高中生物 第三章 细胞的代谢 第四节 细胞呼吸 第1课时学案 浙科版必修1.docx

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高中生物第三章细胞的代谢第四节细胞呼吸第1课时学案浙科版必修1

第1课时　细胞呼吸的概念和类型

知识内容

学考要求

选考要求

需氧呼吸的概念和过程

b

b

厌氧呼吸的概念和过程

b

b

学习导航

（1）概述细胞呼吸的概念、类型和实质。

（2）结合线粒体的结构，阐明需氧呼吸的各阶段的主要变化。

（3）阐明厌氧呼吸的过程。

方式一　翱翔的飞机需要发动机燃烧油料来提供能量，在这一过程中，油料在发动机内剧烈燃烧，需要消耗氧气，产生二氧化碳，同时产生大量的能量推动发动机运转。

生物体的生命活动也需要消耗能量，这些能量来自于有机物的氧化分解，也就是细胞呼吸。

细胞呼吸和燃烧有什么区别呢？

它的过程又是怎样的呢？

方式二　19世纪中期，欧洲许多陈年的葡萄酒在空气中因自然变酸而不能被饮用。

为了研究酒变酸的真正原因，巴斯德进行了大量的实验，终于发现，酒变酸的罪魁祸首是一种叫醋酸杆菌的微生物，醋酸杆菌从空气中落进酒里，使葡萄酒变成了醋，后来他提出微温加热在酿制业消灭微生物的方法，即巴斯德消毒法。

由此说明细胞呼吸是生物体具有的基本的生命活动，细胞呼吸提供了各类生物各种生命活动所需要的能量，体现了生物界的统一性。

一、细胞呼吸与糖的氧化

1．细胞呼吸

（1）概念

（2）方式

（3）实质：

分解有机物，释放能量。

2．需氧呼吸

（1）条件：

有氧参与。

（2）场所：

细胞溶胶和线粒体，主要是线粒体。

（3）反应式：

C6H12O6＋6O26CO2＋6H2O＋能量。

（4）反应过程（三个阶段）

①第一阶段（糖酵解）

a．场所：

细胞溶胶。

b．过程：

1个葡萄糖分子被分解成2个含3个碳原子的化合物分子（即丙酮酸），释放少量能量，形成少量ATP。

②第二阶段（柠檬酸循环）

a．场所：

线粒体基质或嵴。

b．过程：

2个丙酮酸被分解，形成6个CO2，释放出少量能量，形成少量ATP。

③第三阶段（电子传递链）

a．场所：

线粒体内膜。

b．过程：

特殊的分子所携带的氢和电子传递给氧，形成水，产生大量的ATP。

（5）特点：

在常温下发生，所产生的能量中有相当一部分储存在ATP中，能量利用率很高。

（6）实质：

葡萄糖中的碳氧化为二氧化碳，其中的氢被氧化成水。

3．需氧呼吸中各元素的来源及去路

（1）CO2是在第二阶段由丙酮酸和水反应生成的，CO2中的O来自葡萄糖和水。

这个过程在线粒体基质和嵴上进行。

（2）O2在第三阶段（电子传递链反应）与[H]结合生成水，所以需氧呼吸产生的H2O中的O全部来自O2。

（3）水在柠檬酸循环阶段参与反应，电子传递链反应会产生水。

归纳总结　需氧呼吸三个阶段的比较

项目

第一阶段

第二阶段

第三阶段

名称

糖酵解

柠檬酸循环

电子传递链

场所

细胞溶胶

线粒体基质、嵴

线粒体内膜

反应物

葡萄糖（C6H12O6）

丙酮酸（CH3COCOOH）＋H2O

[H]＋O2

生成物

丙酮酸＋[H]

CO2＋[H]

H2O

产生ATP的数量

少量

少量

大量

例1　（2016·浙江10月学考）真核细胞需氧呼吸的基本过程示意图如下。

下列叙述正确的是（　　）

A．阶段A为糖酵解，该阶段的产物是丙酮酸和物质①

B．阶段B为柠檬酸循环，该过程产生大量ATP

C．阶段A和阶段B为阶段C提供[H]和ATP

D．阶段C为电子传递链，有关酶存在于线粒体内膜上

答案　D

解析　阶段A是需氧呼吸的第一阶段，其产物除了有丙酮酸和ATP外，还有[H]，A错误；阶段B为需氧呼吸的第二阶段，该阶段不能大量产生ATP，B错误；阶段A和B可以为阶段C提供[H]，但不能提供ATP，C错误；阶段C是需氧呼吸的第三阶段，该过程发生于线粒体内膜，所以相关酶存在于线粒体内膜上，D正确。

