版高中生物苏教版必修一学案43 细胞呼吸.docx
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版高中生物苏教版必修一学案43细胞呼吸
第三节 细胞呼吸
[学习导航] 1.结合教材P81～82，理解细胞呼吸的本质及过程。
2.比较有氧呼吸和无氧呼吸的异同。
3.结合教材P85内容，概述细胞呼吸原理的应用。
[重难点击] 有氧呼吸、无氧呼吸的过程。
一、细胞呼吸的本质及有氧呼吸的过程
1．细胞呼吸的概念
（1）场所：
________。
（2）反应物：
________、脂质和蛋白质等有机物。
（3）产物：
________或其他产物。
（4）能量变化：
释放出能量并生成________。
2．类型
（1）分类依据：
是否需要________参与。
（2）类型：
________和________。
3．本质：
________有机物，释放________。
4．呼吸速率：
在一定温度下单位质量的活细胞或组织在________内的________或________。
5．细胞呼吸与燃烧的区别
（1）燃烧：
往往伴有剧烈的________现象。
（2）细胞呼吸：
在________的条件下，有机物被________催化氧化分解，________能量。
6．线粒体的结构
线粒体具有_______层膜，[3]_______向内腔折叠形成[2]_______，大大增加了内膜的表面积，线粒体内充满了液态的[4]_______，线粒体的_______中含有许多种与_______有关的酶。
7．有氧呼吸
（1）概念
主要场所
线粒体
物质变化
反应物：
________等有机物；产物：
________
条件
________参与、________催化
能量变化
释放能量并生成大量________
（2）过程
（3）总反应式：
_____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
下图表示有氧呼吸过程，据图分析：
1．图中①②④表示有氧呼吸三个阶段产生的能量，其中生成ATP最多的是哪个过程？
2．图中的③、⑤、⑥分别是什么物质？
有氧呼吸过程中，参与反应的氧气中的氧最终到了哪种产物中？
3．1mol葡萄糖在体内彻底氧化分解共释放出2870kJ的能量，其中有1161kJ的能量储存在ATP中，其余的能量以热能的形式散失，以维持体温的恒定。
那么，1mol葡萄糖通过有氧呼吸可形成多少mol的ATP？
其能量转换效率是多少？
4．葡萄糖等有机物在体外能够燃烧，有氧呼吸和物质燃烧相比有什么异同？
5．原核生物没有线粒体，能不能进行有氧呼吸呢？
知识整合 有氧呼吸第三阶段释放的能量最多，参与反应的氧气中的氧全部到了产物水中；有氧呼吸释放的能量约有40%到了ATP中，这是和有机物在体外燃烧最大的不同；原核生物没有线粒体，有的也能进行有氧呼吸。
1．如图为线粒体的结构示意图，其中不可能发生的反应是（ ）
A．②处发生有氧呼吸第二阶段
B．①处产生ATP
C．②处产生CO2
D．③处发生[H]与O2的结合反应
2．有氧呼吸全过程中的物质变化可分为三个阶段：
①C6H12O6→丙酮酸＋[H]；②丙酮酸＋H2O→CO2＋[H]；③[H]＋O2→H2O。
下列与此相关的叙述中，正确的是（ ）
A．第③阶段反应极易进行，无需酶的催化
B．第②阶段无ATP生成，第③阶段形成较多的ATP
C．第②③阶段的进行，需在有氧条件下
D．第①阶段也在线粒体中进行
二、无氧呼吸
1．概念
（1）条件：
________。
（2）场所：
________。
（3）反应物：
________等有机物。
（4）产物：
C2H5OH（乙醇）和________或________，同时释放________。
2．反应式
（1）产生乙醇
（2）产生乳酸
3．影响酵母菌无氧呼吸的因素
（1）实验目的：
说明影响________________的因素。
（2）实验原理：
酵母菌无氧呼吸的产物有CO2，通过CO2与____________________的反应速度来探讨O2的浓度、________等因素对酵母菌无氧呼吸的影响。
