苏教版必修1 细胞呼吸 学案.docx

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苏教版必修1细胞呼吸学案

第三节　细胞呼吸

1．说明细胞呼吸的本质和过程。

（重点）

2．列表比较细胞有氧呼吸和无氧呼吸的区别。

3．说出细胞呼吸原理的应用。

4．说明有氧呼吸和光合作用的关系。

（重点）

细胞呼吸产生能量和有氧呼吸

1．细胞呼吸

（1）概念

（2）特点：

条件温和，能量逐步释放。

（3）方式

（4）本质：

氧化分解有机物释放能量的过程。

2．有氧呼吸（以葡萄糖作底物为例）

（1）条件：

氧气、多种酶。

（2）过程

（3）有氧呼吸的主要场所为线粒体。

（4）有氧呼吸的总反应式为C6H12O6＋6O2＋6H2O

6CO2＋12H2O＋能量。

（5）能量释放：

细胞有氧呼吸释放的能量一部分储存在ATP中，一部分以热能的形式散失掉。

（6）意义：

有氧呼吸是大多数生物特别是人和高等动植物获得能量的主要途径。

探讨

：

燃烧的能量全部以热能形式释放，细胞呼吸的能量以什么形式释放？

提示：

一部分以热能形式释放，一部分转移到ATP等高能化合物中储存起来。

探讨

：

有氧呼吸的生成物CO2中的C和O分别来自哪里？

有氧呼吸的生成物H2O中的O从何而来？

提示：

生成物CO2中的C来自葡萄糖；O来自葡萄糖和水。

生成物H2O中的O来自O2。

探讨

：

有氧呼吸过程中哪几个阶段产生[H]？

[H]有何作用？

提示：

有氧呼吸的第一、二阶段都有[H]产生，[H]用于第三阶段与氧气结合生成水，并释放出大量能量。

1．比较燃烧和细胞呼吸

比较项目

细胞呼吸

体外燃烧

相同

反应式

有机物＋氧气→二氧化碳＋水＋能量

实质

氧化分解有机物释放能量

不同

条件

酶的催化

点燃

释放能量特点

逐步释放

快速连续释放

发光发热现象

没有剧烈发热、发光现象

有剧烈的发热、发光现

2.有氧呼吸的主要场所——线粒体

线粒体具有双层膜，[3]内膜向内腔折叠形成[2]嵴，大大增加膜的面积，线粒体内充满了液态的[4]基质，线粒体的内膜和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。

3．有氧呼吸三个阶段比较：

（以葡萄糖作底物为例）

阶段

具体过程

发生场所

与氧的关系

第一阶段

C6H12O6

2C3H4O3（丙酮酸）＋4[H]＋少量能量

细胞质基质

无关

第二阶段

2C3H4O3＋6H2O

6CO2＋20[H]＋少量能量

线粒体基质

无关

第三阶段

24[H]＋6O2

12H2O＋大量能量

线粒体内膜

必须有氧

1．有氧呼吸的反应底物有葡萄糖、O2和水，这三种物质参与有氧呼吸反应过程的阶段分别是（　　）

A．第一阶段、第一阶段、第一阶段

B．第一阶段、第二阶段、第二阶段

C．第一阶段、第二阶段、第三阶段

D．第一阶段、第三阶段、第二阶段

【解析】　第一阶段是1分子葡萄糖分解成2分子丙酮酸和[H]，第二阶段是丙酮酸进入线粒体与水在酶的作用下分解生成二氧化碳和[H]，第三阶段是O2与前两个阶段产生的[H]经过一系列的化学反应生成H2O。