易错警示　有关需氧呼吸的4个易错点

（1）需氧呼吸三个阶段都能产生能量（大量能量在第三阶段产生），但大部分以热能形式散失掉，仅有一小部分能量转移到ATP中。

（2）需氧呼吸第二阶段的场所是线粒体基质和嵴，主要发生在线粒体基质中。

（3）真核生物细胞并非都能进行需氧呼吸，如蛔虫细胞、哺乳动物成熟的红细胞只能进行厌氧呼吸。

（4）原核生物无线粒体，但有些原核生物仍可进行需氧呼吸，如蓝细菌、硝化细菌等，因为其细胞中含有与需氧呼吸有关的酶。

例2　（2017·金华、温州、台州联考）下列关于人体需氧呼吸的叙述中，正确的是（　　）

A．各阶段产生的[H]都和氧反应生成水

B．释放的能量都以ATP的形式储存起来

C．柠檬酸循环产生的[H]最多，释放的能量最多

D．产生的水中的氧原子不全部来自参加反应的氧中的氧原子

答案　A

解析　需氧呼吸第一、二阶段产生的[H]都在第三阶段和氧反应生成水；释放的能量只有少部分以ATP的形式储存起来；柠檬酸循环发生在第二阶段，产生的[H]最多，但只释放少量能量，第三阶段释放大量能量；产生的水中的氧原子全部来自参加反应的氧中的氧原子，即第三阶段[H]和氧反应生成水。

二、厌氧呼吸

1．厌氧呼吸的条件、场所、过程及类型

（1）条件：

无氧。

（2）场所：

细胞溶胶。

（3）过程

①第一阶段：

与需氧呼吸的第一阶段一样，进行糖酵解。

②第二阶段：

丙酮酸在不同酶的催化作用下，形成不同的产物，最常见的产物是乳酸或乙醇和CO2。

（4）类型

①产生乳酸的厌氧呼吸

a．反应式：

C6H12O6＋2ADP＋2Pi2CH3CHOHCOOH＋2ATP。

b．生物类型：

动物细胞、某些植物细胞、乳酸细菌等。

c．微生物的厌氧呼吸也称为发酵。

乳酸细菌的厌氧呼吸被称为乳酸发酵。

②产生乙醇的厌氧呼吸

a．反应式：

C6H12O6＋2ADP＋2Pi2C2H5OH＋2CO2＋2ATP。

b．生物类型：

某些植物细胞、酵母菌等。

c．酵母菌在环境氧气浓度高时可进行需氧呼吸，在环境氧气浓度低时可进行厌氧呼吸。

酵母菌的厌氧呼吸被称为乙醇发酵。

2．乙醇发酵实验

（1）取10%葡萄糖溶液30mL注入下图右边的广口瓶中，并置于35℃水浴中预热。

（2）取干酵母3g，用15mL30℃的温水化开后，立即倒入预热过的广口瓶中，充分振荡，使葡萄糖与酵母混匀，混合液应占广口瓶容积的1/3左右。

（3）迅速向混合液表面滴加一薄层液体石蜡。

用带玻璃导管的橡皮塞塞住广口瓶，让玻璃导管的另一端伸入左边大试管的液面以下，并将广口瓶置于30℃左右的水浴中。

（4）实验分析

①广口瓶冒出气泡，大试管内冒出气泡，并且变浑浊。

②拔掉广口瓶的塞子后会闻到酒味儿，因为酵母菌发酵产生酒精。

③10%的葡萄糖溶液为酵母菌提供营养，置于35℃水浴中预热是因为酵母菌在此温度下发酵迅速。

④在广口瓶的混合液表面滴加一薄层液体石蜡，在水面形成一层油膜隔绝空气中的氧气进入试管，制造无氧环境。

⑤使酵母悬液与葡萄糖溶液充分混合有利于酵母菌吸收葡萄糖，并将广口瓶置于30℃水浴中，充分发挥酶的活性，加快发酵所需时间。

归纳总结　厌氧呼吸两个阶段的比较

阶段

场所

是否需氧

反应物

产物

能量

释放

第一阶段

细胞溶胶

否

葡萄糖

丙酮酸、[H]

少量ATP

第二阶段

细胞溶胶

否

丙酮酸和[H]

