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
《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》由会员分享,可在线阅读,更多相关《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(17页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
![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](https://file1.bdocx.com/fileroot1/2022-11/16/9a4b30a5-a617-4c46-bb50-25e4f8c45921/9a4b30a5-a617-4c46-bb50-25e4f8c459211.gif)
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