2021高考生物一轮复习 第3单元 细胞的能量供应和利用 第2讲 细胞呼吸教学案 新人教版必修1

-1-第2讲细胞呼吸1.细胞呼吸(Ⅱ)2.实验：探究酵母菌的呼吸方式1.细胞呼吸是有机物氧化分解，释放能量的过程(生命观念)2.比较有氧呼吸和无氧呼吸的场所和过程的不同(科学思维)3.探究有氧和无氧条件下酵母菌细胞呼吸的方式(科学探究)4.细胞呼吸的原理在生产和生活中的应用(社会责任)细胞呼吸的类型和过程1．细胞呼吸细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放出能量并生成ATP的过程。2．有氧呼吸(1)概念：是指细胞在氧的参与下，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)过程-2-(3)写出有氧呼吸总反应式(标出氧元素的来源与去向)。3．无氧呼吸(1)概念：是指细胞在没有氧气的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解成不彻底的氧化产物，释放少量能量，生成少量ATP的过程。(2)场所：全过程是在细胞质基质中进行的。(3)过程(4)反应式①产物为酒精：C6H12O6――→酶2C2H5OH＋2CO2＋能量。②产物为乳酸：C6H12O6――→酶2C3H6O3＋能量。(5)能量①只在第一阶段释放少量能量，生成少量ATP。②葡萄糖分子的大部分能量存留在酒精或乳酸中。(人教版必修1P94“小字内容及相关信息”改编)1mol葡萄糖彻底氧化分解及分解成乳酸时分别释放多少能量？其中有多少能量储存于ATP中？两者有何差异及共性？热能散失是否是能源浪费？提示：1mol葡萄糖彻底氧化分解释放的能量2870kJ中有1161kJ左右的能量转移至ATP中，其余能量则以热能形式散失。而1mol葡萄糖分解成乳酸时释放196.65kJ能量，有61.08kJ左右转移至ATP中。两者的共性是多数能量以热能形式散失，差异是彻底氧化分-3-解释放能量较多，热能散失是维持体温所必需的，并非能源浪费。1．有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水。(×)提示：[H]与氧结合生成水的过程发生在线粒体内膜上。2．线粒体将葡萄糖氧化分解成CO2和H2O。(×)提示：在线粒体中参与氧化分解的是丙酮酸。3．检测酵母菌培养过程中是否产生CO2可判断其呼吸方式。(×)提示：酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都能产生CO2。4．有氧呼吸第二、三阶段都能产生大量ATP。(×)提示：有氧呼吸第二阶段产生少量ATP。5．无氧呼吸不需要O2参与，最终有[H]的积累。(×)提示：无氧呼吸第二阶段消耗[H]，[H]被用于还原丙酮酸。6．人在剧烈运动时产生的CO2全部来自有氧呼吸。(√)1．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反应条件需要O2，需要酶不需要O2，需要酶呼吸场所细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜细胞质基质产物CO2、H2O酒精和CO2或乳酸能量释放有机物彻底氧化分解，释放大量能量有机物分解不彻底，能量释放较少相同点实质分解有机物，释放能量，生成ATP意义为各项生命活动提供能量；为体内其他化合物的合成提供原料联系第一阶段相同2.细胞呼吸中[H]和ATP的来源与去向项目来源去向[H]有氧呼吸：C6H12O6和H2O；无氧呼吸：C6H12O6有氧呼吸：与O2结合生成水；无氧呼吸：还原丙酮酸ATP有氧呼吸：三个阶段都产生；无氧呼吸：只在第一阶段产生用于几乎各项生命活动(除光合作用的暗反应)3.细胞呼吸中能量的释放与去向-4-1．据图综合分析细胞呼吸过程中物质和能量的变化(1)反应①②③④中，必须在有氧条件下进行的是哪一过程？可在人体细胞中进行的是哪些过程？(2)粮食储藏过程中有时会发生粮堆湿度增大现象，其原因是什么？(3)如果有氧呼吸和无氧呼吸产生等量的CO2，所消耗的葡萄糖之比是多少？提示：(1)②；①②④。(2)种子有氧呼吸过程中产生了水。