2024年新教材高中生物第五章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第3節(jié)第2課時(shí)無氧呼吸及細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用學(xué)案新人教版必修1

PAGE1-第2課時(shí)無氧呼吸及細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)1.概述無氧呼吸的過程，比較有氧呼吸和無氧呼吸的異同。2.說明細(xì)胞呼吸的原理，探討其在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用。1.科學(xué)思維：利用歸納與概括的方法比較有氧呼吸與無氧呼吸的異同。2.社會責(zé)任：依據(jù)細(xì)胞呼吸原理指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，解決實(shí)際問題。學(xué)問點(diǎn)一無氧呼吸1．無氧呼吸場所：eq\o(□,\s\up4(1))細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。2．無氧呼吸的過程(1)第一階段(與有氧呼吸的第一階段完全相同)葡萄糖eq\o(→,\s\up7(酶))eq\o(□,\s\up4(2))2丙酮酸＋eq\o(□,\s\up4(3))4[H]＋少量能量(2)其次階段注：無氧呼吸只在第一階段釋放少量能量、形成少量ATP。3．無氧呼吸的總反應(yīng)式可概括為兩種(1)無氧呼吸的乳酸途徑①反應(yīng)式：eq\o(□,\s\up4(6))C6H12O6eq\o(→,\s\up7(酶))2C3H6O3(乳酸)＋少量能量。②生物：eq\o(□,\s\up4(7))馬鈴薯塊莖、甜菜塊根、玉米胚、動(dòng)物和人猛烈運(yùn)動(dòng)、哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞、乳酸菌等。(2)無氧呼吸的酒精途徑①反應(yīng)式：eq\o(□,\s\up4(8))C6H12O6eq\o(→,\s\up7(酶))2C2H5OH＋2CO2＋少量能量。②生物：eq\o(□,\s\up4(9))大多數(shù)植物、蘋果果實(shí)、酵母菌等。4.無氧呼吸過程中的能量轉(zhuǎn)化5．無氧呼吸概念：在沒有eq\o(□,\s\up4(13))氧氣參加的狀況下，葡萄糖等有機(jī)物經(jīng)過eq\o(□,\s\up4(14))不完全分說明放eq\o(□,\s\up4(15))少量能量的過程。6．細(xì)胞呼吸概念：細(xì)胞呼吸是指eq\o(□,\s\up4(16))有機(jī)物在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解，生成CO2或其他產(chǎn)物，釋放能量并生成ATP的過程。易漏邊角（課本P94）小字部分細(xì)胞呼吸除了能為生物體供應(yīng)能量，還是生物體eq\o(□,\s\up4(17))代謝的樞紐。例如，在細(xì)胞呼吸過程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物，可轉(zhuǎn)化為eq\o(□,\s\up4(18))甘油、氨基酸等非糖物質(zhì)；非糖物質(zhì)代謝形成的某些產(chǎn)物與細(xì)胞呼吸中間產(chǎn)物相同，這些物質(zhì)可以進(jìn)一步形成葡萄糖。蛋白質(zhì)、糖類和脂質(zhì)的代謝，都可以通過eq\o(□,\s\up4(19))細(xì)胞呼吸過程聯(lián)系起來。eq\a\vs4\al(問題思索)無氧呼吸有無[H]的積累？無氧呼吸第一階段[H]的作用？提示：沒有。第一階段產(chǎn)生的[H]參加其次階段的反應(yīng)。