高中生物人教版必修一課件第5章第3節(jié)ATP的主要來源-細(xì)胞呼吸

第3節(jié)ATP的主要來源——細(xì)胞呼吸一二三四一、細(xì)胞呼吸1.概念: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.實(shí)質(zhì):氧化分解有機(jī)物,釋放能量。一二三四二、探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式

一二三四一二三四預(yù)習(xí)反饋1.判斷正誤。(1)只檢測(cè)有無CO2產(chǎn)生即可確定酵母菌的呼吸方式。(

×

)(2)根據(jù)石灰水變混濁的程度可以確定CO2產(chǎn)生的量的多少。(

√

)一二三四2.在檢驗(yàn)酵母菌細(xì)胞呼吸產(chǎn)物時(shí)常用到一些特殊的反應(yīng),下列描述不正確的是(

)A.CO2可使澄清的石灰水變混濁B.CO2可使溴麝香草酚藍(lán)水溶液由藍(lán)變綠再變黃C.灰綠色的重鉻酸鉀溶液在堿性條件下能與酒精反應(yīng),變成橙色D.橙色的重鉻酸鉀溶液在酸性條件下能與酒精反應(yīng),變成灰綠色解析:酵母菌既可進(jìn)行有氧呼吸,也可進(jìn)行無氧呼吸,產(chǎn)物有CO2、H2O和酒精。CO2可用澄清的石灰水或溴麝香草酚藍(lán)水溶液檢測(cè);橙色的重鉻酸鉀溶液在酸性條件下與酒精反應(yīng),變成灰綠色。答案:C一二三四3.某課外活動(dòng)小組想探究酵母菌細(xì)胞有氧條件下的呼吸作用,用下圖裝置作為備選裝置。該課外活動(dòng)小組應(yīng)該選用的裝置序號(hào)及正確排序是

。答案:C→A→B一二三四三、細(xì)胞呼吸的過程1.有氧呼吸一二三四2.無氧呼吸

一二三四預(yù)習(xí)反饋1.識(shí)圖。有氧呼吸過程圖解如下:圖中①②③④分別是什么物質(zhì)?⑤代表什么?答案:①②③④分別是丙酮酸、[H]、O2、CO2。⑤代表大量能量。一二三四2.根據(jù)有氧呼吸的過程連線。

