新人教版高中生物必修一課件：ATP的主要來源-細(xì)胞呼吸

第3節(jié)ATP的主要來源——細(xì)胞呼吸教師參考新課導(dǎo)入導(dǎo)入1:上一節(jié)已經(jīng)學(xué)習(xí)了ATP的相關(guān)知識,知道了ATP是生命活動的直接能源物質(zhì),那么,能源物質(zhì)糖類中穩(wěn)定的化學(xué)能是怎樣轉(zhuǎn)化為生命活動所需的直接能量的呢?這將是本節(jié)課學(xué)習(xí)的內(nèi)容,ATP的主要來源——細(xì)胞呼吸。導(dǎo)入2:生物界所有生物的一切生命活動都需要能量。無論是人類還是細(xì)菌,能量供應(yīng)一旦停止,生命也將結(jié)束。那么,生物體內(nèi)是通過什么方式來產(chǎn)生和提供能量的呢?我們知道,物質(zhì)的燃燒需要氧氣,發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象的是法國化學(xué)家拉瓦錫,拉瓦錫還曾經(jīng)把生物的呼吸作用比作碳和氫的“緩慢燃燒過程”。拉瓦錫的這一說法有道理嗎?呼吸作用能夠像燃燒那樣劇烈嗎?要想對此問題正確作答,請學(xué)習(xí)本節(jié)課的內(nèi)容。[學(xué)習(xí)目標(biāo)]

1.說出線粒體的結(jié)構(gòu)和功能;2.說明有氧呼吸和無氧呼吸的異同點;3.說明細(xì)胞呼吸的原理,并探討其在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用;4.探究酵母菌的細(xì)胞呼吸方式。知識點一探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式教材導(dǎo)讀閱讀教材第91～93頁,完成下列填空:1.細(xì)胞呼吸的概念(1)實質(zhì):

有機(jī)物,

能量。分解(2)產(chǎn)物:CO2或其他產(chǎn)物、

。2.探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式(1)酵母菌作為實驗材料的原因:在

的條件下都能生存,屬于

。釋放ATP有氧和無氧兼性厭氧菌(2)呼吸產(chǎn)物的檢測(3)實驗結(jié)論①酵母菌在有氧和無氧條件下都能進(jìn)行

。②在有氧條件下,酵母菌通過細(xì)胞呼吸產(chǎn)生大量

。③在無氧條件下,酵母菌通過細(xì)胞呼吸產(chǎn)生

,還產(chǎn)生少量的

。檢測產(chǎn)物試劑現(xiàn)象CO2澄清石灰水石灰水變渾濁

水溶液由藍(lán)變

再變

.酒精

溶液(酸性)橙色變

色溴麝香草酚藍(lán)綠黃重鉻酸鉀灰綠細(xì)胞呼吸CO2和水酒精CO2[思考與討論]

本實驗中哪是對照組,哪是實驗組?提示:本實驗為對比實驗,對比實驗不設(shè)對照組,均為實驗組,這是對照實驗的一種特殊形式,即相當(dāng)于“相互對照”。要點探究要點探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式的實驗分析如圖為“探究酵母菌的呼吸方式”的實驗裝置,有關(guān)敘述正確的是(

)A.該實驗需設(shè)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E瓶中加入酸性重鉻酸鉀溶液,則E瓶內(nèi)的溶液會變黃C.可根據(jù)溴麝香草酚藍(lán)水溶液變黃的時間長短,來定量檢測CO2的產(chǎn)生速率D.C瓶和F瓶中溶液都變渾濁,澄清石灰水的作用不同C提示:該實驗需設(shè)置有氧和無氧兩種條件的對比實驗,甲、乙組互為對照組;若向B瓶和E瓶中加入酸性重鉻酸鉀溶液,由于只有無氧呼吸才會產(chǎn)生酒精,所以E瓶內(nèi)的溶液會變灰綠色;C瓶和F瓶中澄清石灰水的作用都是用來檢測CO2。[歸納總結(jié)]實驗課題與裝置分析(1)實驗課題的分析①本實驗的探究課題可以轉(zhuǎn)變?yōu)樘骄坑醒鯒l件和無氧條件下酵母菌細(xì)胞呼吸的情況。②根據(jù)檢測目的不同,可細(xì)化為兩個子課題:a.在有氧和無氧條件下酵母菌細(xì)胞呼吸產(chǎn)生CO2的多少;b.在有氧和無氧條件下酵母菌細(xì)胞呼吸是否產(chǎn)生酒精。具體分析如下:課題名稱課題一課題二自變量有氧和無氧有氧和無氧因變量產(chǎn)生的CO2的多少酒精的有無觀測指標(biāo)澄清石灰水變渾濁的程度重鉻酸鉀溶液的顏色變化無關(guān)變量溫度、營養(yǎng)物質(zhì)、空氣中的CO2(用堿性溶液吸收空氣中的CO2)實驗結(jié)論在有氧條件下酵母菌產(chǎn)生的CO2比無氧條件下多在無氧條件下酵母菌產(chǎn)生酒精,而在有氧條件下不產(chǎn)生酒精(2)實驗裝置的分析①第一組裝置中的第一個錐形瓶中盛放的試劑是NaOH溶液,其目的是使進(jìn)入A中的空氣先經(jīng)NaOH溶液處理,排除空氣中CO2對實驗結(jié)果的干擾。②第二組裝置中B瓶放置一段時間后,才能與裝有澄清石灰水的錐形瓶連接,其目的是讓酵母菌將B瓶中的氧氣消耗掉,確保產(chǎn)物CO2均來自無氧呼吸。②有氧條件裝置必須持續(xù)通入空氣,保證氧氣的充足。(3)實驗中注意事項①配制酵母菌培養(yǎng)液時,必須將煮沸的葡萄糖溶液冷卻到常溫,才可加入新鮮酵母菌。知識點二有氧呼吸教材導(dǎo)讀閱讀教材第93～94頁,完成下列填空:1.過程(1)有氧呼吸的主要場所為