【答案】　D

2．在有氧呼吸过程中，进入细胞中的氧将（　　）

①与氢结合生成水　②与碳结合形成二氧化碳　③在线粒体中被消耗　④在线粒体和细胞质基质中被消耗

A．①④B．②③

C．①③D．②④

【解析】　有氧呼吸的整个过程分成三个阶段，第三个阶段是前两个阶段产生的氢与氧结合生成水，反应发生在线粒体中。

【答案】　C

3．有机物经体外燃烧和体内氧化分解都会释放能量。

下列相关说法中，不正确的是（　　）

A．若有机物是蛋白质，则在体外燃烧会放出更多的能量

B．若有机物是葡萄糖，两种情况产生的能量一样多

C．两种情况下都能产生CO2和H2O，且能量都以热能的形式放出

D．等质量的脂肪与葡萄糖相比，前者在燃烧或氧化分解时耗氧多、产能多

【解析】　蛋白质在体内氧化分解产生二氧化碳、水和尿素，体外燃烧会产生二氧化碳、水和氮氧化合物，体外燃烧产能更多；葡萄糖经体外燃烧和体内氧化分解的产物相同，产能相同；等质量的脂肪与葡萄糖相比，前者在燃烧或氧化分解时耗氧多、产能多；体内氧化分解会产生ATP。

【答案】　C

无氧呼吸和细胞呼吸原理的应用

1．无氧呼吸

（1）场所：

细胞质基质。

（2）条件：

无氧或缺氧、有酶的催化。

（3）反应物：

葡萄糖等有机物。

（4）产物：

C2H5OH（乙醇）和CO2或C3H6O3（乳酸），同时释放较少能量。

（5）反应式（以葡萄糖为底物）

C6H12O6

2C2H5OH＋2CO2＋能量（少量）

C6H12O6

2C3H6O3＋能量（少量）

（6）意义：

在缺氧的环境条件下为生物供能。

2．细胞呼吸原理的应用

（1）在农业生产上，应设法适当增强细胞呼吸以促进作物的生长发育。

（2）粮食储藏和果蔬保鲜中，应设法抑制细胞呼吸，尽可能减少有机物的消耗。

探讨

：

苹果储藏久了，会闻到酒精的气味；而马铃薯块茎储藏久了，却闻不到酒精的气味。

请分析这是为什么？

出现以上现象的根本原因是什么？

【提示】　苹果进行无氧呼吸的产物是酒精和二氧化碳，而马铃薯进行无氧呼吸的产物是乳酸。

无氧呼吸产物的不同与细胞内的酶有关，出现以上现象的根本原因是细胞内遗传物质不同，一种细胞的无氧呼吸产物只能是一种情况：

酒精和二氧化碳，或者乳酸。

探讨

：

无氧呼吸释放的能量为什么要比有氧呼吸少？

【提示】　无氧呼吸是有机物不彻底的氧化分解，还有很大一部分能量存在于不彻底的氧化产物乳酸和酒精中。

探讨

：

包扎伤口为什么要使用透气纱布或“创可贴”呢？

【提示】　增加通气量，防止厌氧病原体的繁殖。

1．有氧呼吸与无氧呼吸的异同点

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

葡萄糖被彻底分解

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

1．无氧呼吸只在第一阶段生成ATP，而有氧呼吸的三个阶段都有ATP合成。

2．有氧呼吸过程中H2O既是反应物，又是生成物，且H2O中的氧全部来源于O2。

2．影响细胞呼吸的内部因素

（1）不同种类的植物呼吸速率不同，如旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。

（2）同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同，如幼苗期、开花期呼吸速率升高，成熟期呼吸速率下降。