乳酸（或乙醇和CO2）

无ATP

例3　（2017·浙江4月学考）下列关于真核细胞厌氧呼吸的叙述，正确的是（　　）

A．厌氧呼吸产生的能量大多用于合成ATP

B．厌氧呼吸第一阶段是糖酵解产生丙酮酸和CO2

C．成熟苹果的果肉细胞缺氧时主要进行乳酸发酵

D．人体骨骼肌细胞产生的乳酸可运至肝细胞再生成葡萄糖

答案　D

解析　厌氧呼吸产生的能量大多以热能形式散失，少数用于合成ATP；厌氧呼吸第一阶段是糖酵解产生丙酮酸和[H]；成熟苹果的果肉细胞缺氧时主要进行乙醇发酵。

易错警示　有关厌氧呼吸的易错点

（1）厌氧呼吸分为两个阶段，第二阶段无能量释放。

（2）厌氧呼吸相比需氧呼吸，对葡萄糖有着更快的利用速率。

（3）厌氧呼吸发生的条件是无氧或低氧环境，是进行需氧呼吸生物的一种应急措施。

（4）骨骼肌细胞进行厌氧呼吸产生的乳酸能够运至肝脏再生成葡萄糖，但这是一种吸能反应，需要消耗能量。

（5）水稻等植物长期水淹后烂根的原因是厌氧呼吸产生的酒精对细胞有毒害作用；玉米种子烂胚的原因是厌氧呼吸产生的乳酸对细胞有毒害作用。

例4　（2017·浙江名校协作体联考）下列关于人体肌肉细胞厌氧呼吸的叙述中，正确的是（　　）

A．会有特殊分子携带氢和电子传递给氧生成水

B．葡萄糖分解产生乙醇和二氧化碳

C．产物在肌肉细胞中再生成葡萄糖

D．全过程都在细胞溶胶中进行

答案　D

解析　人体肌肉细胞厌氧呼吸的产物只有乳酸，且无氧参与；产物乳酸在肌肉细胞中不会再生成葡萄糖，乳酸需运至肝脏中再生成葡萄糖；人体肌肉细胞厌氧呼吸的两个阶段都在细胞溶胶中进行。

例5　（2018·浙江4月学考）以酵母菌和葡萄糖为材料进行“乙醇发酵实验”，装置图如下。

下列关于该实验过程与结果的叙述，错误的是（　　）

A．将温水化开的酵母菌悬液加入盛有葡萄糖液的甲试管后需振荡混匀

B．在甲试管内的混合液表面需滴加一薄层液体石蜡以制造富氧环境

C．乙试管中澄清的石灰水变浑浊可推知酵母菌细胞呼吸产生了CO2

D．拔掉装有酵母菌与葡萄糖混合液的甲试管塞子后可闻到酒精的气味

答案　B

解析　将温水化开的酵母菌悬液加入盛有葡萄糖液的甲试管后需振荡混匀，目的是使酵母菌与底物充分接触，利于发生反应，A正确；在甲试管内的混合液表面滴加一薄层石蜡以制造无氧环境，利于乙醇发酵，B错误；CO2可以使澄清的石灰水变浑浊，乙试管中澄清的石灰水变浑浊可推知酵母菌细胞呼吸产生了CO2，C正确；酵母菌厌氧呼吸的产物是酒精和CO2，酒精具有挥发性，拔掉装有酵母菌与葡萄糖混合液的甲试管塞子后可闻到酒精的气味，D正确。

1．人体进行需氧呼吸的场所是（　　）

A．肺B．线粒体

C．细胞溶胶D．线粒体和细胞溶胶

答案　D

解析　人体进行需氧呼吸的过程是在细胞溶胶中发生糖酵解、在线粒体中发生柠檬酸循环和电子传递链。

2．下列反应在细胞溶胶和线粒体内均能完成的是（　　）

A．葡萄糖→丙酮酸

B．丙酮酸→乙醇＋CO2

C．ADP＋Pi＋能量→ATP

D．H2O→[H]＋O2

答案　C

解析　在细胞溶胶中，葡萄糖在酶的作用下分解成丙酮酸和[H]，同时释放能量并合成ATP。

在线粒体内，丙酮酸彻底氧化分解释放出能量并合成ATP。

3．（2017·浙江衢丽湖舟3月模拟）下图表示需氧呼吸的过程，其中关于过程①和过程②的叙述，正确的是（　　）

葡萄糖丙酮酸CO2＋H2O＋能量

A．均需要酶的催化B．均需要氧气的参与

C．均释放大量能量D．均在线粒体中进行

答案　A

解析　过程①为需氧呼吸的第一阶段，在细胞溶胶中进行，过程②为需氧呼吸的第二、第三阶段，依次在线粒体基质（和嵴）和线粒体内膜上进行，过程①和②均需要酶的催化，A正确，D错误；只有需氧呼吸的第三阶段需要氧气的参与，释放大量能量，B、C错误。

4．（2017·台州9月模拟）下列有关厌氧呼吸的叙述，错误的是（　　）

A．产生少量ATPB．可产生水

C．可释放二氧化碳D．在细胞溶胶中进行

答案　B

解析　厌氧呼吸过程中由于有机物分解不彻底，只在第一阶段释放少量能量，产生少量ATP，A正确；厌氧呼吸过程中，葡萄糖能分解形成乳酸或乙醇和二氧化碳，不能产生水，B错误，C正确；厌氧呼吸的场所是细胞溶胶，即在细胞溶胶中进行，D正确。

5．（2017·宁波十校9月联考）下列关于细胞呼吸的叙述，正确的是（　　）

A．肌肉细胞进行厌氧呼吸可以快速并大量提供ATP

B．需氧呼吸和厌氧呼吸均不能将葡