。(2)有氧呼吸的總反應(yīng)式:

。線粒體細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)少量線粒體基質(zhì)少量線粒體內(nèi)膜大量2.概念(1)條件:

及多種酶的催化。(2)物質(zhì)變化:葡萄糖等有機(jī)物→

。(3)能量變化:釋放

,生成大量

的過程。(4)特點:①能量是逐步釋放;②有機(jī)物

。3.能量轉(zhuǎn)化1mol葡萄糖徹底氧化分解后,釋放出2870kJ的能量,其中

kJ左右的能量儲存在

中,其余的以

形式散失掉。氧CO2和H2O能量ATP徹底氧化分解1161ATP熱能要點探究要點有氧呼吸的過程如圖表示有氧呼吸過程,下列有關(guān)說法正確的是(

)A.①②④中數(shù)值最大的是①B.③代表的物質(zhì)名稱是氧氣C.線粒體能完成圖示全過程D.硝化細(xì)菌能完成圖示全過程D提示:①是有氧呼吸第一階段釋放的能量,②是有氧呼吸第二階段釋放的能量,④是有氧呼吸第三階段釋放的能量,其中有氧呼吸第三階段釋放的能量④最多;③所在的過程表示的是有氧呼吸的第二階段,反應(yīng)物是丙酮酸和水分子,所以③代表水分子;有氧呼吸的場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體,線粒體只能完成有氧呼吸的第二階段和第三階段;硝化細(xì)菌屬于需氧型的生物,雖然沒有線粒體,但是含有與有氧呼吸有關(guān)的酶,所以能夠完成圖示全過程。[歸納總結(jié)](1)有氧呼吸過程的三個明確①有氧呼吸第三階段釋放的能量最多。②參與反應(yīng)的氧氣中的氧全部到了產(chǎn)物水中。③有氧呼吸釋放的能量約有40%到了ATP中,這是和有機(jī)物在外燃燒最大的不同。(2)有關(guān)有氧呼吸的三個誤區(qū)①線粒體是細(xì)胞有氧呼吸的主要場所,而非唯一場所,因為有氧呼吸的第一階段是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中完成的。②線粒體內(nèi)不能直接將葡萄糖分解。葡萄糖需在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中分解為丙酮酸和[H]后,丙酮酸才能在線粒體中被進(jìn)一步分解。③線粒體是細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸的充分但非必要條件,如大腸桿菌(原核生物)無線粒體,但能進(jìn)行有氧呼吸。知識點三無氧呼吸及其與有氧呼吸的比較教材導(dǎo)讀閱讀教材第94～95頁,完成下列填空:1.類型:對于微生物而言,根據(jù)產(chǎn)物的不同可分為

發(fā)酵和

發(fā)酵。2.兩種無氧呼吸類型的比較酒精乳酸酒精發(fā)酵乳酸發(fā)酵場所

.過程第一階段葡萄糖

+少量能量第二階段丙酮酸+[H]

.丙酮酸+[H]

.細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)[H]+丙酮酸酒精+CO2乳酸[思考與討論]

脂肪與糖類相比,含氫高,而氧的含量少,則等量的脂肪與糖類有氧呼吸釋放的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)生的能量多。第一反應(yīng)式C6H12O62C2H5OH+2CO2+少量能量C6H12O62C3H6O3+少量能量能量轉(zhuǎn)化只在