(3)1∶3。2．动物细胞无氧呼吸产生乳酸，多数植物细胞无氧呼吸产生酒精和CO2，有些植物细胞无氧呼吸产生乳酸，其原因是什么？提示：无氧呼吸的产物不同的原因是酶的种类不同，根本上是基因不同。3．如果是以脂肪为底物进行有氧呼吸，消耗O2的量要大于产生CO2的量，其原因是什么？提示：与葡萄糖相比，脂肪含H量高，因此有氧呼吸消耗O2的量大于产生CO2的量。4．某同学做了如下实验：取A、B两支试管。在A管中加入煮熟的蚕豆子叶，B管中加入发芽的蚕豆子叶。在两管中分别加入甲烯蓝溶液(注：甲烯蓝氧化态为蓝色，接受氢后为无色)，一段时间后倒出溶液，两管中的子叶都呈蓝色，然后，两管分别加水淹没子叶、抽气、在水面上覆盖适量石蜡油，37℃保温一段时间后，发现A管中的子叶不变色，B管中的子叶蓝色变浅。请思考分析：(1)B管中子叶蓝色变浅的原因是什么？(2)A管子叶为什么不变色？实验中设置A管的目的是什么？-5-提示：(1)B管中子叶在无氧呼吸过程中产生的氢能使甲烯蓝还原。(2)A管中子叶细胞的酶失活，无呼吸作用。实验中设置A管的目的是作对照实验。考查细胞呼吸的过程1．(2019·广州一模)如图为有氧呼吸过程示意图。下列相关叙述错误的是()A．过程①②③均可产生ATPB．过程②产生的CO2中的O均来自甲C．乙来自C6H12O6、甲和丁D．丙和丁属于同一种物质B[过程①②③分别表示有氧呼吸的第一、第二和第三阶段，这三个阶段都可以产生ATP，A项正确；有氧呼吸第二阶段(②)产生的CO2中的O一部分来自丁(H2O)，另一部分来自甲(丙酮酸)，B项错误；乙是[H]，一部分来自C6H12O6，另一部分来自甲和丁，C项正确；丙和丁都是H2O，D项正确。]2．(2019·深圳模拟)如图表示人体中细胞呼吸的过程，数字代表反应过程。下列叙述正确的是()A．过程①代表人体细胞中糖原或淀粉的水解B．过程②后，葡萄糖分子中少部分化学能存在于丙酮酸中C．过程③只发生在线粒体中D．过程④产生的乳酸可在原细胞中再生成葡萄糖C[人体细胞没有淀粉的水解过程，A项错误；过程②后，葡萄糖分子中大部分化学能存在于丙酮酸中，B项错误；人体细胞中过程③只发生在线粒体中，C项正确；肌肉细胞中产生的乳酸能在肝脏细胞中再生成葡萄糖，不能在肌肉细胞中再生成葡萄糖，D项错误。]细胞呼吸的场所与过程的四点提醒(1)线粒体是进行有氧呼吸的主要场所，但部分原核生物无线粒体，也能进行有氧呼吸。(2)无线粒体的真核生物(或细胞)只能进行无氧呼吸，如蛔虫、哺乳动物成熟的红细胞等。(3)细胞呼吸释放的能量，大部分以热能的形式散失，少部分以化学能的形式储存在ATP中。(4)人体内产生的CO2只来自有氧呼吸，人体无氧呼吸的产物是乳酸，无CO2。-6-考查细胞呼吸方式的判断与综合3．下列关于细胞呼吸的叙述，正确的是()A．细胞的有氧呼吸产生CO2，无氧呼吸不产生CO2B．有H2O产生的细胞呼吸方式一定是有氧呼吸C．若细胞既不吸收O2也不放出CO2，说明细胞呼吸已停止D．分生组织细胞的呼吸速率通常比成熟组织细胞的小B[无氧呼吸也能产生CO2，A项错误；有H2O产生的细胞呼吸方式一定是有氧呼吸，B项正确；若细胞既不吸收O2也不放出CO2，也可能进行产生乳酸的无氧呼吸，C项错误；分生组织细胞的呼吸速率通常比成熟组织细胞的大，D项错误。]4．将酵母菌置于20℃和40℃的条件下，分别培养6h和12h后，酵母菌细胞呼吸产生的CO2量的情况如下表所示。下列有关分析错误的是()温度20℃40℃培养时间6h12h6h12hCO2产生量＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋(“＋”的多少与CO2产生量成正比)A．一定条件下，酵母菌的细胞质基质和线粒体能同时产生CO2B．在一定的范围内，温度升高，细胞呼吸酶的活性变大，相同时间内细胞呼吸产生的CO2量增多C．20℃条件下，酵母菌在前6h消耗的葡萄糖的量比后6h消耗的多D．40℃条件下培养酵母菌6h，培养液中的葡萄糖可能已经被消耗完C[在一定条件下，酵母菌能进行无氧呼吸，也能进行有氧呼吸，CO2产生的场所分别为细胞质基质和线粒体，A正确；一定温度范围内，呼吸酶的活性随着温度升高而升高，细胞呼吸速率随之加快，B正确；20℃下，随着CO2产生量的增多，酵母菌无氧呼吸速率增大，不知道无氧呼吸和有氧呼吸的比率，因而无法确定消耗的葡萄糖量，C错误；40℃条件下，6h和12h产生的CO2量相同，所以可能是葡萄糖被消耗完，D正确。]