版高中生物第5章第3节第2课时细胞呼吸的原理及应用教案新人教版必修1.docx

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版高中生物第5章第3节第2课时细胞呼吸的原理及应用教案新人教版必修1

细胞呼吸的原理及应用

一、有氧呼吸

1．概念：

细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。

2．主要场所——线粒体：

3．过程

第一阶段

第二阶段

第三阶段

场所

细胞质基质

线粒体基质

线粒体内膜

反应物

葡萄糖

丙酮酸、水

O2、[H]

生成物

丙酮酸、[H]、ATP

CO2、[H]、ATP

H2O、ATP

能量

少量能量

少量能量

大量能量

4．有氧呼吸反应式：

C6H12O6＋6O2＋6H2O

6CO2＋12H2O＋能量。

5．特点

（1）必要条件：

有氧参与，多种酶催化。

（2）过程特点：

能量是逐步释放的，有机物彻底氧化分解。

6．能量转化：

1moL葡萄糖彻底氧化分解后释放出2870kJ的能量，其中1_161kJ的能量储存在ATP中，其余的能量以热能形式散失掉。

二、无氧呼吸

1．类型：

对于微生物而言，根据产物的不同，可分为酒精发酵和乳酸发酵。

2．两种类型的比较：

酒精发酵

乳酸发酵

场所

细胞质基质

过程

第一阶段

葡萄糖

[H]＋丙酮酸＋少量能量

第二阶段

丙酮酸

酒精＋CO2

丙酮酸

乳酸

反应式

C6H12O6

2C2H5OH＋2CO2＋少量能量

C6H12O6

2C3H6O3＋少量能量

能量转化

1mol葡萄糖分解成乳酸后只释放196.65kJ能量，其中有61.08kJ储存在ATP中

三、细胞呼吸原理的应用[连线]

一、有氧呼吸

1．教材问题探讨分析

（1）仔细观察教材P93图5－8，分析线粒体与其功能相适应的结构特点有哪些？

提示：

线粒体内膜向内腔折叠形成嵴，大大增加了内膜表面积，在内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。

（2）观察教材P93图5－9，并阅读教材文字叙述，讨论并交流下列问题：

①试从元素角度分析有氧呼吸过程中各物质的来源、去向，写出反应式并用箭头进行标注。

提示：

②分析糖类（葡萄糖）为什么必须分解成丙酮酸后才能进行有氧呼吸的第二、三阶段？

提示：

因为线粒体膜上不含有运输葡萄糖的载体蛋白，葡萄糖不能进入线粒体（或线粒体内没有催化葡萄糖分解的酶）。

③细胞呼吸过程中能量发生了怎样的变化？

提示：

细胞呼吸过程中储存在有机物中的稳定化学能，转变成储存在ATP的高能磷酸键中活跃化学能和热能。

2．判断下列说法是否正确

（1）细胞有氧呼吸的场所是线粒体。

（×）

（2）有氧呼吸过程中产生能量最多的是第三阶段。

（√）

（3）细胞呼吸分解有机物释放的所有能量都用于合成ATP。

（×）

二、无氧呼吸

　读教材P94～P95无氧呼吸内容，讨论并交流下列问题：

1．所有生物无氧呼吸的产物相同吗？

说明理由。

提示：

不同。

因为不同生物细胞所具有的酶不同，导致反应途径不同，产物也不同。

2．无氧呼吸为什么产生的能量是少量的？

提示：

因为无氧呼吸生成的乳酸或酒精中储存大部分能量。

一、有氧呼吸和无氧呼吸的联系与区别

1．细胞呼吸的过程图解

[特别提醒]　

（1）图中忽略细胞与线粒体的大小比例。

（2）有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段完全相同。

从丙酮酸开始由于是否有氧的存在及酶种类的差异，才分别沿着不同的途径形成不同的产物。

2．有氧呼吸与无氧呼吸的比较

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（第一阶段）、线粒体（第二、三阶段）

细胞质基质

分解程度

葡萄糖分解彻底

葡萄糖分解不彻底

产物

CO2、H2O

乳酸或酒精和CO2

能量释放

大量能量

少量能量

相

同

点

反应条件

需酶和适宜温度

本质

氧化分解有机物，释放能量，生成ATP供生命活动所需

过程

第一阶段从葡萄糖到丙酮酸完全相同

意义

为生物体的各项生命活动提供能量

[特别提醒]　