一二三四3.判斷正誤。(1)無氧呼吸的全過程都在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行。(

√

)(2)無氧呼吸的兩個(gè)階段都能產(chǎn)生ATP。(

×

)(3)馬鈴薯儲(chǔ)藏久了會(huì)有酒味產(chǎn)生。(

×

)(4)不同生物的無氧呼吸所需要的酶都是相同的。

(

×

)(5)無氧呼吸不需要O2的參與,該過程最終有[H]的積累。(

×

)(6)發(fā)酵是指酵母菌、乳酸菌等微生物的無氧呼吸,根據(jù)其產(chǎn)物不同又分為酒精發(fā)酵和乳酸發(fā)酵。(

√

)一二三四四、細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用將生產(chǎn)生活中的實(shí)例與對(duì)應(yīng)原理進(jìn)行連線。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式問題情景結(jié)合教材“探究酵母菌的呼吸方式”實(shí)驗(yàn)裝置,嘗試解決相關(guān)問題。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三1.本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理是什么?答案:(1)酵母菌:酵母菌是一種單細(xì)胞真菌,其代謝類型是兼性厭氧型,可用于研究細(xì)胞呼吸的不同方式。(2)細(xì)胞呼吸產(chǎn)物的檢測(cè)②酒精的檢測(cè):在酸性條件下,橙色的重鉻酸鉀溶液會(huì)與酒精發(fā)生化學(xué)反應(yīng),變成灰綠色。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三2.圖甲中空氣先通過質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的NaOH溶液的目的是什么?答案:目的是吸收空氣中的CO2,保證使澄清石灰水變渾濁的是酵母菌有氧呼吸產(chǎn)生的CO2。3.圖乙中B瓶先密封放置一段時(shí)間后,再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶的目的是什么?答案:B瓶先密封放置一段時(shí)間后,耗盡瓶中的氧氣,保證使澄清石灰水變渾濁的是酵母菌無氧呼吸產(chǎn)生的CO2。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三歸納提升1.實(shí)驗(yàn)變量的分析探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三2.需加深理解的問題(1)配制酵母菌培養(yǎng)液時(shí),必須將滅菌的葡萄糖溶液冷卻到常溫,才可加入酵母菌。否則,高溫會(huì)殺死酵母菌。(2)有氧條件:必須持續(xù)通入空氣,以保證O2的充足供應(yīng)?？諝馔ㄈ虢湍妇囵B(yǎng)液之前先用NaOH溶液處理,目的是吸收CO2,排除空氣中的CO2對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾。無氧條件:裝置中盛有酵母菌培養(yǎng)液的錐形瓶應(yīng)封口放置一段時(shí)間后,再連通盛有澄清的石灰水的錐形瓶,其目的是先讓酵母菌將瓶中的O2消耗完,確保只進(jìn)行無氧呼吸。(3)在25~35℃的環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn),此時(shí)的酵母菌中酶活性較高,生命活動(dòng)旺盛,細(xì)胞呼吸明顯。3.酒精的檢測(cè)用重鉻酸鉀檢測(cè)酒精,在酸性條件下,橙色的重鉻酸鉀變成灰綠色。檢測(cè)時(shí),需要把酵母菌培養(yǎng)液過濾,然后取濾液2mL進(jìn)行檢測(cè)。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三典例剖析下圖為“探究酵母菌的呼吸方式”的實(shí)驗(yàn)裝置,下列有關(guān)敘述正確的是(

)A.該實(shí)驗(yàn)需設(shè)置有氧和無氧兩種條件的對(duì)比實(shí)驗(yàn),其中乙組作為對(duì)照組B.若向b瓶和d瓶中加入酸性重鉻酸鉀溶液,則d瓶?jī)?nèi)的溶液會(huì)變黃C.可根據(jù)溴麝香草酚藍(lán)水溶液變黃的時(shí)間長(zhǎng)短,來檢測(cè)CO2的產(chǎn)生速率D.若c瓶和e瓶中溶液都變渾濁,不能據(jù)此判斷酵母菌的呼吸方式探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三解析:該對(duì)比實(shí)驗(yàn)兩組都未知實(shí)驗(yàn)結(jié)果,都是實(shí)驗(yàn)組,

A項(xiàng)錯(cuò)誤。d瓶?jī)?nèi)酵母菌進(jìn)行無氧呼吸,生成酒精,其在酸性條件下與重鉻酸鉀溶液反應(yīng),呈灰綠色;b瓶?jī)?nèi)酵母菌進(jìn)行有氧呼吸,不生成酒精,無灰綠色出現(xiàn),B項(xiàng)錯(cuò)誤。b瓶?jī)?nèi)酵母菌進(jìn)行有氧呼吸,產(chǎn)生CO2較多,溴麝香草酚藍(lán)水溶液變黃的時(shí)間較短(石灰水變混濁較快或混濁量較大);d瓶?jī)?nèi)酵母菌進(jìn)行無氧呼吸,產(chǎn)生CO2較少,溴麝香草酚藍(lán)水溶液變黃的時(shí)間較長(zhǎng)(石灰水變渾濁較慢或渾濁量較小),

C項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案:C探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三活學(xué)活練1.細(xì)胞呼吸的實(shí)質(zhì)是(

)A.分解有機(jī)物,儲(chǔ)存能量B.合成有機(jī)物,儲(chǔ)存能量C.分解有機(jī)物,釋放能量D.合成有機(jī)物,釋放能量解析: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。答案:C探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三2.下圖是探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式的實(shí)驗(yàn)裝置。下列說法正確的是(

