1、第三節(jié)細胞呼吸第4章2022內容索引010203自主預習新知導學合作探究釋疑解惑素 養(yǎng) 提 升04課 堂 小 結課 標 定 位1.設計實驗探究酵母菌的呼吸方式。2.簡述有氧呼吸和無氧呼吸的過程。3.理解細胞呼吸對生命活動正常進行的意義。4.舉例說明影響細胞呼吸速率的因素及細胞呼吸原理在生產、生活中的應用。素 養(yǎng) 闡 釋1.通過對細胞呼吸過程的學習,理解在細胞生命活動過程中貫穿著物質與能量的變化,形成物質與能量觀。2.通過對細胞呼吸過程的學習,掌握圖示、模型建構等科學研究的一般方法,提升科學素養(yǎng)。3.運用細胞呼吸的相關知識,為農業(yè)生產和健康生活實踐提出合理建議,培養(yǎng)社會責任感。自主預習新知導學一

2、、細胞呼吸的類型1.細胞呼吸分為有氧呼吸和無氧呼吸兩種類型。2.有氧呼吸和無氧呼吸都是氧化分解有機物,并釋放(填“釋放”或“儲存”)能量的過程。只是有氧呼吸是在有氧的條件下,將有機物徹底氧化分解為H2O和CO2,并釋放出能量的過程。無氧呼吸是在缺氧或無氧條件下,將有機物分解為酒精和CO2或乳酸,并釋放出能量的過程。二、細胞呼吸的過程1.無氧呼吸的過程包括糖酵解和氧化型輔酶的再生2個階段。(1)糖酵解場所:胞質溶膠。物質變化:C6H12O62C3H4O3+4H,ADP+PiATP。能量變化:葡萄糖中的能量轉化為丙酮酸、H和ATP中的能量。(2)氧化型輔酶的再生在厭氧型生物或O2供應不足的好氧型細

3、胞中,為了避免氧化型輔酶的缺乏導致糖酵解停止,胞質溶膠中的一系列酶會催化H與丙酮酸反應,將丙酮酸還原成乳酸或酒精等可從細胞中分泌出去的物質,而H再生為氧化型輔酶。2.有氧呼吸的過程包括3個階段。(1)第一階段為糖酵解,與無氧呼吸相同。(2)第二階段場所:線粒體基質。物質和能量變化:丙酮酸首先脫去一個CO2和部分H,生成一個二碳化合物。該化合物會加入一個多種有機酸參與的循環(huán)途徑,在這個途徑中逐步脫氫,最終生成CO2和大量H,同時還生成了少量ATP。(3)第三階段場所:線粒體內膜。物質和能量變化:H在酶的催化下釋放電子和H+,電子被鑲嵌在線粒體內膜上的一系列特殊蛋白質捕獲和傳遞,最終與O2和H+結

4、合,生成了H2O,而線粒體內膜上的這些特殊蛋白質則利用電子給予的能量將線粒體基質中的H+泵入內膜和外膜的間隙,構建了跨膜的H+濃度梯度。最終,H+沿著線粒體內膜上ATP合成酶內部的通道流回線粒體基質,推動了ATP的合成。三、探究酵母菌的呼吸方式1.目的要求(1)運用特定方法鑒定細胞呼吸產物。(2)探究酵母菌在不同O2條件下的細胞呼吸方式。(3)分析兩種細胞呼吸類型的條件和產物。2.實驗原理(1)酵母菌是一種兼性厭氧型的單細胞真菌,在有氧和無氧環(huán)境中都能夠生存。(2)NaOH溶液能夠吸收CO2。(3)葡萄糖能夠與本尼迪特試劑發(fā)生反應,生成磚紅色沉淀。(4)酸性重鉻酸鉀溶液能夠與酒精發(fā)生反應,溶液

5、由橙色變?yōu)榛揖G色。3.方法步驟(1)制備酵母菌液。(2)設置有氧條件和無氧條件的對比組。(3)檢測反應物的消耗和產物的生成。四、影響細胞呼吸速率的因素1.ATP/ADP的比值:ATP/ADP下降,說明ATP的消耗加快,導致細胞呼吸速率升高。2.溫度:主要影響與細胞呼吸有關的酶的活性。3.氧濃度:直接影響呼吸速率和呼吸性質。氧氣對無氧呼吸有抑制作用。在一定范圍內,有氧呼吸的強度隨氧氣濃度的升高而增大;在低氧條件下,有氧呼吸與無氧呼吸都能進行。五、細胞呼吸原理在生產、生活中的應用1.抑制細胞呼吸以滿足人類生產、生活的需求。2.促進細胞呼吸以滿足人類生產、生活的需求?！绢A習檢測】 下列過程中,生成H