eq\a\vs4\al(問題思索)(實(shí)踐應(yīng)用)猛烈運(yùn)動(dòng)后的肌肉酸疼是怎樣造成的？提示：猛烈運(yùn)動(dòng)，氧氣供應(yīng)不足，肌肉細(xì)胞無氧呼吸產(chǎn)生了乳酸，造成肌肉酸疼。eq\a\vs4\al(問題思索)無氧呼吸釋放的能量為什么比有氧呼吸少？提示：無氧呼吸是有機(jī)物不徹底的氧化分解，還有很大一部分能量存在于不徹底的氧化產(chǎn)物乳酸和酒精中。eq\a\vs4\al(問題思索)病毒進(jìn)行有氧呼吸還是無氧呼吸？提示：病毒既不進(jìn)行有氧呼吸，也不進(jìn)行無氧呼吸。病毒是特別的生物體，它所須要的ATP、合成蛋白質(zhì)所需的氨基酸等物質(zhì)全部從宿主細(xì)胞中獲得。eq\a\vs4\al(問題思索)細(xì)胞呼吸、呼吸作用和呼吸的區(qū)分？提示：呼吸是指肺部CO2與O2進(jìn)行氣體交換的過程；細(xì)胞呼吸等同于呼吸作用，是指體內(nèi)有機(jī)物氧化分解的過程。題型一有氧呼吸和無氧呼吸過程分析[例1]下圖表示細(xì)胞呼吸過程中葡萄糖分解的三個(gè)途徑，有關(guān)敘述正確的是()A．催化過程②③④的酶均分布于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)B．過程①②③④中均有ATP生成C．過程①②③均能發(fā)生在酵母細(xì)胞中D．過程③中的二氧化碳產(chǎn)生于線粒體內(nèi)膜上解題分析①為細(xì)胞呼吸第一階段，②④為無氧呼吸其次階段，③為有氧呼吸其次、三階段。③為有氧呼吸的其次、三階段，發(fā)生于線粒體，催化過程③的酶分布于線粒體基質(zhì)和內(nèi)膜上，A錯(cuò)誤；有氧呼吸和無氧呼吸的第一階段，有氧呼吸的其次、三階段都會產(chǎn)生ATP，無氧呼吸其次階段沒有ATP的生成，B錯(cuò)誤；酵母菌為兼性厭氧菌，既能進(jìn)行有氧呼吸，也能進(jìn)行酒精發(fā)酵，故過程①②③均能發(fā)生在酵母菌細(xì)胞中，C正確；有氧呼吸其次階段產(chǎn)生二氧化碳，發(fā)生于線粒體基質(zhì)中，D錯(cuò)誤。答案C題型二細(xì)胞呼吸方式的判別[例2]下列測定中可簡便而且精確推斷貯存的小麥種子細(xì)胞呼吸方式的是()A．有無酒精生成B．有無水生成C．有無有機(jī)物消耗D．O2消耗量與CO2生成量的比值解題分析若O2消耗量與CO2生成量相等，則只進(jìn)行有氧呼吸；若O2消耗量小于CO2的生成量，則既進(jìn)行有氧呼吸，又進(jìn)行無氧呼吸；若O2消耗量為0，CO2的生成量不為0，則只進(jìn)行無氧呼吸，因此測定O2消耗量和CO2生成量的比值，可簡便而且精確推斷貯存的小麥種子細(xì)胞呼吸方式，D正確；酒精是小麥種子細(xì)胞無氧呼吸的產(chǎn)物，并且通過嗅覺或味覺就可以推斷是否存在，但酒精是否存在只能推斷小麥種子細(xì)胞是否進(jìn)行無氧呼吸，不能推斷小麥種子細(xì)胞是否進(jìn)行有氧呼吸，A錯(cuò)誤；有無水的生成只能推斷細(xì)胞是否進(jìn)行有氧呼吸，無法推斷小麥?zhǔn)欠癜l(fā)生無氧呼吸，并且測定較為困難，B錯(cuò)誤；有氧呼吸和無氧呼吸均消耗有機(jī)物，測定有機(jī)物的消耗只能推斷是否發(fā)生呼吸作用，不能推斷呼吸作用的方式，C錯(cuò)誤。答案D[例3]如圖是探究酵母菌呼吸類型的裝置，假如裝置一中紅色液滴向左移，裝置二中紅色液滴向右移，證明酵母菌()A．只進(jìn)行有氧呼吸B．只進(jìn)行無氧呼吸C．可能死亡D．既進(jìn)行有氧呼吸又進(jìn)行無氧呼吸解題分析裝置一中液滴左移，說明酵母菌能進(jìn)行有氧呼吸；裝置二中液滴右移，說明酵母菌細(xì)胞呼吸時(shí)CO2的釋放量大于O2的消耗量，即酵母菌不僅存在有氧呼吸還存在無氧呼吸。所以，酵母菌既進(jìn)行有氧呼吸又進(jìn)行無氧呼吸。答案D技法提升1.推斷細(xì)胞呼吸方式的三大依據(jù)2．