判断细胞呼吸方式的三大依据-7-影响细胞呼吸的因素及应用1．温度对细胞呼吸的影响(1)影响(如图)：细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响酶的活性而影响细胞呼吸速率。细胞呼吸的最适温度一般在25～35℃之间。(2)应用①零上低温储存食品②大棚栽培：在夜间和阴天适当降温③温水和面发得快2．氧气对细胞呼吸的影响(1)影响(如图)：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。①O2浓度为0时，只进行无氧呼吸。②O2消耗曲线与CO2生成曲线重合以后(图中P点以后)，只进行有氧呼吸。③O2消耗曲线与CO2生成曲线重合之前(图中P点之前，不包括0点)，既进行有氧呼吸又进行产生酒精的无氧呼吸。④阴影部分的相对值表示不同氧浓度下无氧呼吸中CO2的释放量。(2)应用①中耕松土促进植物根部有氧呼吸②无氧发酵过程需要严格控制无氧环境③低氧贮藏粮食、水果和蔬菜3．水分对细胞呼吸的影响-8-(1)影响①水作为有氧呼吸的反应物可直接参与反应②水作为生物化学反应的介质影响反应的进行③在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，随含水量的减少而减慢(2)应用①粮食在入仓前要进行晾晒处理②干种子萌发前进行浸泡处理4．CO2浓度对细胞呼吸的影响(1)影响：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行，如图。(2)应用：适当增加CO2浓度，有利于水果和蔬菜的保鲜。1．同一叶片在不同生长发育时期，其细胞呼吸速率有差异。(√)2．严格的无氧环境有利于水果保鲜是因为此条件下细胞呼吸分解有机物最少。(×)提示：无氧环境中，细胞无氧呼吸消耗的有机物较多。3．粮食种子适宜在零上低温、低氧和中等湿度的环境中储藏。(×)提示：粮食种子应储藏在干燥环境中。4．温室大棚中，可以通过夜间适当降温来提高农作物的产量。(√)5．破伤风杆菌易在锈钉扎过的伤口深处繁殖，原因是伤口深处氧气缺乏。(√)6．剧烈运动时，氧气供应不足，肌细胞主要进行无氧呼吸产生乳酸。(×)提示：剧烈运动时，肌细胞主要进行有氧呼吸。1．某豆科植物种子萌发过程中CO2释放和O2吸收速率的变化趋势如图所示。据图思考。-9-(1)在12～24h期间，呼吸速率逐渐增强，在此期间呼吸作用的主要方式是什么？该呼吸方式在细胞中发生的部位是什么？其产物是什么？(2)从第12h到胚根长出期间，萌发种子的干物质总量会有什么变化？主要原因是什么？(3)胚根长出后，萌发种子明显升高的细胞呼吸方式是哪一种？提示：(1)无氧呼吸；细胞质基质；酒精和二氧化碳。(2)减少；种子不进行光合作用，不能制造有机物，同时细胞呼吸消耗有机物，使有机物总量下降。(3)有氧呼吸。2．鱼在夏季黎明时分常常浮头的原因是什么？提示：黎明时分水中溶解氧不足。3．密封地窑能长时间储存水果、地瓜、马铃薯的原因是什么？提示：密封的地窑CO2浓度高，能够抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。4．大豆种子萌发过程中，氧气消耗量等于CO2释放量时，是无氧呼吸的消失点吗？提示：大豆种子富含脂肪，而脂肪氧化分解时耗氧量大于CO2释放量，故当二者相等时，大豆种子应该还在进行微弱的无氧呼吸。考查环境因素对细胞呼吸的影响1．(2019·曲靖一中期末)研究发现，冬小麦在秋冬受低温袭击时，呼吸速率先升高后降低。持续的冷害使根生长迟缓，吸收能力下降，但细胞内可溶性糖的含量有明显的提高。下列推断错误的是()A．冷害初期呼吸作用增强，有利于抵御寒冷B．持续低温使根细胞呼吸减弱，吸收矿质营养能力下降C．低温时细胞内结合水的比例上升，有利于适应低温环境D．持续低温使线粒体内氧化酶活性增强，促进淀粉分解为可溶性糖D[冷害初期呼吸作用增强，释放能量增加，利于抵御寒冷，A正确；持续低温使线粒体内氧化酶活性减弱，使细胞呼