6、的階段有,消耗H的階段有,釋放能量的階段有,在胞質溶膠中進行的階段有。A.有氧呼吸第一階段B.有氧呼吸第二階段C.有氧呼吸第三階段D.無氧呼吸第一階段E.無氧呼吸第二階段ABDCEABCDADE合作探究釋疑解惑知識點一有氧呼吸【問題引領】 1.線粒體與有氧呼吸相適應的結構特點有哪些?提示:內膜的某些部位折疊形成嵴,從而擴大了生物膜面積;與有氧呼吸有關的酶主要分布于線粒體的內膜上和基質中。2.細胞呼吸過程(1)請結合教科書第106109頁完成下圖。答案:胞質溶膠C6H12O6 C3H4O3+H少量能量線粒體基質C3H4O3+H2O CO2+H少量能量 線粒體內膜H+O2 H2O大量能量(2)請寫

7、出有氧呼吸的反應式,并在反應式中標出三種反應物中每種元素的去向。提示: 【歸納提升】 有氧呼吸過程中物質和能量的變化(1)各反應物參與的階段:葡萄糖參與第一階段,H2O參與第二階段,O2參與第三階段。(2)各生成物產生的階段:H在第一、二階段產生,CO2在第二階段產生,H2O在第三階段產生。(3)能量變化的特點:三個階段都產生能量,但大量的能量在第三階段產生。【典型例題】 下圖表示有氧呼吸的過程,下列有關說法正確的是()A.中數(shù)值最大的是B.是O2C.有氧呼吸三個階段所需的酶相同D.參與的過程發(fā)生在線粒體內膜上答案:D解析:分析題圖可知,分別代表有氧呼吸第一、二和三階段所釋放的能量,其中第三階

8、段所釋放的能量()的數(shù)值最大;是參與第二階段反應的原料H2O;有氧呼吸第一階段發(fā)生在胞質溶膠中,第二和第三階段分別發(fā)生在線粒體的基質中和內膜上,三個階段發(fā)生的場所不同,所需的酶不同;O2參與的過程是有氧呼吸的第三階段,發(fā)生在線粒體內膜上?！咀兪接柧殹?下圖是細胞呼吸過程簡圖,其中字母表示物質,數(shù)字表示過程。下列敘述錯誤的是()A.過程在胞質溶膠中進行,并有少量ATP生成B.過程在線粒體中進行,并有較多ATP生成C.酵母菌細胞可以進行過程D.物質b是CO2答案:C解析:過程是細胞呼吸的第一階段,此階段在胞質溶膠中進行,并有少量ATP生成。過程是有氧呼吸的第二、三階段,此階段在線粒體中進行,并有較

9、多ATP生成。酵母菌細胞可以進行過程,不能進行過程。無氧呼吸產生酒精與CO2,因此物質b是CO2?！締栴}引領】 知識點二無氧呼吸與有氧呼吸的區(qū)別請完成有氧呼吸與無氧呼吸的比較表。 比較項目有氧呼吸無氧呼吸是否消耗氧氣不消耗反應場所胞質溶膠產物CO2和水產生ATP少量相同點都是氧化分解有機物,釋放能量并生成ATP的過程第一階段完全相同答案:消耗胞質溶膠、線粒體基質、線粒體內膜酒精和CO2或乳酸大量【歸納提升】 1.有關細胞呼吸的四個易錯點(1)無氧呼吸第一階段產生能量,第二階段不產生能量。(2)細胞呼吸中有H2O生成的一定是有氧呼吸,有CO2生成的不一定是有氧呼吸。但對動物和人體而言,有CO2生