依據(jù)試驗(yàn)及現(xiàn)象進(jìn)行推斷欲確認(rèn)某生物的呼吸類型，應(yīng)設(shè)置兩套呼吸裝置，如圖所示(以發(fā)芽種子為例)試驗(yàn)結(jié)果預(yù)料和結(jié)論留意：①上述裝置中，種子也可以換成酵母菌、綠色植物等。但是當(dāng)換成綠色植物時(shí)，整個(gè)裝置應(yīng)當(dāng)遮光處理，否則植物的光合作用會干擾呼吸速率的測定。②假如試驗(yàn)材料是種子，為防止微生物呼吸對試驗(yàn)結(jié)果的干擾，應(yīng)對試驗(yàn)裝置及所測種子進(jìn)行消毒處理；為防止氣壓、溫度等物理膨脹因素所引起的誤差，應(yīng)設(shè)置比照試驗(yàn)，將所測的生物材料滅活如將種子煮熟，其他條件均不變。③裝置一也可用來測定呼吸速率。依據(jù)著色液滴單位時(shí)間內(nèi)移動(dòng)的距離即可計(jì)算呼吸速率也就是單位時(shí)間內(nèi)的耗氧量。題型三細(xì)胞呼吸涉及的計(jì)算[例4]在a、b、c、d條件下，測得某植物種子萌發(fā)時(shí)CO2和O2體積改變的相對值如下表所示。底物是葡萄糖，則下列敘述正確的是()條件abcdCO2釋放量10867O2汲取量0347A．a(chǎn)條件下，呼吸產(chǎn)物除CO2外還有酒精和乳酸B．b條件下，有氧呼吸和無氧呼吸消耗的葡萄糖量的比為5∶1C．c條件下，無氧呼吸最弱D．d條件下，產(chǎn)生的CO2全部來自線粒體解題分析a條件下，不汲取O2，但產(chǎn)生CO2，故只進(jìn)行無氧呼吸，種子萌發(fā)無氧呼吸產(chǎn)物除CO2外還有酒精，A錯(cuò)誤；b條件下，既有有氧呼吸又有無氧呼吸，有氧呼吸消耗體積為3的O2，產(chǎn)生體積為3的CO2，消耗葡萄糖的相對量為0.5，無氧呼吸產(chǎn)生體積為5的CO2，消耗葡萄糖的相對量為2.5，B錯(cuò)誤；c條件下，同時(shí)進(jìn)行有氧呼吸和無氧呼吸，d條件下，只進(jìn)行有氧呼吸，無氧呼吸為0，d條件下無氧呼吸最弱，產(chǎn)生的CO2全部來自線粒體，C錯(cuò)誤，D正確。答案D技法提升細(xì)胞呼吸反應(yīng)式中各物質(zhì)間的關(guān)系比(以葡萄糖為呼吸底物)(1)有氧呼吸葡萄糖∶O2∶CO2＝1∶6∶6。(2)無氧呼吸葡萄糖∶CO2∶酒精＝1∶2∶2或葡萄糖∶乳酸＝1∶2。(3)消耗等量的葡萄糖時(shí)，無氧呼吸與有氧呼吸產(chǎn)生的CO2摩爾數(shù)之比為1∶3。學(xué)問點(diǎn)二細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用1．細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用(1)生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用①包扎傷口時(shí)，須要選用eq\o(□,\s\up4(1))透氣的消毒紗布或“創(chuàng)可貼”等敷料。②利用麥芽、葡萄、糧食和酵母菌以及發(fā)酵罐等，在限制eq\o(□,\s\up4(2))通氣的狀況下，可以生產(chǎn)各種酒。③破傷風(fēng)由eq\o(□,\s\up4(3))破傷風(fēng)芽孢桿菌引起，這種病毒只能進(jìn)行eq\o(□,\s\up4(4))無氧呼吸。皮膚破損較深或被銹釘扎傷后，病菌就簡單大量繁殖，需到醫(yī)院治療。④提倡慢跑等有氧運(yùn)動(dòng)的緣由之一是：有氧運(yùn)動(dòng)能避開肌細(xì)胞因eq\o(□,\s\up4(5))供氧不足進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生大量乳酸。乳酸的大量積累會使eq\o(□,\s\up4(6))肌肉酸脹乏力。