（3）实验步骤
①阅读实验背景材料，得出结论：
酵母菌既能进行________，也能进行________，两种呼吸的产物中都有________。
②分小组讨论，提出O2的浓度、温度可能会对酵母菌的无氧呼吸产生的影响。
③分组设计实验，实验设计要注意：
实验装置要符合科学性；观察记录表格要合理。
1．无氧呼吸第一阶段和有氧呼吸完全相同，也有[H]的产生，这部分[H]去向了哪里？
2．1mol葡萄糖分解成乳酸时，只释放出196.65kJ的能量，其中有61.08kJ的能量储存在ATP中，其余的能量以热能的形式散失。
那么，1mol葡萄糖通过乳酸发酵可形成多少mol的ATP？
其能量转换效率是多少？
3．无氧呼吸是有机物不彻底的氧化分解，释放的能量比有氧呼吸少，为什么？
4．剧烈运动过后的肌肉酸疼是怎样造成的？
知识归纳 真核生物有氧呼吸和无氧呼吸的比较
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、线粒体
细胞质基质
分解程度
葡萄糖被彻底分解
葡萄糖分解不彻底
产物
CO2、H2O
乳酸或乙醇和CO2
能量释放
大量能量
少量能量
相同点
本质都是氧化分解有机物，释放能量，生成ATP供生命活动所需；第一阶段从葡萄糖到丙酮酸完全相同
3．有氧呼吸与无氧呼吸的相同点是（ ）
①都在线粒体中进行 ②都需要酶 ③都需要氧
④都产生ATP ⑤都经过生成丙酮酸的过程
A．①②⑤B．②③④C．②③⑤D．②④⑤
4．如图所示的图解表示真核细胞呼吸的部分过程，可以在细胞质基质中发生的是（ ）
A．①②③B．②③④C．①③④D．①②④
拓展提升
无氧呼吸只在第一阶段产生少量ATP，第二阶段不产生ATP；无氧呼吸在进化上比有氧呼吸出现的早，因此多数能进行有氧呼吸的生物，一般也能进行无氧呼吸。
三、细胞呼吸原理的应用
1．农业生产上
（1）原理：
适当增强________，以促进作物的________。
（2）实例：
水稻生产中适时露田和晒田。
2．粮食储藏上
（1）原理：
降低________和保持________，抑制________，延长保存期限。
（2）实例：
稻谷等种子的含水量不能过高，以防过强的细胞呼吸释放的热量和水导致种子霉变。
3．果蔬储藏上
（1）原理：
降低________________，抑制__________，减少________的消耗。
（2）实例：
在0～1℃条件下储藏苹果、柑橘等果实。
下表是某植物非绿色器官（无氧呼吸产生乙醇和二氧化碳），随氧气浓度变化，无氧呼吸和有氧呼吸强度的变化，据表分析：
氧气浓度（%）
0
2.5
5
7.5
10
12.5
无氧呼吸释放的CO2量
10
7
3
1
0
0
有氧呼吸释放的CO2量（吸收的氧气量）
0
2
3
6
8
10
总CO2释放量
10
9
6
7
8
10
1.O2浓度为零时，该器官的细胞呼吸方式是哪种？
2．O2浓度在2.5%～10%之间时和在10%以上时，该器官的细胞呼吸方式有什么不同？
3．O2浓度为5%时，有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2量相等，二者消耗的葡萄糖是不是也一样多？
知识整合 根据吸收氧气和释放二氧化碳的量判断细胞呼吸的方式：
当O2浓度为零时，只进行无氧呼吸；当吸收的氧气和释放的二氧化碳量相等时，只进行有氧呼吸；当吸收的氧气比释放的二氧化碳量少时，有氧呼吸和无氧呼吸同时进行。
5．以下甲、乙两图都表示苹果组织细胞中CO2释放量和O2吸收量的变化。
下列相关叙述不正确的是（ ）
A．甲图中氧浓度为a时的情况对应的是乙图中的A点
B．甲图中氧浓度为b时的情况对应的是乙图中的CD段
C．甲图的a、b、c、d四个浓度中c是最适合储藏的氧浓度
D．甲图中氧浓度为d时没有乙醇产生
6．如图表示某植物非绿色器官在不同O2浓度下，O2的吸收量和CO2的释放量的变化情况，根据所提供的信息，以下判断正确的是（ ）
A．N点时，该器官O2的吸收量和CO2的释放量相等，说明其只进行有氧呼吸
