有氧呼吸。(2)題圖中能發(fā)生在人體成熟的紅細胞中的有哪些過程？提示：①④。人體成熟紅細胞無線粒體，進行無氧呼吸產(chǎn)生乳酸。學問點三影響呼吸作用的因素[重難探究]1．內(nèi)因(1)遺傳特性：不同種類的植物呼吸速率不同。實例：旱生植物小于水生植物，陰生植物小于陽生植物。(2)生長發(fā)育時期：同一植物在不同的生長發(fā)育時期呼吸速率不同。實例：幼苗期呼吸速率高，成熟期呼吸速率低。(3)器官類型：同一植物的不同器官呼吸速率不同。實例：生殖器官大于養(yǎng)分器官。2．外因(1)溫度：①作用機制：通過影響細胞呼吸酶的活性來影響細胞呼吸速率。②曲線特征：與溫度影響酶活性的曲線特征一樣。隨溫度的上升，呼吸速領先上升，達到肯定溫度后，隨溫度的上升，呼吸速率降低。③應用：生產(chǎn)上常利用這一原理在低溫下儲存蔬菜、水果，在大棚蔬菜的栽培過程中夜間適當降溫，降低細胞呼吸速率，削減有機物的消耗。(2)O2濃度。①對無氧呼吸的影響：曲線特征：隨O2濃度增加而受抑制，O2濃度越高，抑制作用越強，O2濃度達到肯定值時，被完全抑制。②對有氧呼吸的影響：曲線特征：在肯定范圍內(nèi)，隨著O2濃度的增加，有氧呼吸速率增加，但當O2濃度增加到肯定值時，有氧呼吸速率不再增加。③應用：適當降低O2濃度，可削減呼吸消耗，延長蔬菜和水果的保鮮時間。O2濃度對不同生物的影響不同(1)酵母菌隨O2濃度增加，有氧呼吸增加，無氧呼吸減弱。(2)破傷風桿菌等厭氧生物會隨O2濃度增大而死亡。[典題演練]5．有些作物的種子入庫前須要經(jīng)過風干處理。與風干前相比，下列說法錯誤的是(C)A．風干種子中有機物的消耗減慢B．風干種子上微生物不易生長繁殖C．風干種子中細胞呼吸作用的強度高D．風干種子中結合水與自由水的比值大解析：本題主要考查水與細胞代謝的關系。種子風干后細胞內(nèi)的自由水含量削減(結合水含量基本不變)，使細胞呼吸減弱，有機物的消耗減慢，A、D正確，C錯誤；風干種子的水分削減，在缺水環(huán)境中，微生物不易生長繁殖，B正確。6．如圖表示某植物的非綠色器官在氧濃度為a、b、c、d時，CO2釋放量和O2汲取量的改變。下列相關敘述正確的是(B)A．氧濃度為a時，最適于貯藏該植物器官B．氧濃度為b時，無氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的5倍C．氧濃度為c時，無氧呼吸最弱D．氧濃度為d時，有氧呼吸強度與無氧呼吸強度相等解析：審題關鍵：(1)非綠色器官，只進行呼吸作用。(2)植物貯藏時應降低呼吸作用以削減有機物的消耗。本題考查在不同氧濃度條件下細胞的呼吸方式。詳細分析如下：A．氧濃度為a時：O2汲取量為零，此時只進行無氧呼吸，產(chǎn)生大量酒精，不利于貯藏該植物器官；B．氧濃度為b時：有氧呼吸釋放CO2量＝汲取O2量＝3，無氧呼吸釋放CO2量為(8－3)＝5，據(jù)反應式可知，有氧呼吸消耗葡萄糖的量為0.5，無氧呼吸消耗葡萄糖的量為2.5；C．氧濃度為c時：有氧呼吸釋放CO2量為4，無氧呼吸釋放CO2量為(6－4)＝2，故無氧呼吸不是最弱，最弱應為零；D．氧濃度為d時：CO2釋放量＝O2汲取量，說明只進行有氧呼吸，無氧呼吸不再進行。課題調(diào)研：過程圖解類題目——細胞呼吸[典范例題]生物體內(nèi)葡萄糖分解代謝過程如圖所示，據(jù)圖回答下列問題：(1)圖中A是________，其產(chǎn)生的部位是________。(2)反應①②③④中，必需在有氧條件下進行的是________，可在人體細胞中進行的是________。(3)蘋果貯藏久了會有酒味，其緣由是發(fā)生了圖中________過程；而馬鈴薯塊莖貯藏久了，卻沒有酒味，緣由是馬鈴薯塊莖在無氧條件下進行了圖中________過程。(4)糧食貯藏過程中有時會發(fā)生糧堆濕度增大現(xiàn)象，這是因為____________________________。[解題技巧]過程圖可描述生命活動和發(fā)展改變的動態(tài)過程，常用箭頭、字母和數(shù)字等表示生物體內(nèi)某代謝過程或調(diào)整過程，這些過程示意圖有些是對教材講解的某些過程進行總結，有些是將新材料、新信息以過程圖的形式給出，這些圖中隱藏著豐富的信息。