⑤酵母菌細(xì)胞富含eq\o(□,\s\up4(7))蛋白質(zhì)，可以用作飼料添加劑，在培育酵母菌用作飼料添加劑時(shí)，要給培育裝置eq\o(□,\s\up4(8))通氣或進(jìn)行振蕩，以利于酵母菌大量繁殖。(2)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用①花盆里的土壤板結(jié)后，空氣不足，會影響根系生長，需剛好eq\o(□,\s\up4(9))松土透氣。②中耕松土、適時(shí)排水是通過改善eq\o(□,\s\up4(10))氧氣供應(yīng)來促進(jìn)作物根系的eq\o(□,\s\up4(11))呼吸作用，以利于作物的生長。(3)貯存果實(shí)、蔬菜的應(yīng)用eq\o(□,\s\up4(12))降低溫度、eq\o(□,\s\up4(13))降低氧氣含量等措施減弱果蔬的呼吸作用，以削減eq\o(□,\s\up4(14))有機(jī)物的消耗。2．細(xì)胞呼吸的影響因素(1)溫度①曲線分析：溫度主要是影響eq\o(□,\s\up4(15))酶的活性，在肯定溫度范圍內(nèi)，呼吸強(qiáng)度隨溫度上升而eq\o(□,\s\up4(16))增加，但超過肯定的溫度，酶的活性降低甚至?xí)冃允Щ?，從而使呼吸作用減弱直至停止。②應(yīng)用：生產(chǎn)上常利用這一原理在eq\o(□,\s\up4(17))零上低溫下貯存蔬菜、水果；在大棚蔬菜的栽培過程中夜間適當(dāng)eq\o(□,\s\up4(18))降低溫度，降低細(xì)胞呼吸，削減eq\o(□,\s\up4(19))有機(jī)物的消耗。溫水和面發(fā)酵快。(2)O2濃度曲線改變分析①O2濃度為0時(shí)，只進(jìn)行eq\o(□,\s\up4(20))無氧呼吸；②隨O2濃度增大，無氧呼吸漸漸被eq\o(□,\s\up4(21))抑制，有氧呼吸不斷加強(qiáng)，但仍較弱，細(xì)胞呼吸較弱；③當(dāng)O2濃度達(dá)到5%時(shí)，釋放CO2最少，細(xì)胞呼吸eq\o(□,\s\up4(22))最弱；④當(dāng)O2濃度達(dá)到肯定值(10%)后，無氧呼吸eq\o(□,\s\up4(23))消逝，只進(jìn)行eq\o(□,\s\up4(24))有氧呼吸；⑤隨O2濃度進(jìn)一步增大，有氧呼吸先增加后eq\o(□,\s\up4(25))基本不變(受呼吸酶數(shù)量等因素的影響)。(3)CO2濃度(4)H2O濃度易漏邊角（課本P96）思維訓(xùn)練關(guān)于真核細(xì)胞線粒體的起源，科學(xué)家提出了一種說明：約十幾億年前，有一種真核細(xì)胞吞噬了原始的eq\o(□,\s\up4(28))需氧細(xì)菌，被吞噬的細(xì)菌不僅沒有被消化分解，反而在細(xì)胞中生存下來了。需氧細(xì)菌從宿主細(xì)胞那里獲得eq\o(□,\s\up4(29))丙酮酸，宿主細(xì)胞從需氧細(xì)菌那里得到eq\o(□,\s\up4(30))丙酮酸氧化分說明放的能量。在共同生存繁衍的過程中，需氧細(xì)菌進(jìn)化為宿主細(xì)胞內(nèi)特地進(jìn)行eq\o(□,\s\up4(31))細(xì)胞呼吸的細(xì)胞器。eq\a\vs4\al(問題思索)釀酒早期通氣，后期密閉的緣由？提示：早期通氣，促進(jìn)酵母菌有氧呼吸，利于菌種繁殖，后期密閉，促進(jìn)無氧呼吸，利于產(chǎn)生酒精。eq\a\vs4\al(問題思索)包扎傷口時(shí)，選用透氣紗布緣由？提示：抑制細(xì)菌無氧呼吸。eq\a\vs4\al(問題思索)果實(shí)、蔬菜與種子儲存條件有何不同？提示：果實(shí)、蔬菜需零上低溫、低氧、相宜水分；種子須要零上低溫、低氧、干燥條件。題型四氧氣濃度對細(xì)胞呼吸的影響[例5]如圖表示某植物非綠色器官在不同氧氣濃度下氧氣的汲取量和二氧化碳的釋放量，依據(jù)所供應(yīng)的信息，以下推斷正確的是()A．N點(diǎn)時(shí)，該器官氧氣的汲取量和二氧化碳的釋放量相等，說明其只進(jìn)行有氧呼吸B．