学年高一生物同步学案431《细胞呼吸产生能量和细胞呼吸的过程》苏教版必修一.docx
《学年高一生物同步学案431《细胞呼吸产生能量和细胞呼吸的过程》苏教版必修一.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《学年高一生物同步学案431《细胞呼吸产生能量和细胞呼吸的过程》苏教版必修一.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
学年高一生物同步学案431《细胞呼吸产生能量和细胞呼吸的过程》苏教版必修一
2014--2015学年生物（苏教版）必修一同步导学案
4.3.1细胞呼吸产生能量和细胞呼吸的过程
一、目标导航
1．阐明有氧呼吸和无氧呼吸的过程。
2．比较有氧呼吸和无氧呼吸的异同，学会运用对比的方法理解相关的生物学知识。
3．阐明呼吸作用的本质，了解细胞呼吸和细胞供能的关系。
4．说明细胞呼吸的原理和意义，了解其在生产和生活中的应用。
二、知识网络
1．细胞呼吸产生能量
（1）细胞呼吸的概念：
主要是指糖类、脂质和蛋白质等有机物在活细胞内氧化分解为二氧化碳和水或分解为一些不彻底的氧化产物，且伴随着能量释放的过程。
（2）细胞呼吸的类型：
有氧呼吸和无氧呼吸。
（3）细胞呼吸的特点：
在温和的条件下有机物被酶催化而氧化分解，能量逐步释放出来，没有剧烈的发光、放热现象。
（4）细胞呼吸的本质：
氧化分解有机物释放能量。
（5）细胞呼吸的意义：
为生物体的生命活动提供能量；为体内其他化合物的合成提供原料。
2．细胞呼吸的过程
（1）有氧呼吸
①概念：
有氧呼吸是细胞呼吸的主要类型，是活细胞在氧气的参与下，彻底氧化分解有机物，产生二氧化碳和水，同时释放大量能量的过程。
②场所：
细胞质基质和线粒体。
③过程：
有氧呼吸的过程可概括为以下三个阶段：
第一阶段：
在细胞质基质中进行，1mol葡萄糖分解形成2mol丙酮酸，同时产生少量的[H]和少量的ATP。
第二阶段：
在线粒体基质中进行，丙酮酸进一步分解成CO2和[H]，同时产生少量的ATP，部分水也参与了反应。
第三阶段：
在线粒体内膜上进行，一系列反应产生的[H]在线粒体中和氧结合，在产生水的同时形成大量的ATP。
④总反应式：
C6H12O6＋6H2O＋6O2
6CO2＋12H2O＋能量。
⑤能量利用率：
1_161/2870＝40%。
（2）无氧呼吸
①概念：
活细胞无需氧的参与，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物氧化分解为C2H5OH和CO2或C3H6O3等物质，同时释放较少能量的过程。
②场所：
细胞质基质。
③反应式：
C6H12O6
2C2H5OH＋2CO2＋能量（少量）
C6H12O6
2C3H6O3＋能量（少量）
④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
场所
细胞质基质和线粒体
始终在细胞质基质
条件
需氧分子、酶
不需要氧分子，需酶
产物
CO2、H2O
酒精和CO2或乳酸
能量
大量
少量
相同点
联系
从葡萄糖分解为丙酮酸的阶段相同，以后阶段不同
实质
分解有机物，释放能量，合成ATP
意义
为生物体的各项生命活动提供能量
三、导学过程
知识点一细胞呼吸过程
1．有氧呼吸
（1）有氧呼吸的概念。
活细胞在氧的参与下，彻底氧化分解有机物，产生二氧化碳和水，同时释放大量能量的过程。
（2）有氧呼吸图解。
说明：
第一阶段：
C6H12O6
2C3H4O3（丙酮酸）＋4[H]＋能量（少量）
第二阶段：