)A.兩個(gè)裝置均需要在黑暗條件下進(jìn)行B.裝置乙在Ⅲ處可檢測(cè)到有酒精生成C.裝置乙中應(yīng)將Ⅱ先放置一段時(shí)間,再與Ⅲ連通D.裝置甲中NaOH溶液的作用是吸收Ⅰ處的CO2探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三解析:黑暗或光照對(duì)酵母菌的細(xì)胞呼吸方式?jīng)]有影響。裝置乙中酵母菌通過無氧呼吸產(chǎn)生的CO2可通過導(dǎo)管進(jìn)入Ⅲ,但酵母菌通過無氧呼吸產(chǎn)生的酒精保留在Ⅱ中。裝置乙的Ⅱ先封口放置一段時(shí)間后再連通盛有澄清石灰水的Ⅲ,這樣做是為了消耗完裝置Ⅱ內(nèi)的O2,防止酵母菌的有氧呼吸對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾。裝置甲中NaOH溶液的作用是使進(jìn)入Ⅰ的空氣先經(jīng)過NaOH溶液處理,排除空氣中的CO2對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾。答案:C探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三有氧呼吸和無氧呼吸的過程問題情景觀察細(xì)胞呼吸過程圖解,分析回答下列問題。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三1.有氧呼吸第一階段的反應(yīng)場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì);反應(yīng)物是葡萄糖,生成物是[H]、丙酮酸,并釋放少量能量。2.有氧呼吸第二、三階段的反應(yīng)場(chǎng)所是線粒體,丙酮酸進(jìn)入線粒體的條件是什么?答案:當(dāng)有氧氣存在的情況下,丙酮酸進(jìn)入線粒體。3.寫出有氧呼吸總反應(yīng)式(標(biāo)出氧元素的來源與去向)。4.與有氧呼吸相比,為什么無氧呼吸釋放的能量較少?答案:無氧呼吸分解葡萄糖不徹底,大部分能量存留在酒精或乳酸中。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三歸納提升1.有氧呼吸與無氧呼吸的比較探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三2.與無氧呼吸有關(guān)的幾個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)(1)不同生物無氧呼吸產(chǎn)物不同是由于催化反應(yīng)的酶的種類不同,根本原因在于控制酶合成的基因不同。(2)大多數(shù)植物、酵母菌無氧呼吸的產(chǎn)物為酒精和CO2;有些高等植物的某些器官如玉米胚、馬鈴薯塊莖、甜菜塊根等進(jìn)行無氧呼吸時(shí)產(chǎn)生乳酸;高等動(dòng)物、人及乳酸菌的無氧呼吸只產(chǎn)生乳酸。(3)無氧呼吸第一階段產(chǎn)生的[H]用于還原丙酮酸。(4)無氧呼吸只在第一階段釋放能量。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三3.與細(xì)胞呼吸有關(guān)的計(jì)算C6H12O6+6H2O+6O212H2O+6CO2+能量C6H12O62C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量(1)消耗等量葡萄糖時(shí),無氧呼吸與有氧呼吸產(chǎn)生的CO2的物質(zhì)的量之比為1∶3。(2)產(chǎn)生等量的CO2時(shí),無氧呼吸與有氧呼吸消耗的葡萄糖的物質(zhì)的量之比為3∶1。(3)無氧呼吸產(chǎn)生的酒精和CO2的物質(zhì)的量相等;有氧呼吸消耗O2和產(chǎn)生CO2的物質(zhì)的量相等。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三特別提醒(1)有氧呼吸和無氧呼吸總反應(yīng)式中的能量不能寫成ATP,因?yàn)榇蟛糠帜芰恳詿崮苄问缴⑹А?2)1

mol葡萄糖徹底氧化分解后,釋放出2

870

kJ的能量,其中1

161

kJ的能量?jī)?chǔ)存在ATP中,其余的以熱能形式散失。(3)1

mol葡萄糖生成酒精釋放的能量為225.94

kJ,生成乳酸釋放的能量為196.65

kJ,其中都有61.08

kJ的能量轉(zhuǎn)移到ATP(生成2

mol

ATP)中,其余部分以熱能的形式散失。(4)無氧呼吸只有第一階段釋放能量,第二階段沒有能量釋放。而有氧呼吸三個(gè)階段均釋放能量。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三典例剖析下圖為生物體內(nèi)細(xì)胞呼吸過程的圖解,下列有關(guān)敘述正確的是(