階段釋放出少量能量,生成少量ATP,葡萄糖分子中的大部分能量則存留在酒精或乳酸中要點探究要點1有氧呼吸與無氧呼吸的聯(lián)系和區(qū)別細(xì)胞內(nèi)葡萄糖分解代謝過程如圖所示,下列敘述正確的是(

)A.酵母菌細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中可進(jìn)行①和②過程B.劇烈運(yùn)動時骨骼肌細(xì)胞中進(jìn)行①和④過程C.乳酸菌細(xì)胞進(jìn)行①和③過程中均產(chǎn)生[H]D.①過程是真核與原核細(xì)胞葡萄糖分解的普遍途徑D提示::酵母菌細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中可進(jìn)行①過程,②過程表示有氧呼吸的第二和第三階段,該過程在線粒體內(nèi)進(jìn)行;人體無氧呼吸的產(chǎn)物是乳酸,而不是乙醇;乳酸菌無氧呼吸的第二階段不產(chǎn)生[H],相反會將第一階段產(chǎn)生的[H]消耗掉;①過程是糖酵解過程,在真核與原核細(xì)胞葡萄糖分解均有這一步。[歸納總結(jié)]有氧呼吸與無氧呼吸的聯(lián)系和區(qū)別(1)有氧呼吸和無氧呼吸的過程分析①無氧呼吸的第二階段是第一階段產(chǎn)生的[H]將丙酮酸還原為C2H5OH和CO2或乳酸的過程。②有氧呼吸中H2O既是反應(yīng)物,又是生成物,且H2O中的氧全部來自O(shè)2。③有氧呼吸的三個階段共同的產(chǎn)物是ATP,無氧呼吸只在第一階段產(chǎn)生ATP。(2)有氧呼吸與無氧呼吸的比較項目有氧呼吸無氧呼吸不同點場所細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)條件需O2、酶不需O2、需酶產(chǎn)物CO2、H2O酒精和CO2或乳酸能量大量少量特點有機(jī)物徹底分解,能量完全釋放有機(jī)物沒有徹底分解,能量沒有完全釋放相同點聯(lián)系葡萄糖分解為丙酮酸階段完全相同實質(zhì)分解有機(jī)物,釋放能量,合成ATP意義為生物體的各項生命活動提供能量要點2根據(jù)氣體代謝特點判斷細(xì)胞呼吸類型B如圖所示為探究酵母菌細(xì)胞呼吸類型的裝置,下列現(xiàn)象中能說明酵母菌既進(jìn)行有氧呼吸,又進(jìn)行無氧呼吸的是(

)A.裝置1中紅色液滴左移,裝置2中紅色液滴不移B.裝置1中紅色液滴左移,裝置2中紅色液滴右移C.裝置1中紅色液滴不移,裝置2中紅色液滴右移D.裝置1中紅色液滴右移,裝置2中紅色液滴左移提示:裝置1中的NaOH溶液可吸收酵母菌呼吸作用產(chǎn)生的CO2,紅色液滴移動的距離代表呼吸作用消耗的氧氣量;裝置2中的清水,既不吸收氣體,也不釋放氣體,紅色液滴移動的距離代表呼吸作用釋放的CO2量與消耗的O2量的差值。若酵母菌只進(jìn)行有氧呼吸,釋放的CO2量與消耗的O2量相等,導(dǎo)致裝置1內(nèi)的氣體壓強(qiáng)降低,紅色液滴左移,而裝置2內(nèi)的氣體壓強(qiáng)不變,紅色液滴不移動。若酵母菌只進(jìn)行無氧呼吸時,則只有CO2的釋放,沒有O2的消耗,此裝置1內(nèi)的氣體壓強(qiáng)不變,紅色液滴不移,裝置2內(nèi)的氣體壓強(qiáng)增大,紅色液滴右移。若酵母菌既進(jìn)行有氧呼吸,又進(jìn)行無氧呼吸,則因氧氣的消耗導(dǎo)致裝置1內(nèi)的氣體壓強(qiáng)降低,紅色液滴左移;而裝置2內(nèi),酵母菌呼吸作用釋放的CO2量大于消耗的O2量,導(dǎo)致裝置2內(nèi)的氣體壓強(qiáng)增大,紅色液滴右移。[歸納總結(jié)]判斷細(xì)胞呼吸方式的裝置及其結(jié)果分析欲確認(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):(1)實驗結(jié)果預(yù)測和結(jié)論:實驗現(xiàn)象結(jié)論裝置一液滴裝置二液滴不動不動只進(jìn)行產(chǎn)乳酸的無氧呼吸或種子已死亡不動右移只進(jìn)行產(chǎn)酒精的無氧呼吸左移右移進(jìn)行有氧呼吸和產(chǎn)酒精的無氧呼吸左移不動只進(jìn)行有氧呼吸或進(jìn)行有氧呼吸和產(chǎn)乳酸的無氧呼吸(2)為使實驗結(jié)果精確,排除無關(guān)變量的干擾,還應(yīng)設(shè)置對照裝置。對照裝置與裝置二相比,不同點是用“煮熟的種子”代替“發(fā)芽種子”,其余條件均相同。知識點四影響細(xì)胞呼吸的外界因素及其在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用教材導(dǎo)讀閱讀教材第95～96頁的“資料分析”,完成下列填空:1.對有氧呼吸原理的應(yīng)用(1)包扎傷口應(yīng)選用