2C3H4O3＋6H2O
6CO2＋20[H]＋能量（少量）
第三阶段：
24[H]＋6O2
12H2O＋能量（大量）
（3）场所：
细胞质基质（第一阶段）和线粒体（第二、三阶段）。
主要场所为线粒体。
线粒体的结构（如图）
①双层膜：
外膜使线粒体与周围的细胞质基质分开；内膜上有许多与呼吸作用有关的酶；②嵴：
由内膜向内腔折叠形成，嵴使内膜的表面积大大增加，更有利于有氧呼吸的进行；③基质：
有少量的DNA和RNA，有许多与有氧呼吸有关的酶。
（4）总反应式（箭头表示反应物中各元素的动向）。
或简写成：
C6H12O6＋6O2
6CO2＋6H2O＋能量
（5）能量的产生与去向。
1mol葡萄糖共释放能量2870kJ，其中1161kJ能量储存于ATP中用于各项生命活动，其余能量以热能的形式散失（59.55%左右）。
有氧呼吸的能量转换效率大约是40.45%，细胞中这种能量转换率是比较高的，因为人类发明的内燃机产生能量的效率只有15%～25%。
有氧呼吸三个阶段的比较
2．无氧呼吸
（1）概念：
指活细胞无需氧参与，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物氧化分解为C2H5OH（乙醇）和CO2或C3H6O3（乳酸）等物质，同时释放较少能量的过程。
（2）场所：
细胞质基质。
（3）过程：
（以葡萄糖为底物）
第一阶段：
C6H12O6
2C3H4O3（丙酮酸）＋4[H]＋能量（少量）
第二阶段：
2C3H4O3
2C2H5OH＋2CO2或者2C3H4O3
2C3H6O3
无氧呼吸第一阶段与有氧呼吸第一阶段完全相同。
由于酶的不同决定了丙酮酸被还原的产物也是不同的：
大多数植物、酵母菌、苹果的无氧呼吸的产物为酒精和二氧化碳；有些高等植物的某些器官在进行无氧呼吸时产生乳酸，如玉米胚、马铃薯块茎、甜菜块根等；而高等动物、人及乳酸菌的无氧呼吸只产生乳酸。
（4）能量的产生与去向：
无氧呼吸只在第一阶段释放出少量的能量，生成少量ATP,1mol葡萄糖分解成酒精时，共释放能量225.9kJ，其中61.08kJ能量储存于ATP中用于各项生命活动，其余以热能形式散失（72.49%左右）；1mol葡萄糖分解成乳酸时，共释放能量196.65kJ，其中61.08kJ能量储存于ATP中用于各项生命活动，其余以热能的形式散失（68.94%左右）。
（5）总反应式。
C6H12O6
2C2H5OH＋2CO2＋少量能量或C6H12O6
2C3H6O3＋少量能量
【例1】关于真核细胞呼吸的说法，正确的是（ ）
A．无氧呼吸是不需氧的呼吸，因而其底物分解不属于氧化反应
B．水果贮藏在完全无氧的环境中，可将损失减小到最低程度
C．无氧呼吸的酶存在于细胞质基质和线粒体中
D．有氧呼吸的酶存在于细胞质基质、线粒体内膜、线粒体基质中
解析：
无氧呼吸是在缺氧环境中有机物氧化分解的过程，无氧呼吸第一阶段的脱氢过程就是有机物被氧化的过程。
水果的贮藏需要的环境是低温、低氧和低湿环境，低温、低氧是为了抑制无氧呼吸和有氧呼吸，减少有机物的消耗。
若贮藏在完全无氧环境中，无氧呼吸将会加强，产生大量酒精，既消耗了大量有机物，又增加了水果中酒精的含量，降低了水果的品质和质量。
无氧呼吸的酶存在于细胞质基质中，有氧呼吸的酶存在于细胞质基质和线粒体内膜和基质中。
答案：
D
有氧呼吸利用的呼吸底物主要是葡萄糖，其他有机物如氨基酸、脂肪等也可以作为呼吸底物。
底物的脱氢被氧化，加氢被还原。
有氧呼吸的场所，在真核生物中主要是线粒体，在原核生物细胞中，由于没有线粒体，有氧呼吸的主要场所是细胞膜和细胞质。
同等质量的化合物，含C、H比例高的放能多，所消耗的氧气也多。
