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1

1EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Docfor.NET.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：C6H12O6＋6O2＋6H2O――→酶6CO2＋12H2O＋能量。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。6．能量转化：1moL葡萄糖彻底氧化分解后释放出2870kJ的能量，其中1_161kJ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：2酒精发酵乳酸发酵场所细胞质基质过程第一阶段葡萄糖――→酶[H]＋丙酮酸＋少量能量第二阶段丙酮酸――→酶酒精＋CO2丙酮酸――→酶乳酸反应式C6H12O6――→酶2C2H5OH＋2CO2＋少量能量C6H12O6――→酶2C3H6O3＋少量能量能量转化1mol葡萄糖分解成乳酸后只释放196.65kJ能量，其中有61.08kJ储存在ATP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5－8，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5－9，并阅读教材文字叙述，讨论并交流下列问题：①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：②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葡萄糖分解的酶)。3③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P94～P95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不同点条件需氧不需氧场所细胞质基质(第一阶段)、线粒体(第二、三阶段)细胞质基质4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能量释放大量能量少量能量相同点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供生命活动所需过程第一阶段从葡萄糖到丙酮酸完全相同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，减少有机物的消耗。2．O2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：5[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①～③代表有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．①和③都具有双层生物膜B．①和②所含酶的种类不同C．②和③都能产生大量ATPD．甲、乙分别代表丙酮酸、[H][解析]分析题图可推测①为细胞质基质，②为线粒体基质，③为线粒体内膜；甲为丙酮酸，乙为[H]。①与②中的反应类型不同，故所含酶也不同；③中进行有氧呼吸第三阶段能产生大量ATP，②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2/5C．酵母菌有氧呼吸消耗9mol氧气D．O2浓度对酵母菌的呼吸作用方式无影响6[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：C6H12O6＋6H2O＋6O2→6CO2＋12H2O166xy15－6得x＝3/2，y＝9C6H12O6→2CO2＋2C2H5OH122366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9mol；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(1)依据O2吸收量和CO2释放量判断：①不消耗O2，释放CO2―→只进行无氧呼吸；②O2吸收量＝CO2释放量―→只进行有氧呼吸；③O2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：①酒精量＝CO2量―→只进行无氧呼吸；②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：①C6H12O6―→2丙酮酸＋4[H]＋少量能量②2丙酮酸＋6H2O―→6CO2＋20[H]＋少量能量7③24[H]＋6O2―→12H2O＋大量能量④细胞质基质⑤线粒体⑥酶的活性⑦有氧⑧无氧⑨抑制[关键语句]2．有氧呼吸的三个阶段：(1)细胞质基质：C6H12O6――→酶(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。①实验变量：_______________________________________________________________。②实验假设：_______________________________________________________________。③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：___________________________________________________________________。④预期结果及结论：i．如果ab，说明：___________________________________________________________。ii.________________________________________________________________________；iii.________________________________________________________________________。解析：(1)关闭活塞，在适宜温度下，30分钟后，消耗氧气，产生二氧化碳，但二氧化碳被NaOH溶液吸收，故容器中减少的气体量就是消耗的氧气量，所以读取的是有色液滴向左移动的距离。(2)为了使测得的有色液滴移动数值更准确，必须进行校正，应设置对照组，按照等量原则和单一变量原则，校正装置的容器和小瓶中应分别放入与实验组等量的消毒的无活力(如加热后冷却)的樱桃、与实验组等量的20%的NaOH溶液。(3)本实验的目的是探究8机械损伤能否引起樱桃呼吸速率升高，因此实验变量应为机械损伤，实验假设可以是“机械损伤能引起樱桃呼吸速率升高”或“机械损伤不能引起樱桃呼吸速率升高”。答案：(1)左(2)与实验组等量的消毒的无活力(如加热后冷却)的樱桃与实验组等量的20%的NaOH溶液(3)①机械损伤②机械损伤能引起樱桃呼吸速率升高(或机械损伤不能引起樱桃呼吸速率升高)③第二步：向容器内加入与实验组等量的消毒的受到机械损伤后的樱桃，其他处理及装置与实验组完全相同第三步：记录相同时间内有色液滴移动距离为b④i.机械损伤能引起樱桃呼吸速率升高ii.如果a＝b，说明机械损伤对樱桃呼吸速率没有影响iii.如果ab，说明机械损伤能引起樱桃呼吸速率降低