的敷料。(2)提倡慢跑等有氧運(yùn)動使細(xì)胞進(jìn)行

呼吸,避免肌細(xì)胞產(chǎn)生大量

。(3)及時松土有利于

。透氣有氧乳酸根系生長(4)稻田定期排水有利于根系

呼吸防止幼根變黑、腐爛。2.對無氧呼吸原理的應(yīng)用(1)利用糧食等通過酵母菌發(fā)酵可以生產(chǎn)各種酒。(2)破傷風(fēng)芽孢桿菌只能進(jìn)行

呼吸,皮膚破損較深或被銹釘扎傷后就容易進(jìn)行大量繁殖,因此,較深的傷口需及時清理、敷藥并注射破傷風(fēng)抗毒血清等。有氧無氧要點探究要點影響細(xì)胞呼吸的外界因素及應(yīng)用甲、乙兩圖都表示某植物的非綠色器官CO2釋放量和O2吸收量的變化。相關(guān)敘述不正確的是(

)A.甲圖中氧濃度為a時的情況對應(yīng)于乙圖中的A點B.甲圖中氧濃度為b時的情況對應(yīng)于乙圖中的CD段C.甲圖中的c對應(yīng)的氧濃度是最適合貯藏植物器官的D.甲圖中氧濃度為d時沒有酒精產(chǎn)生B提示:分析甲圖可知,氧濃度為a時,氧氣吸收量為0,只進(jìn)行無氧呼吸,不進(jìn)行有氧呼吸,對應(yīng)的是乙圖中的A點;氧濃度為b時,進(jìn)行有氧呼吸也進(jìn)行無氧呼吸,無氧呼吸產(chǎn)生二氧化碳的量大于有氧呼吸產(chǎn)生二氧化碳的量,對應(yīng)乙圖中的C點之前,B錯誤;貯藏植物器官應(yīng)選擇二氧化碳產(chǎn)生量最少時,即甲圖中的c點的氧濃度;氧濃度為d時,氧氣的吸收量與二氧化碳的釋放量相等,細(xì)胞只進(jìn)行有氧呼吸,不進(jìn)行無氧呼吸,沒有酒精產(chǎn)生。

[歸納總結(jié)]

影響細(xì)胞呼吸的外界因素分析(1)溫度①原理:溫度影響呼吸作用,主要是因為影響呼吸酶的活性。②應(yīng)用:生產(chǎn)上常利用這一原理在低溫下(約為4℃)貯存蔬菜、水果,以減少呼吸消耗,溫度降低的幅度以不破壞植物組織為標(biāo)準(zhǔn),否則細(xì)胞受損,也容易腐爛損壞。在大棚蔬菜的栽培過程中夜間適當(dāng)降溫,能降低細(xì)胞呼吸強(qiáng)度,減少有機(jī)物的消耗,提高產(chǎn)量。(2)O2濃度①原理:O2是有氧呼吸的原料之一,O2濃度直接影響呼吸作用的性質(zhì):O2濃度為零時只進(jìn)行無氧呼吸;O2濃度低時,無氧呼吸占優(yōu)勢,隨O2濃度增大,無氧呼吸逐漸被抑制,有氧呼吸不斷增強(qiáng);但當(dāng)O2濃度達(dá)到一定值后,隨O2濃度增大,有氧呼吸不再加強(qiáng)。②應(yīng)用:生產(chǎn)上常利用適當(dāng)降低O2濃度能夠抑制細(xì)胞呼吸、減少有機(jī)物消耗的原理來延長蔬菜、水果的儲藏時間;作物栽培中,采取“中耕松土”、防止土壤板結(jié)等措施,提高根細(xì)胞周圍O2濃度,保證根細(xì)胞的正常呼吸,有利于礦質(zhì)離子的吸收。(3)含水量①原理:水對于維持細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能具有重要意義,細(xì)胞中自由水的含量與代謝強(qiáng)度密切相關(guān)。在一定范圍內(nèi),細(xì)胞呼吸速率隨含水量的增加而加快,隨含水量的減少而減慢。②應(yīng)用:在作物種子儲藏時,將種子風(fēng)干,以減弱細(xì)胞呼吸,減少有機(jī)物的消耗。核心知識小結(jié)[要點整合][關(guān)鍵語句]1.細(xì)胞呼吸是指有機(jī)物在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解,生成二氧化碳或其他產(chǎn)物,釋放出能量并生成ATP的過程。2.線粒體是真核細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸的主要場所:有氧呼吸第一階段發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì),第二階段發(fā)生在線粒體基質(zhì),第三階段發(fā)生在線粒體內(nèi)膜。3.有氧呼吸的反應(yīng)式可簡寫成:C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量。4.酒精發(fā)酵的反應(yīng)式為C6H12O62C2H5OH+2CO2+少量能量。5.乳酸發(fā)酵的反應(yīng)式為C6H12O62C3H6O3+少量能量。6.影響細(xì)胞呼吸的因素主要有溫度、氧氣濃度和細(xì)胞中的含水量。隨堂檢測·基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)1.有氧呼吸中,產(chǎn)生大量ATP發(fā)生在(