（1）由葡萄糖的有氧呼吸反应式可知，消耗的O2与生成的CO2体积相等。

（2）有氧呼吸和酒精发酵中都有CO2生成，但H2O是有氧呼吸的特有产物。

（3）人和动物无氧呼吸产生乳酸，但有些高等植物的某些器官如玉米胚、马铃薯块茎、甜菜块根等无氧呼吸也产生乳酸。

二、影响细胞呼吸的外界因素

1．温度：

通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸速率。

与温度影响酶催化效率的曲线特征一致。

如图所示：

生产上常利用这一原理在低温下储存蔬菜、水果，在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降温，来降低细胞呼吸，减少有机物的消耗。

2．O2浓度

（1）对于无氧呼吸：

随氧气浓度增加而受抑制，氧气浓度越高，抑制作用越强，氧气浓度达到一定值时，被完全抑制，如图1所示：

（2）对于有氧呼吸：

氧气是有氧呼吸的原料之一，在一定范围内，随着氧气浓度的增加，有氧呼吸速率增强，但当氧气浓度增加到一定值时，有氧呼吸速率不再增加。

如图2所示：

（3）绝大多数植物的非绿色器官或酵母菌的呼吸速率受氧气浓度的影响。

如图所示：

[特别提醒]

除了温度、氧气外，二氧化碳对有氧呼吸有抑制作用。

生物含水量的多少影响呼吸作用，在一定范围内，呼吸作用强度随含水量的增加而增大。

[例1]　（江苏高考）如图为细胞呼吸作用的过程，其中①～③代表有关生理过程发生的场所，甲、乙代表有关物质。

下列相关叙述正确的是（多选）（　　）

A．①和③都具有双层生物膜

B．①和②所含酶的种类不同

C．②和③都能产生大量ATP

D．甲、乙分别代表丙酮酸、[H]

[解析]　分析题图可推测①为细胞质基质，②为线粒体基质，③为线粒体内膜；甲为丙酮酸，乙为[H]。

①与②中的反应类型不同，故所含酶也不同；③中进行有氧呼吸第三阶段能产生大量ATP，②中进行有氧呼吸第二阶段，产生少量ATP。

[答案]　BD

[例2]　现有一瓶酵母菌和葡萄糖的混合液，通入不同浓度的氧气，产生的酒精和二氧化碳如图所示。

则在氧气浓度为a时（　　）

A．酵母菌只进行无氧呼吸不进行有氧呼吸

B．用于无氧呼吸的葡萄糖的比例是2/5

C．酵母菌有氧呼吸消耗9mol氧气

D．O2浓度对酵母菌的呼吸作用方式无影响

[解析]　假设有氧呼吸消耗的葡萄糖为x，消耗的氧气为y，则由图中数据和细胞呼吸的反应式可计算出：

C6H12O6＋6H2O＋6O2→6CO2＋12H2O

1　　　　　　6　　6

xy　15－6

得x＝3/2，y＝9

C6H12O6→2CO2＋2C2H5OH

1　　　2　　　2

366

因此，酵母菌既进行无氧呼吸也进行有氧呼吸；用于无氧呼吸的葡萄糖比例为2/3；有氧呼吸消耗的氧气为9mol；从图中看出，随着O2浓度的增加，产生的酒精量逐渐减少直至不产生酒精，可见O2可促进有氧呼吸，同时抑制无氧呼吸。

[答案]　C

细胞呼吸方式的判断方法

（1）依据O2吸收量和CO2释放量判断：

①不消耗O2，释放CO2―→只进行无氧呼吸；

②O2吸收量＝CO2释放量―→只进行有氧呼吸；

③O2吸收量＜CO2释放量―→两种呼吸方式同时进行，且多余CO2来自无氧呼吸。

（2）依据酒精和CO2生成量判断：

①酒精量＝CO2量―→只进行无氧呼吸；

②酒精＜CO2量―→两种呼吸方式同时进行，且多余CO2来自有氧呼吸。

[网络构建]

填充：

①C6H12O6―→2丙酮酸＋4[H]＋少量能量　

②2丙酮酸＋6H2O―→6CO2＋20[H]＋少量能量　

③24[H]＋6O2―→12H2O＋大量能量　④细胞质基质

⑤线粒体　⑥酶的活性　⑦有氧　⑧无氧　⑨抑制

[关键语句]