10、成的一定是有氧呼吸,因為動物及人體無氧呼吸的產物為乳酸。(3)線粒體是進行有氧呼吸的主要場所。無線粒體的真核細胞(或生物)只能進行無氧呼吸,如哺乳動物成熟的紅細胞、蛔蟲等,一些原核生物無線粒體,但可以進行有氧呼吸。(4)葡萄糖分子不能直接進入線粒體被分解,必須在胞質溶膠中被分解為丙酮酸后才能進入線粒體被分解。2.細胞呼吸反應式中各物質間量的比例關系(以酵母菌消耗C6H12O6為例)(1)反應式有氧呼吸:C6H12O6+6O2+6H2O 6CO2+12H2O+能量。無氧呼吸:C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+能量。(2)比較關系有氧呼吸:C6H12O6O2CO2=166。無氧呼吸:C6H

11、12O6CO2C2H5OH=122。消耗等量的葡萄糖時產生的CO2的物質的量:有氧呼吸無氧呼吸=31。產生等量的CO2時消耗的葡萄糖的物質的量:無氧呼吸有氧呼吸=31。3.掌握判斷細胞呼吸方式的三大依據(jù) 【典型例題】 下圖表示細胞呼吸的過程。下列有關敘述正確的是()A.上述生理過程可以發(fā)生在同一細胞內B.在人體細胞外的液體環(huán)境中可以發(fā)生過程C.都產生ATP,為生命活動供能D.無線粒體的生物可能發(fā)生過程答案:D解析:過程和分別為產生乳酸和產生酒精的無氧呼吸過程,不可能發(fā)生在同一細胞內。題圖中過程都發(fā)生在細胞內。細胞呼吸第一階段(過程)可產生少量能量,過程可產生大量能量,過程和不產生能量。有些好氧

12、型菌無線粒體,但是可以進行有氧呼吸,發(fā)生過程。【變式訓練】 1.下列關于在人體細胞呼吸過程中,H的來源與用途的敘述,最準確的是()選項呼吸類型H的來源H的用途A有氧呼吸只來源于葡萄糖用于生成水B有氧呼吸來源于葡萄糖和水用于生成水C無氧呼吸來源于葡萄糖和水用于生成乳酸D無氧呼吸來源于葡萄糖用于生成酒精答案:B解析:有氧呼吸產生的H來源于葡萄糖和水;無氧呼吸產生的H只來源于葡萄糖的分解,人體無氧呼吸只產生乳酸。2.某種植物種子在甲、乙、丙三種不同的條件下萌發(fā)時,測得的氣體量的變化結果(相對值)如表所示。下列相關說法正確的是()條件甲乙丙CO2釋放量12810O2吸收量0610A.在甲條件下進行的是

13、產生CO2和乳酸的無氧呼吸B.在乙條件下消耗的葡萄糖中有氧呼吸比無氧呼吸多C.在丙條件下的有氧呼吸強度達到了最大值D.在乙條件下釋放的CO2來自胞質溶膠和線粒體答案:D解析:在甲條件下只釋放CO2,不吸收O2,進行的是產生CO2和酒精的無氧呼吸,不產生乳酸;在乙條件下消耗的O2的相對值為6,則有氧呼吸消耗的葡萄糖的相對值為1,無氧呼吸產生的CO2的相對值為8-6=2,無氧呼吸消耗的葡萄糖的相對值為1,有氧呼吸和無氧呼吸消耗的葡萄糖相等;丙條件下只進行有氧呼吸,但不能判斷有氧呼吸強度是否達到了最大值;在乙條件下釋放的CO2來自胞質溶膠和線粒體。知識點三影響細胞呼吸速率的因素【問題引領】 1.為什

14、么溫度會影響細胞呼吸速率?是如何影響的?提示:細胞呼吸過程需要酶的催化,酶活性受溫度的影響,所以溫度會通過影響酶的活性影響呼吸速率。在一定溫度范圍內,隨著溫度的升高,細胞呼吸速率逐漸升高,超過最適溫度后,細胞呼吸速率會隨著溫度的升高而下降,超過這一溫度范圍后,酶失活,細胞呼吸停止。2.氧濃度是怎樣影響有氧呼吸速率的?提示:氧氣是有氧呼吸的反應物之一,所以在一定范圍內,氧濃度越大,有氧呼吸速率越大。3.根據(jù)透氣的創(chuàng)可貼可抑制厭氧菌的細胞呼吸,進而抑制厭氧菌的增殖,分析氧氣對無氧呼吸速率有何影響。提示:氧氣會抑制無氧呼吸過程,氧濃度越大,無氧呼吸速率越小,氧濃度增大到一定程度,無氧呼吸會停止?！練w