M點(diǎn)是貯存該器官的最適氧氣濃度，此時(shí)無氧呼吸的強(qiáng)度最低C．該器官細(xì)胞呼吸過程中有非糖物質(zhì)氧化分解D．L點(diǎn)時(shí)，該器官產(chǎn)生二氧化碳的場所是細(xì)胞中的線粒體基質(zhì)解題分析細(xì)胞呼吸的實(shí)質(zhì)是氧化分解有機(jī)物，釋放能量，N點(diǎn)后，O2的汲取量大于CO2的釋放量，說明該器官細(xì)胞呼吸過程中不只是氧化分解糖類，因此N點(diǎn)時(shí)，氧氣的汲取量和二氧化碳的釋放量雖然相等，但此時(shí)該器官不肯定只進(jìn)行有氧呼吸，A錯(cuò)誤，C正確；由圖可知，M點(diǎn)時(shí)細(xì)胞中總二氧化碳釋放量最低，適合貯存該器官，但此時(shí)無氧呼吸強(qiáng)度不是最低的，B錯(cuò)誤；L點(diǎn)時(shí)，氧氣濃度為0，只進(jìn)行無氧呼吸，場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，D錯(cuò)誤。答案C題型五細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用[例6]下列敘述符合生物學(xué)原理的是()A．水稻根部主要進(jìn)行無氧呼吸，所以能長期適應(yīng)缺氧環(huán)境B．快速登山時(shí)，人體的能量主要來自有機(jī)物分解產(chǎn)生二氧化碳的過程C．蔬菜在低氧、干燥、低溫的環(huán)境中，可延長保鮮時(shí)間D．淀粉經(jīng)發(fā)酵可產(chǎn)生酒精，是通過乳酸菌的無氧呼吸實(shí)現(xiàn)的解題分析水稻根部主要進(jìn)行的是有氧呼吸，A錯(cuò)誤；蔬菜貯存環(huán)境應(yīng)當(dāng)是低氧、零上低溫柔具有肯定濕度，C錯(cuò)誤；淀粉經(jīng)發(fā)酵可產(chǎn)生酒精，是通過酵母菌發(fā)酵實(shí)現(xiàn)的，D錯(cuò)誤；快速登山也是有氧運(yùn)動(dòng)，人體的能量供應(yīng)主要來自有氧呼吸將有機(jī)物分解成二氧化碳和水的過程，B正確。答案B1．與無氧呼吸比較，細(xì)胞有氧呼吸特有的代謝產(chǎn)物是()A．丙酮酸B．ATPC．CO2D．H2O答案D解析有氧呼吸的產(chǎn)物是CO2和H2O；無氧呼吸的產(chǎn)物是酒精和CO2或乳酸，且都有ATP形成。2．水稻種子萌發(fā)時(shí)，假如長時(shí)間缺氧，就會引起爛芽，主要是由于()A．能量不足B．酒精中毒C．乳酸中毒D．CO2中毒答案B解析水稻種子萌發(fā)時(shí)，假如長時(shí)間缺氧，進(jìn)行無氧呼吸會產(chǎn)生酒精和二氧化碳，酒精含量過多對細(xì)胞有毒害作用，引起爛芽。3．不同種類的生物在不同的條件下呼吸方式不同。下列對生物細(xì)胞呼吸方式的推斷，錯(cuò)誤的是()A．若只釋放CO2，不消耗O2，則細(xì)胞只進(jìn)行無氧呼吸B．若CO2的釋放量多于O2的汲取量，則細(xì)胞既進(jìn)行有氧呼吸也進(jìn)行無氧呼吸C．若CO2的釋放量等于O2的汲取量，則細(xì)胞可能只進(jìn)行有氧呼吸D．若既不汲取O2也不釋放CO2，則說明該細(xì)胞已經(jīng)死亡答案D解析當(dāng)以葡萄糖為呼吸底物進(jìn)行有氧呼吸或同時(shí)進(jìn)行有氧呼吸和產(chǎn)乳酸的無氧呼吸時(shí)，細(xì)胞汲取O2量等于產(chǎn)生CO2量；若同時(shí)進(jìn)行有氧呼吸和產(chǎn)酒精的無氧呼吸，則產(chǎn)生CO2量>汲取O2量；若只釋放CO2不汲取O2，則細(xì)胞只進(jìn)行產(chǎn)酒精的無氧呼吸；當(dāng)產(chǎn)物是乳酸時(shí)或細(xì)胞已死亡時(shí)，細(xì)胞既不汲取O2，也不釋放CO2。4．貯存蘋果時(shí)既要保持其口感又要削減水分的消耗，下列最相宜的貯存條件是()