B．M点是储藏该器官的最适O2浓度，此时无氧呼吸的强度最低
C．该器官呼吸作用过程中有非糖物质氧化分解
D．L点时，该器官产生CO2的场所是细胞中的线粒体基质
知识拓展
葡萄糖不是细胞呼吸的唯一底物，脂肪等物质也可以作为呼吸底物进行有氧呼吸，由于脂肪和糖类相比含氢多，含氧少，因此以脂肪作为呼吸底物进行有氧呼吸时，消耗的氧气要比放出的二氧化碳多。
1．下列关于细胞呼吸的说法中，不正确的是（ ）
A．细胞呼吸实际上是在细胞内进行有机物的氧化分解，释放能量的过程
B．细胞呼吸实际上就是细胞与外界环境间的气体交换
C．细胞呼吸是细胞内有机物“缓慢燃烧”的过程
D．细胞呼吸是细胞内有机物进行一系列氧化分解的过程
2．用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，18O转移的途径是（ ）
A．葡萄糖→丙酮酸→水
B．葡萄糖→丙酮酸→氧
C．葡萄糖→氧→水
D．葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳
3．不同种类的生物在不同的条件下呼吸作用的方式不同。
下列对生物细胞呼吸作用方式的判断错误的是（ ）
A．若只释放CO2，不消耗O2，则细胞只进行无氧呼吸
B．若CO2的释放量多于O2的吸收量，则细胞既进行有氧呼吸也进行无氧呼吸
C．若CO2的释放量等于O2的吸收量，则细胞只进行有氧呼吸
D．若既不吸收O2也不释放CO2，则说明该细胞已经死亡
4．蔬菜和水果长时间储藏、保鲜所需要的条件应为（ ）
A．低温、干燥、低氧
B．低温、湿度适中、低氧
C．高温、干燥、高氧
D．高温、湿度适中、高氧
5．生物体内葡萄糖分解代谢过程的图解如下，请据图回答下列问题：
（1）反应①②③④中，可在人体细胞中进行的是________。
（2）粮食储藏过程中，有时会发生粮堆湿度增大的现象，这是因为_________________。
（3）在微生物体内丙酮酸可以转化为α－酮戊二酸，该酸在酶的催化下可以转化为谷氨酸，当谷氨酸增多并与酶结合时，可导致谷氨酸合成减少，其原因是_______________________。
答案精析
一、基础梳理
1．
（1）活细胞
（2）糖类 （3）二氧化碳 （4）ATP
2．
（1）氧气
（2）有氧呼吸 无氧呼吸
3．氧化分解 能量
4．单位时间 CO2释放量 O2消耗量
5．
（1）发光发热
（2）温和 酶 逐步释放
6．双 内膜 嵴 基质 内膜上和基质 有氧呼吸
7．
（1）葡萄糖 CO2、H2O O2 多种酶 ATP
（2）细胞质基质 C6H12O6
丙酮酸＋[H] 线粒体基质 丙酮酸＋H2O
CO2＋[H] 线粒体内膜 [H]＋O2
H2O 大量
（3）C6H12O6＋6O2＋6H2O
6CO2＋12H2O＋能量
问题探究
1．④过程释放能量最多。
2．③和⑥都是水，⑤是氧气。
有氧呼吸过程中，参与反应的氧气中的氧最终到产物水中。
3．可形成38mol的ATP。
其能量转换效率是40.45%。
4．二者都能释放能量，产物主要都是水和二氧化碳，不同点在于有氧呼吸是在温和条件下，在酶的催化下缓慢释放有机物中的能量，相当一部分能量储存到了ATP中；燃烧是点燃后剧烈释放有机物中的能量，能量全部以光能和热能的形式释放，不产生ATP。
5．能，在细胞质基质中进行。
拓展应用
1．B [分析示意图可知，①②③分别表示线粒体内外膜间隙、线粒体基质和内膜。
有氧呼吸的第二阶段发生在场所②，该过程有CO2产生，而[H]与O2的结合反应在③上完成。
物质氧化分解过程不能在①处进行，①处也不能产生ATP。
]
2．C [有氧呼吸的三个阶段都需要酶的催化，都有ATP的产生；产生ATP最多的是第三阶段；有氧呼吸第二、三阶段需在有氧条件下进行，因为丙酮酸需在有氧条件下进入线粒体；第①阶段在细胞质基质中进行。
]
二、基础梳理
1．
（1）无氧或缺氧
（2）细胞质基质 （3）葡萄糖 （4）CO2 C3H6O3（乳酸） 较少能量
2．
（1）2C2H5OH（乙醇）＋2CO2＋少量能量
（2）2C3H6O3（乳酸）＋少量能量
3．