比如，同质量的花生种子和玉米种子在萌发时，花生种子耗氧多。
【例2】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反应
A．②③⑤B．②④⑤C．②③④D．①②⑤
解析：
有氧呼吸主要在线粒体中进行，无氧呼吸主要在细胞质基质中。
有氧呼吸与无氧呼吸的第一阶段反应相同，所以都能生成丙酮酸，另外细胞呼吸反应都需要酶的催化，都能产生ATP。
答案：
B
有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段完全相同。
有氧呼吸过程中有机物及能量的利用率高，绝大多数生物在进化的过程中形成了以有氧呼吸为主的细胞呼吸方式，但仍保留无氧呼吸的酶系统以应付暂时缺氧的不利状态。
【例3】酵母菌发酵（无氧呼吸）产生二氧化碳nmol。
在安静状态下，人消耗同样数量的葡萄糖可以产生的二氧化碳量是（ ）
A．1/3nmolB．3nmol
C．6nmolD．12nmol
解析：
酵母菌无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，产生nmol二氧化碳，消耗的葡萄糖为n/2mol。
在安静状态下，人有氧呼吸消耗葡萄糖n/2mol，产生的二氧化碳量是3nmol。
答案：
B
掌握无氧呼吸和有氧呼吸的反应式是解决该类题型的规律：
有氧呼吸总反应式：
C6H12O6＋6H2O＋6O2
12H2O＋6CO2＋大量能量；
无氧呼吸总反应式：
C6H12O6
2C2H5OH＋2CO2＋少量能量或C6H12O6
2C3H6O3＋少量能量。
四、达标检测
1．细胞呼吸发生在（ ）
A．代谢旺盛的活细胞中B．所有活细胞中
C．高等动植物细胞中D．微生物细胞中
解析：
所有活细胞生命活动都需要能量，能量都由细胞呼吸提供。
答案：
B
2．（2014·江苏淮安范集中学期末）有氧呼吸过程中产生ATP最多的阶段是（ ）
A．葡萄糖分解成丙酮酸
B．丙酮酸分解成CO2和[H]
C．氢和氧结合生成水
D．丙酮酸转化为酒精和二氧化碳
解析：
有氧呼吸过程中产生ATP最多的阶段是第三阶段，即氢和氧结合生成水。
答案：
C
3．用黄豆生豆芽，1kg黄豆可以生5kg豆芽，在这一过程中，有机物含量的变化是（ ）
A．变少B．变多
C．不变D．先变少，后变多
解析：
黄豆在萌发过程中，细胞呼吸十分强烈，有机物消耗明显，因此有机物会变少。
黄豆芽是用黑布罩起来培养的，不让黄豆芽见光，所以在培养黄豆芽的过程中有机物是不可能增加的。
黄豆芽质量的增加主要是大量吸水的缘故。
答案：
A
4．（2014·江苏海安期末测试）科学家用含18O的葡萄糖来追踪有氧呼吸中的氧原子，发现其转移途径是（ ）
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：
根据有氧呼吸的三个阶段的反应，第一阶段葡萄糖反应生成丙酮酸和还原性氢，所以氧原子的转移途径是葡萄糖→丙酮酸，第二阶段的反应是丙酮酸结合水生成二氧化碳和还原性氢，所以氧原子的转移途径是丙酮酸→二氧化碳。
答案：
D
5．下图是测定植物细胞呼吸的装置，请据下图回答问题。
（1）A瓶内NaOH的作用是吸收CO2，那么B瓶内石灰水的作用是_______________，D瓶内的石灰水的作用是____________。
（2）C装置用不透光的玻璃罩罩住植物的原因是________________________________。
（3）如将C装置中的植株换成萌发的种子，C装置可否换成透光的玻璃罩？