15、納提升】 影響細胞呼吸速率的因素(1)溫度:在一定范圍內,細胞呼吸速率隨溫度的升高而升高,但超過最適溫度后,細胞呼吸速率將急劇下降。(2)氧濃度:氧氣會促進有氧呼吸,抑制無氧呼吸。在一定范圍內,有氧呼吸強度隨著氧濃度的升高而增強,如下圖所示。(3)CO2濃度:當外界環(huán)境中的CO2濃度增大時,對有氧呼吸有抑制作用。(4)含水量:在一定范圍內,細胞呼吸強度隨含水量的升高而加強,隨含水量的減少而減弱。【典型例題】 下圖表示大氣溫度及O2含量對某植物組織產生CO2的影響,下列相關敘述錯誤的是()A.由圖甲可知細胞呼吸最旺盛的溫度為B點所對應的溫度B.圖甲曲線變化的主要原因是溫度影響與細胞呼吸有關的酶的

16、活性C.圖乙中DE段有氧呼吸逐漸減弱,EF段有氧呼吸逐漸增強D.與D、F點相比,E點對應的O2含量更有利于儲存水果和蔬菜答案:C提示:溫度對植物細胞呼吸的影響主要是通過影響與細胞呼吸相關的酶的活性來實現(xiàn)的。由題圖甲可知,B點對應的溫度下CO2釋放的相對值最高,細胞呼吸最旺盛。題圖乙中DE段CO2釋放的相對值下降的主要原因是無氧呼吸受抑制。DE段、EF段有氧呼吸都逐漸增強。儲存水果和蔬菜時,應降低儲存物的細胞呼吸速率,從而減少有機物的消耗,E點所對應的O2含量更有利于儲存水果和蔬菜?！咀兪接柧殹?關于細胞呼吸原理在生產生活中的運用,下列敘述正確的是()A.將蔬菜、水果放在無氧環(huán)境中,可長期保持新

17、鮮B.定期給農田松土透氣,是為了改善作物根部的氧氣供應C.水稻根系適于在水中生長,需保證水長期淹沒根系D.選用透氣性好的創(chuàng)可貼,是為了保證人體細胞的有氧呼吸答案:B解析:將蔬菜、水果放在無氧環(huán)境中,細胞進行無氧呼吸,會產生酒精和CO2或乳酸,酒精或乳酸對細胞有毒害作用,無法長期保持新鮮。經(jīng)常松土可改善作物根部的氧氣供應,增強根系的細胞呼吸,進而促進植物根系對礦質元素的吸收。水淹沒根系,根細胞進行無氧呼吸,會產生酒精和CO2,酒精對細胞有毒害作用,導致水稻爛根。選用透氣性好的創(chuàng)可貼是為了防止傷口感染厭氧型致病菌。素 養(yǎng) 提 升【實驗指導】 探究種子萌發(fā)時細胞呼吸的類型(1)實驗設計欲確認某生物的

18、呼吸類型,應設置兩套呼吸裝置,如下圖所示(以萌發(fā)的種子為例)(2)實驗結果預測和結論 實驗現(xiàn)象結論裝置1液滴裝置2液滴不動不動只進行產乳酸的無氧呼吸或種子已死亡不動右移只進行產生酒精的無氧呼吸左移右移進行有氧呼吸和產生酒精的無氧呼吸左移不動只進行有氧呼吸或進行有氧呼吸和產生乳酸的無氧呼吸【能力展示】 下圖是探究酵母菌細胞呼吸的實驗裝置圖。裝置中底物(葡萄糖)充足且溫度適宜。A、B表示著色液滴,可隨容器中氣體量的變化而發(fā)生移動。下列現(xiàn)象不可能發(fā)生的是()A.A不動,B右移B.A左移,B不動C.A左移,B右移D.A不動,B不動答案:D解析:A不動說明沒有氣體的消耗,只進行無氧呼吸,B右移說明產生氣體(CO2)的體積大于消耗氣體(O2)的體積,或者只產生氣體(CO2),不消耗氣體(O2),可見酵母菌進行的是無氧呼吸,A