（1）细胞无氧呼吸
（2）澄清的石灰水 温度 （3）①有氧呼吸 无氧呼吸 CO2
问题探究
1．参与了第二阶段乳酸或者乙醇的生成。
2．可形成2mol的ATP。
其能量转换效率是31.06%。
3．还有很大一部分能量存在不彻底的氧化产物乳酸和乙醇中。
4．剧烈运动，氧气供应不足，肌肉细胞无氧呼吸产生了乳酸。
拓展应用
3．D [生物体内的化学反应都需要酶的催化；有氧呼吸与无氧呼吸的第一阶段都在细胞质基质中进行且都产生丙酮酸；有氧呼吸与无氧呼吸的实质相同，都是分解有机物，释放能量，形成ATP的过程。
]
4．B [①是有氧呼吸第二、三阶段，发生在线粒体中。
②和③表示两种类型的无氧呼吸，均发生在细胞质基质中。
④表示ATP的合成，可发生在细胞质基质中。
]
三、基础梳理
1．
（1）细胞呼吸 生长发育
2．
（1）温度 干燥 细胞呼吸
3．
（1）氧浓度或温度 细胞呼吸 有机物
问题探究
1．O2浓度为零时，只进行无氧呼吸。
2．O2浓度在2.5%～10%时，进行有氧呼吸和无氧呼吸；O2浓度在10%以上时，只进行有氧呼吸。
3．不是。
根据有氧呼吸和无氧呼吸的方程式可以看出：
有氧呼吸时，1C6H12O6→6CO2；无氧呼吸时，1C6H12O6→2CO2。
所以当有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2量相等时，二者消耗的葡萄糖之比是1∶3。
拓展应用
5．B [甲图中氧浓度为a时，细胞只释放CO2不吸收O2，说明细胞只进行无氧呼吸，对应乙图中的A点，A项正确；甲图中氧浓度为b时，CO2的释放量远远大于O2的吸收量，说明既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，且无氧呼吸强度大，应对应乙图中AC段之间，B项错误；储藏植物器官应选择CO2产生量最少即细胞呼吸最弱时（甲图中的c点）的氧浓度，C项正确；氧浓度为d时，CO2的释放量与O2的吸收量相等，细胞只进行有氧呼吸，因此没有乙醇产生，D项正确。
]
6．C [N点之后，O2的吸收量与CO2的释放量不等，说明该植物非绿色器官呼吸作用过程中还有非糖物质的氧化分解，C项正确；由于有非糖物质参与氧化分解，故O2的吸收量与CO2的释放量相等不能说明该器官只进行有氧呼吸，A项错误；M点细胞的总呼吸强度最低，但无氧呼吸强度并不是最低的，B项错误；L点时，细胞只进行无氧呼吸，产生CO2的场所是细胞质基质，D项错误。
]
课堂小结 C6H12O6
2丙酮酸＋4[H]＋少量能量 细胞质基质 2丙酮酸＋6H2O
6CO2＋20[H]＋少量能量 24[H]＋6O2
12H2O＋大量能量 线粒体 乙醇 乳酸 酶的活性 有氧 无氧 抑制
当堂检测
1．B [细胞呼吸的实质是细胞内有机物氧化分解，逐步释放能量的过程。
]
2．D [在细胞质基质中，C6H12O6在酶的作用下分解为丙酮酸，丙酮酸进入线粒体基质中彻底分解成CO2。
]
3．D [对于动物细胞或乳酸菌，无氧呼吸的产物为乳酸，此时细胞既不吸收O2也不释放CO2。
]
4．B [蔬菜和水果储藏过程中，应创造条件尽量降低呼吸作用强度，以减少有机物的消耗，而低温和低氧的条件下呼吸作用强度较弱；保持一定的湿度是为了减少其水分散失，起到保鲜作用。
]
5．
（1）①②④
（2）呼吸作用产生了水 （3）酶的活性受到抑制
解析
（1）根据图示信息分析：
①是呼吸作用的第一阶段，在细胞质基质中进行；②是有氧呼吸的第二阶段和第三阶段，在线粒体内完成；③是无氧呼吸中的乙醇发酵，在人体细胞中没有此反应发生；④是无氧呼吸中产生乳酸的过程，在细胞质基质中进行，当人体剧烈运动时，在局部细胞中会发生此反应，以满足人体细胞对能量的需求。
所以可在人体细胞内进行的是①、②和④。
（2）粮食储藏过程中有时会发生粮堆湿度增大的现象，这是由于呼吸作用过程中有水的产生。
（3）代谢过程中产生的物质与酶结合，使酶的结构发生变化，抑制酶的活性，所以导致谷氨酸合成减少。
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