________。
（4）如果将C装置内的植物换成乳酸菌（无氧呼吸型生物）营养液则D中的现象为__________；其原因是________________________________________。
答案：
（1）检验通入的气体中二氧化碳是否被完全吸收 检验植物的呼吸作用是否产生二氧化碳
（2）防止植物进行光合作用，吸收二氧化碳对实验结果造成干扰
（3）可以
（4）不变浑浊 乳酸菌的无氧呼吸产生乳酸，不产生二氧化碳
五、依据考点，归纳总结
1．有氧呼吸的总反应式和元素的去向
注意：
书写有氧呼吸的反应式时切不可漏掉“酶”和“能量”。
2．不同生物的无氧呼吸产物不同：
动物细胞的无氧呼吸产物只能为乳酸；植物细胞的无氧呼吸产物一般为酒精和CO2，但玉米的胚、甜菜的块根、马铃薯的块茎无氧呼吸的产物为乳酸。
3．由产物的类型和比例判断植物器官或酵母菌的呼吸类型
O2吸收量＝CO2释放量→只进行有氧呼吸
O2吸收量＜CO2释放量→两种呼吸方式同时进行，多余的CO2来自无氧呼吸
酒精量＝CO2量→只进行无氧呼吸
酒精量＜CO2量→两种呼吸方式同时进行，多余的CO2来自有氧呼吸
【例2】日常生活中人们常用酵母发面蒸馒头，某学生计划探究酵母菌的细胞呼吸方式，并设计了下列对照实验，请你帮助他完成有关内容。
（1）实验目的：
探究酵母菌的细胞呼吸方式。
（2）实验原理：
细胞的不同呼吸方式释放的能量多少不同，但每种方式所释放的能量中都有一部分以________形式散失，从而导致细胞周围的环境温度________。
（3）材料用具：
酵母菌培养液，质量浓度为0.1g/mL的葡萄糖溶液、液体石蜡油、蒸馏水、保温瓶、温度计、棉花。
（4）实验步骤
①将质量浓度为0.1g/mL的葡萄糖溶液加热后冷却备用。
②取3个保温瓶，编号为A、B、C，并将C瓶设计为对照。
③在3个保温瓶中分别加入等量____________________________________。
④A瓶中再加入___________________________________________________，
B瓶中再加入_____________________________________________________，
C瓶中再加入_____________________________________________________。
⑤3个保温瓶中均放入温度计，用棉花轻轻塞上瓶口，并保证保温瓶通气。
⑥24小时后观察并记录3个保温瓶中温度的变化。
（5）实验结果及分析
A瓶温度_____（填“大于”“小于”或“等于”）B瓶温度，原因是_______________。
（6）实验结论是：
__________________________________________________________。
解析 本题的实验目的为探究酵母菌的细胞呼吸方式，故控制好单一变量（有氧或无氧环境）是关键；具体表达实验步骤时，要注意体现出等量原则，对于实验结果的分析，由于酵母菌有氧呼吸放出的能量比无氧呼吸放出的能量多，故A瓶温度小于B瓶温度。
答案：
（2）热能 升高 （4）③备用的葡萄糖溶液 ④适量的酵母菌培养液和液体石蜡油 与A瓶所加酵母菌培养液等量的酵母菌培养液 与A瓶所加酵母菌培养液等量的蒸馏水 （5）小于 酵母菌无氧呼吸放出的能量比有氧呼吸放出的能量少 （6）酵母菌的细胞呼吸方式包括有氧呼吸和无氧呼吸两种（或兼性厌氧）
【教你一招】对照实验的常用方法和解题思路
（1）对照实验常用方法
①空白对照：
设置两组实验，一组给予该实验的自变量处理，另一组不作任何处理。