)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(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行,②過程只能在線粒體中進(jìn)行C.一個(gè)細(xì)胞內(nèi)不可能同時(shí)進(jìn)行③④過程D.不同生物體內(nèi)產(chǎn)生1molCO2,消耗的O2量相同探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三解析:圖中①②③④過程中能產(chǎn)生ATP和[H]的只有①和②;原核生物無線粒體,其有氧呼吸只能在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行;生物進(jìn)行有氧呼吸和無氧呼吸都有可能產(chǎn)生CO2,而無氧呼吸不消耗O2。

答案:C探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三活學(xué)活練1.下表描述的是真核細(xì)胞中有氧呼吸和無氧呼吸的位置及主要產(chǎn)物,相關(guān)選項(xiàng)正確的是(

)探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三A.有氧呼吸各階段在細(xì)胞不同位置進(jìn)行與細(xì)胞中酶的種類及分布有關(guān)B.人體在劇烈運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的CO2有部分來自無氧呼吸C.無氧呼吸產(chǎn)生C3H6O3和C2H5OH的過程中均有[H]剩余D.細(xì)胞進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生C3H6O3還是C2H5OH的根本原因是細(xì)胞中酶的種類有差異解析:有氧呼吸各個(gè)階段的反應(yīng)都需要酶的催化,不同種類的酶分布的位置不同,故有氧呼吸各階段在細(xì)胞不同位置進(jìn)行,A項(xiàng)正確;人體在劇烈運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的CO2只能來自有氧呼吸,因?yàn)闊o氧呼吸只產(chǎn)生乳酸,B項(xiàng)錯(cuò)誤;無氧呼吸第一階段產(chǎn)生的[H],在第二階段均被利用,C項(xiàng)錯(cuò)誤;細(xì)胞進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生C3H6O3還是C2H5OH的直接原因是細(xì)胞中酶的種類有差異,根本原因是細(xì)胞所含遺傳信息不同,D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案:A探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三2.在真核生物細(xì)胞中,下列反應(yīng)既能在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行,又能在線粒體內(nèi)進(jìn)行的是(