)A.葡萄糖分解成丙酮酸時

B.產(chǎn)生CO2時C.氫和氧結(jié)合生成水時

D.丙酮酸和水反應(yīng)時C解析:ATP大量產(chǎn)生于有氧呼吸的第三階段。解析:無氧呼吸是不吸收O2的,所以不可能只進(jìn)行無氧呼吸。如果只進(jìn)行有氧呼吸,根據(jù)有氧呼吸的反應(yīng)式可知,吸收的O2和放出的CO2量是相等的。因此釋放的CO2大于吸收的O2量,說明在進(jìn)行有氧呼吸的同時,還在進(jìn)行無氧呼吸。2.某植物細(xì)胞在進(jìn)行細(xì)胞呼吸的過程中,如果釋放的CO2量大于吸入的O2量,則此細(xì)胞進(jìn)行的是(

)A.無氧呼吸

B.有氧呼吸C.酒精發(fā)酵

D.有氧呼吸和無氧呼吸D3.如圖所示酵母菌呼吸作用與氧氣濃度的關(guān)系。下列說法正確的是(

)A.B點為酵母菌無氧呼吸最弱點B.C點時酵母菌無氧呼吸與有氧呼吸的速率相等C.AC段表示酵母菌僅進(jìn)行無氧呼吸D.陰影部分面積表示酵母菌無氧呼吸產(chǎn)生的CO2量D解析:B點時,酵母菌的總呼吸速率最低,但無氧呼吸速率不是最低的,無氧呼吸速率最低的點是C點,此時無氧呼吸速率為0;C點時酵母菌無氧呼吸消失,只進(jìn)行有氧呼吸;AC段表示酵母菌同時進(jìn)行無氧呼吸和有氧呼吸;酵母菌有氧呼吸和無氧呼吸都產(chǎn)生CO2,圖中陰影部分面積表示酵母菌無氧呼吸產(chǎn)生的CO2量。4.下列關(guān)于種子或食物儲存的說法中,正確的是(

)A.食品包裝上的“脹袋勿食”是指微生物進(jìn)行乳酸發(fā)酵產(chǎn)氣B.曬干后的種子在貯存時不進(jìn)行細(xì)胞呼吸C.可以采用低氧、零下低溫和干燥的方法來保存水果D.真空包裝熟牛肉抑制了微生物的有氧呼吸D解析:食品包裝上的“脹袋勿食”是指微生物進(jìn)行酒精發(fā)酵產(chǎn)氣,乳酸發(fā)酵只產(chǎn)生乳酸,不產(chǎn)生氣體;種子庫中貯存的風(fēng)干種子代謝較弱,但仍能進(jìn)行細(xì)胞呼吸;水果、蔬菜儲藏需要(零上)低溫、低氧、濕度適中的方法,這樣可以降低細(xì)胞呼吸速率,減少有機(jī)物的消耗,達(dá)到長時間儲藏、保鮮的效果;真空包裝熟牛肉抑制了微生物的有氧呼吸,D項正確。5.如圖是真核生物細(xì)胞呼吸作用過程圖解,其中的X、Y分別代表某種物質(zhì),①②③④⑤代表相關(guān)生理過程。請據(jù)圖回答有關(guān)問題:(1)只能在真核生物的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行的呼吸過程有