例如，温度影响过氧化氢的分解实验，设置温度为90℃的实验组和温度为常温的空白对照。
②自身对照：
只设置一组实验，通过比较实验对象在实验前后现象的变化来说明问题，不再另设对照实验。
例如，洋葱表皮细胞的质壁分离和质壁分离复原实验，就是自身对照实验。
③条件对照：
设置两组实验，在实验所要研究的自变量方面，进行不同的处理。
例如过氧化氢酶与无机催化剂Fe3＋对过氧化氢的催化效率的比较实验，一组的自变量是过氧化氢酶，另一组的自变量是Fe3＋。
④相互对照：
通常设置多组实验，这些组都给予自变量处理，只是在处理的量或程度方面有所差别，通过它们之间的相互比较来说明问题。
例如温度对酶活性影响实验，设置温度有三组分别是：
0℃、60℃、100℃。
（2）对照实验设计题的一般解题思路
①明确实验目的：
认真阅读题干，找出关键性叙述，搞清实验是解决什么问题，是验证性实验还是探究性实验，题干对于实验方法是否有所提示。
②明确实验的自变量和无关变量以及因变量是设计的关键。
六、布置作业
1．在有氧呼吸过程中，分解水和生成水分别发生在（ ）。
A．第一阶段和第二阶段
B．第二阶段和第三阶段
C．第三阶段和第一阶段
D．第三阶段和第二阶段
2．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反应
A．①②⑤ B．②③④C．②③⑤D．②④⑤
3．在下列哪种条件下，对栽培番茄增产有利？
（ ）
A．日温15℃，夜温30℃B．昼夜恒温26℃
C．日温26℃，夜温15℃D．日温45℃，夜温15℃
4．下列关于植物细胞呼吸的叙述，正确的是（ ）。
A．细胞呼吸的中间产物丙酮酸可以通过线粒体双层膜
B．是否产生二氧化碳是有氧呼吸与无氧呼吸的主要区别
C．高等植物进行有氧呼吸，不进行无氧呼吸
D．种子库中储藏的风干种子不进行细胞呼吸
5．下图表示细胞内葡萄糖分解的反应式。
下列关于该过程的说法正确的是（ ）。
C6H
＋4[H]＋能量
A．只发生在细胞有氧时
B．只发生在细胞缺氧时
C．只发生在线粒体内
D．只发生在细胞质基质内
答案：
1．B 解析：
在有氧呼吸过程中，第二个阶段为丙酮酸和水反应生成CO2和[H]，第三个阶段为前两个阶段产生的[H]与O2结合生成水，所以水的分解是在第二个阶段，水的生成是在第三个阶段。
2．D 解析：
无氧呼吸不能在线粒体中进行且不需要氧，两种细胞呼吸都需要酶，都产生ATP，第一阶段都生成丙酮酸。
3．C 解析：
增产的有力措施是促进光合作用，适当抑制细胞呼吸。
从温度来看，白天升温可促进光合作用，但温度过高会使植物叶片气孔关闭，光合作用受到抑制；晚上只进行细胞呼吸，适当降温可以减少夜间有机物消耗。
4．A 解析：
细胞呼吸从葡萄糖开始，先在细胞质基质中生成丙酮酸，有氧条件下丙酮酸进入线粒体彻底分解成二氧化碳。
因此，丙酮酸是可以通过线粒体双层膜的。
植物属有氧呼吸型生物，但保留无氧呼吸能力；植物的无氧呼吸可以将丙酮酸分解生成二氧化碳和酒精或乳酸。
细胞呼吸是活细胞普遍要进行的代谢过程，因为细胞呼吸产生ATP，为各种生命活动提供能量。
风干种子尽管代谢率很低，只要还是活的，就要进行细胞呼吸。
5．D 解析：
葡萄糖分解成丙酮酸的过程是有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段，A、B两项错误；葡萄糖分解成丙酮酸的过程发生在细胞质基质内，线粒体内只进行有氧呼吸的第二、三阶段，C项错误，D项正确。
七、课后反思
同学们，通过这节课学习，你有哪些收获和体会，存在哪些疑问，请把它填在下面的表格中，以便及时总结、弥补知识缺漏。
收获
内容
疑点
内容
升级会员 