這類題目的一般解題思路為：(1)“審題讀圖”——由題干信息和過程圖分析出圖中表示的生理過程或操作過程。(2)“明確過程”——由過程圖中的關鍵產(chǎn)物或反應物或反應條件，精確推斷出每個分過程。(3)“規(guī)范作答”——依據(jù)設問的要求，明確答案中是否體現(xiàn)過程中各產(chǎn)物或反應物或階段的序號或反應條件等。一、選擇題1．下列關于細胞呼吸的敘述，錯誤的是(D)A．細胞呼吸必需在酶的催化下進行B．人體紅細胞也進行呼吸C．酵母菌既可以進行有氧呼吸也可以進行無氧呼吸D．葉肉細胞在光照下只進行光合作用，不進行細胞呼吸解析：細胞呼吸是生物體內(nèi)重要的細胞代謝，須要多種酶來催化完成；人體成熟紅細胞沒有細胞核和線粒體等相關細胞器，不能進行有氧呼吸，主要通過無氧呼吸來為細胞供應能量；酵母菌是兼性厭氧生物，在有氧條件下進行有氧呼吸，無氧條件下進行無氧呼吸；細胞呼吸是生物體能量之源，時刻都在進行，葉肉細胞在光照下同時進行光合作用和細胞呼吸。2．在有氧呼吸的下列反應階段中，不在線粒體中進行的只有(B)A．[H]傳遞給O2生成水B．C6H12O6發(fā)酵為丙酮酸和[H]C．丙酮酸分解為CO2和[H]D．ADP與磷酸反應生成ATP解析：在有氧呼吸的三個階段中，第一階段由C6H12O6分解為丙酮酸和[H]的過程，是在細胞質基質中進行的，而A、C、D過程是在線粒體中進行的。3．如圖表示有氧呼吸過程，下列有關說法正確的是(D)A．①②④中數(shù)值最大的是①B．③代表的物質名稱是氧氣C．線粒體能完成圖示全過程D．原核生物能完成圖示全過程解析：本題考查的是有氧呼吸過程中能量和物質的改變。圖中①②④表示有氧呼吸三個階段產(chǎn)生的能量，其中[H]＋O2反應的④過程釋放能量最多，而作為反應物的O2參加的是第三階段，是圖中⑤，圖中③是另一種反應物水。線粒體只能完成有氧呼吸的二、三階段。具有有氧呼吸酶的原核生物如藍細菌可完成有氧呼吸。4．下列關于植物細胞呼吸的敘述，正確的是(A)A．有氧呼吸的中間產(chǎn)物丙酮酸，可以通過線粒體雙層膜B．是否產(chǎn)生二氧化碳是有氧呼吸和無氧呼吸的主要區(qū)分C．高等植物進行有氧呼吸，不能進行無氧呼吸D．種子庫中貯存的風干種子不進行呼吸作用解析：有氧呼吸中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物丙酮酸可以進入線粒體內(nèi)部，所以A項是正確的；植物的無氧呼吸產(chǎn)生酒精時，也產(chǎn)生CO2，因此是否產(chǎn)生CO2不能作為有氧呼吸和無氧呼吸的主要區(qū)分；C項敘述明顯不正確；種子庫中貯存的風干種子是活細胞，能進行呼吸作用，只是呼吸作用很緩慢。5．下列關于呼吸作用的敘述，正確的是(D)A．無氧呼吸的終產(chǎn)物是丙酮酸B．有氧呼吸產(chǎn)生的[H]在線粒體基質中與氧結合生成水C．無氧呼吸不須要O2的參加，該過程最終有[H]的積累D．質量相同時，脂肪比糖原有氧氧化釋放的能量多解析：無氧呼吸的終產(chǎn)物是乳酸或酒精和CO2，丙酮酸是有氧呼吸與無氧呼吸的中間產(chǎn)物。有氧呼吸產(chǎn)生的[H]與O2結合生成水發(fā)生于線粒體內(nèi)膜。無氧呼吸第一階段生成的[H]用于后續(xù)過程，最終無[H]積累。同質量的脂肪與糖原相比含氫的比例大，氧化釋放的能量多。6．有一瓶混有酵母菌的葡萄糖培育液，當通入不同濃度的氧氣時，其產(chǎn)生的C2H5OH和CO2的量如下表所示。通過對表中數(shù)據(jù)分析可得出的結論是(D)氧濃度(%)abcd產(chǎn)生CO2的量9mol12.5mol15mol30mol產(chǎn)生酒精的量9mol6.5mol6mol0molA.a濃度時酵母菌有氧呼吸速率等于無氧呼吸速率B．b濃度時酵母菌有氧呼吸速率大于無氧呼吸速率C．c濃度時有50%的葡萄糖用于酵母菌的酒精發(fā)酵D．d濃度時酵母菌只進行有氧呼吸，未進行無氧呼吸解析：由題干獲得的主要信息有：①酵母菌在不同氧濃度條件下，產(chǎn)生的CO2和酒精的量不同；②酵母菌既可以進行有氧呼吸，也可以進行無氧呼吸。要解決此題，需依據(jù)有氧呼吸和無氧呼吸的反應式進行計算和推斷：C6H12O6＋6O2＋6H2Oeq\o(→,\s\up17(酶),\s\do5())6CO2＋12H2O＋能量