)A.①②④

B.①③④C.④ D.①④解析:①②只在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行,③只在線粒體內(nèi)膜上進(jìn)行,④在有氧呼吸的三個(gè)階段和無氧呼吸的第一階段都可發(fā)生,所以在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中和線粒體內(nèi)都能進(jìn)行。答案:C探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三細(xì)胞呼吸的影響因素和細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用問題情景溫度、O2濃度、CO2濃度是影響細(xì)胞呼吸的重要因素。請(qǐng)結(jié)合甲、乙、丙三圖解決下列問題。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三1.甲、乙、丙三圖橫坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的外界因素分別是什么?答案:溫度、O2濃度、CO2濃度。2.嘗試解讀乙圖中各點(diǎn)表示的生物學(xué)意義。答案:Q點(diǎn):不耗O2,產(chǎn)生CO2?只進(jìn)行無氧呼吸;P點(diǎn):耗O2量=產(chǎn)生CO2量?只進(jìn)行有氧呼吸;QP段(不包含Q、P點(diǎn)):產(chǎn)生CO2量>耗O2量?同時(shí)進(jìn)行有氧呼吸和無氧呼吸;R點(diǎn):產(chǎn)生CO2最少?組織細(xì)胞呼吸最弱點(diǎn)。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三3.聯(lián)系生活實(shí)際,各舉一例說明細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用。答案:溫度:用酵母菌發(fā)面蒸饅頭需要用溫水和面并適當(dāng)保溫,促進(jìn)酵母菌的有氧呼吸。O2濃度:用創(chuàng)可貼包扎傷口,透氣性好,有利于抑制厭氧菌的細(xì)胞呼吸。CO2濃度:蔬菜、水果保鮮可充入CO2,通過提升CO2濃度降低氧分壓,抑制有氧呼吸,減少有機(jī)物消耗。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三拓展思維通過曲線圖變式理解O2濃度對(duì)細(xì)胞呼吸的影響。(1)圖甲中的A點(diǎn)只進(jìn)行無氧呼吸,對(duì)應(yīng)圖乙中O2濃度為a時(shí)的情況。(2)圖甲中的C點(diǎn)既進(jìn)行有氧呼吸又進(jìn)行無氧呼吸,對(duì)應(yīng)圖乙中O2濃度為c時(shí)的情況,此時(shí)最適合貯藏。(3)圖甲中的D點(diǎn)只進(jìn)行有氧呼吸,對(duì)應(yīng)圖乙中O2濃度為d時(shí)的情況。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三歸納提升影響細(xì)胞呼吸的環(huán)境因素及細(xì)胞呼吸原理在實(shí)踐上的應(yīng)用1.溫度通過影響呼吸酶的活性來影響呼吸速率,與溫度影響酶催化效率的曲線特征一致。如右圖所示。生產(chǎn)上常利用這一原理在零上低溫下儲(chǔ)存蔬菜、水果,在大棚蔬菜的栽培過程中夜間適當(dāng)降溫,來降低細(xì)胞呼吸,減少有機(jī)物的消耗。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三2.O2濃度(1)無氧呼吸:隨O2濃度增加而受抑制,O2濃度越高,抑制作用越強(qiáng),O2濃度達(dá)到一定值時(shí),被完全抑制。如右圖所示。(2)有氧呼吸:O2是有氧呼吸的原料之一,在一定范圍內(nèi),隨著O2濃度的增加,有氧呼吸速率增大,但當(dāng)O2濃度增加到一定值時(shí),有氧呼吸速率不再增大。如圖所示。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三(3)絕大多數(shù)植物的非綠色器官或酵母菌的呼吸速率受O2濃度的影響。如右圖所示。應(yīng)用:a.作物栽培中,采取中耕松土、防止土壤板結(jié)等措施,都是盡量使O2濃度大于E點(diǎn)對(duì)應(yīng)的O2濃度,保證根細(xì)胞的正常呼吸,有利于肥料的吸收;b.生產(chǎn)中利用低氧(A點(diǎn)的O2濃度)抑制細(xì)胞呼吸,減少對(duì)有機(jī)物的消耗,延長(zhǎng)蔬菜、水果、糧食的保存時(shí)間。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三3.CO2濃度CO2是細(xì)胞呼吸的產(chǎn)物,從化學(xué)平衡的角度分析,CO2濃度增加會(huì)抑制細(xì)胞的呼吸。應(yīng)用:在蔬菜、水果保鮮中,增加CO2濃度(或充入N2)可抑制細(xì)胞呼吸,減少有機(jī)物的消耗。4.水分水參與細(xì)胞呼吸,一定范圍內(nèi)隨水含量的增加,細(xì)胞呼吸加強(qiáng)。應(yīng)用:種子曬干貯藏,抑制細(xì)胞呼吸,減少有機(jī)物的消耗。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三典例剖析如圖表示O2濃度和溫度對(duì)洋蔥根尖細(xì)胞有氧呼吸速率的影響,有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(

)A.O2濃度為0時(shí),細(xì)胞中能夠產(chǎn)生[H]的場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)B.O2濃度低于20%時(shí),30℃、35℃兩溫度對(duì)有氧呼吸速率影響不大C.由圖可知,細(xì)胞有氧呼吸的最適溫度位于30℃和35℃之間D.與B點(diǎn)相比,限制C點(diǎn)有氧呼吸速率的因素有O2濃度和溫度探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三解析:O2濃度為0時(shí),細(xì)胞只能進(jìn)行無氧呼吸,此時(shí)產(chǎn)生[H]的場(chǎng)所只有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。O2濃度低于20%時(shí),30

℃和35

℃兩曲線重合在一起,說明此O2濃度下兩溫度對(duì)有氧呼吸速率影響不大。由圖可知,細(xì)胞有氧呼吸的最適溫度在30

℃左右。與B點(diǎn)相比,限制C點(diǎn)有氧呼吸速率的因素有O2濃度和溫度。答案:C探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三活學(xué)活練1.儲(chǔ)藏蘋