2．有氧呼吸的三个阶段：

（1）细胞质基质：

C6H12O6

丙酮酸＋[H]＋能量

（2）线粒体基质：

丙酮酸＋H2O

CO2＋[H]＋能量

（3）线粒体内膜：

[H]＋O2

H2O＋能量

3．无氧呼吸的两种反应类型：

（1）C6H12O6

2C3H6O3＋少量能量

（2）C6H12O6

2C2H5OH＋2CO2＋少量能量

4．真核生物有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，而无氧呼吸的场所只有细胞质基质。

1．在有氧呼吸过程中，水分子参与反应的过程和生成水分子的过程分别发生在（　　）

A．第一阶段和第二阶段

B．第一阶段和第三阶段

C．第二阶段和第三阶段

D．第三阶段和第二阶段

解析：

选C　在有氧呼吸的第二阶段，2分子的丙酮酸和6分子的水在酶的作用下，生成6分子的CO2和20分子[H]并释放少量的能量；第三阶段是前两阶段产生24分子[H]与6分子的O2反应，生成水并释放大量的能量。

2．有氧呼吸的三个阶段都产生的是（　　）

A．二氧化碳　　　　　　　　　B．丙酮酸

C．[H]和ADPD．ATP

解析：

选D　在有氧呼吸的三个阶段中，都释放出能量，合成ATP。

3．下列细胞中，其呼吸过程会产生乙醇的是（　　）

A．缺氧条件下的马铃薯块茎细胞

B．剧烈运动时的人骨骼肌细胞

C．酸奶生产中的乳酸菌

D．受涝的植物根细胞

解析：

选D　动物细胞、乳酸菌、马铃薯块茎、玉米胚等进行无氧呼吸可产生乳酸。

植物的常态根细胞在受涝（缺氧）条件下呼吸作用产生乙醇。

4．用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，18O的转移途径是（　　）

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

解析：

选D　有氧呼吸过程中，物质变化过程为：

C6H

O6→C3H

O3（丙酮酸）→C18O2。

5．某种抑制剂使细胞的呼吸作用明显下降，则同期下列物质吸收和产生减少的分别是（　　）

A．Ca2＋、丙氨酸B．甘油、二氧化碳

C．氧气、水D．脂肪酸、乙醇

解析：

选C　细胞进行有氧呼吸消耗葡萄糖和氧气，产生CO2和水；利用某种抑制剂抑制细胞呼吸的进行，氧气的消耗量和水的产生量都会同期减少。

6．某些植物在早春开花时，花序细胞的耗氧速率高出其他细胞100倍以上，但单位质量葡萄糖生成ATP的量却只有其他细胞的40%，此时的花序细胞（　　）

A．主要通过无氧呼吸生成ATP

B．产生的热量远多于其他细胞

C．线粒体基质不参与有氧呼吸

D．没有进行有氧呼吸第三阶段

解析：

选B　耗氧速率高说明有氧呼吸强；单位质量的葡萄糖有氧分解产生的总能量，有产热和形成ATP两个去路，ATP少说明产热多，B正确。

7．如图是酵母菌细胞有氧呼吸过程的图解。

请根据图回答下列问题。

（1）图中②③所代表的物质分别是________、________。

（2）依次写出图中④、⑤、⑥所代表的能量多少：

__________（选填“少量”或“大量”）。

（3）如果氧气供应不足，其产物是________，反应的场所是________，该反应可以写成：

________________。

解析：

（1）根据图示物质转化关系及有氧呼吸过程中的物质变化过程判断，①是葡萄糖，②丙酮酸，③是氧气，④⑤⑥都是能量。

（2）有氧呼吸第一阶段、第二阶段都释放出少量能量，第三阶段则释放出大量能量。

（3）若氧气供应不足，酵母菌进行无氧呼吸，产生酒精和CO2，其反应场所是细胞质基质。

答案：

（1）丙酮酸　O2　

（2）少量、少量、大量　（3）C2H5OH（或酒精）和CO2　细胞质基质　C6H12O6

2C2H5OH＋2CO2＋少量能量

（时间：

45分钟；满分：

100分）

一、选择题（每小题5分，共50分）

1．高等植物有氧呼吸和无氧呼吸都能产生CO2，它们分别形成于（　　）

①细胞质基质　②叶绿体　③核糖体　④线粒体

A．②④