（3）同一植物的不同器官呼吸速率不同，如生殖器官大于营养器官。

3．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。

如图甲所示。

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。

甲

（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。

如图乙所示。

乙

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。

如图丙所示。

丙

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。

如图丁所示。

丁

（3）CO2和含水量

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。

1．有一瓶混有酵母菌和葡萄糖的培养液，当通入不同浓度的氧气时，其产生的酒精和CO2的量如图所示（细胞两种呼吸速率相等），在氧浓度为a时

A．酵母菌只进行无氧呼吸

B．2/3的葡萄糖用于无氧呼吸

C．1/3的葡萄糖用于无氧呼吸

D．酵母菌停止发酵

【解析】　解答本题首先根据有氧呼吸和无氧呼吸的反应式，判断氧浓度为a时的无氧呼吸和有氧呼吸产生的CO2量，进而判断细胞呼吸类型及其分解葡萄糖的比例。

酵母菌无氧呼吸产生酒精和CO2的物质的量之比是1∶1。

a点时酒精的产生量是6mol，则无氧呼吸产生的CO2量也为6mol。

图中实际CO2的生成量为15mol，用CO2的总生成量减去无氧呼吸生成的CO2量，等于有氧呼吸生成的CO2量（15mol－6mol＝9mol）。

有氧呼吸每消耗1mol的葡萄糖产生6molCO2，生成9molCO2则消耗了1.5mol的葡萄糖；无氧呼吸每消耗1mol葡萄糖产生2molCO2，生成6molCO2则消耗了3mol的葡萄糖。

因此无氧呼吸消耗的葡萄糖占2/3。

【答案】　B

2．下图是外界条件对植物细胞呼吸速率的影响曲线图。

请据图分析说明：

甲　　　　　　　　　乙

（1）从甲图中可知，细胞呼吸最旺盛时的温度在________点。

AB段说明：

在一定温度范围内，随着温度升高，细胞呼吸________。

温度的变化主要是影响________的活性。

（2）乙图中曲线Ⅰ表示________呼吸类型。

如果曲线Ⅰ描述的是水稻根细胞的呼吸，那么在DE段根细胞内积累的物质是________。

曲线Ⅱ表示的生理过程所利用的有机物主要是________。

【解析】　甲图中呼吸相对速率最大值在B处，判断细胞呼吸最旺盛时的温度在B点。

温度主要通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸作用，呼吸作用也有最适温度，小于最适温度时，随温度升高，细胞呼吸加快，在最适温度处，细胞呼吸最快，超过最适温度，随温度升高，细胞呼吸减慢。

乙图中曲线Ⅰ无氧气时呼吸速率最大，氧气越多，速率越小，说明是无氧呼吸，曲线Ⅱ无氧气时，呼吸速率为0，氧气越多，速率越大，说明是有氧呼吸。

细胞呼吸分解的有机物主要是葡萄糖。

【答案】　

（1）B　加快　酶　

（2）无氧　酒精　葡萄糖

　探究影响酵母菌呼吸的因素

探究酵母菌的呼吸类型

（1）一段时间后两套装置中的澄清石灰水变浑浊的有甲和乙，说明有CO2产生。

（2）该实验说明酵母菌既能进行有氧呼吸，也能进行无氧呼吸。

探讨

：

试管甲中用油脂封住液面的目的是什么？

试管乙模拟的是什么环境？

【提示】　试管甲中用油脂封住液面是为了造成无氧环境，试管乙模拟的是有氧的环境。

探讨

：

只通过检测产物中是否含有CO2可确定酵母菌细胞呼吸的方式吗？

提示：

不能确定。

酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸都产生CO2。

1．生物的细胞呼吸方式的判断

（1）根据生活环境判断：

如果某种生物生活在一个缺氧的环境中，说明其进行无氧呼吸，是厌氧型的，如肠道中的蛔虫；如果某种生物生活在一个氧气丰富的环境中，说明进行有氧呼吸，是需氧型的；如果某种生物在有氧和无氧条件下都能生存，则说明其是兼性厌氧型的。

（2）根据生物类型判断：

原核生物无线粒体，大多进行无氧呼吸产乳酸（如乳酸菌）或者酒精或二氧化碳，但也有些原核生物进行有氧呼吸，如醋酸杆菌、蓝藻等。

绝大多数高等生物以有氧呼吸为主，体现生物呼吸方式的进化方向：

无氧呼吸→有氧呼吸。

2．CO2的检测

（1）澄清石灰水＋CO2→变混浊，且混浊程度与CO2产量有关。

（2）蓝色的溴麝香草酚蓝溶液＋CO2→由蓝变绿再变黄，且变黄时间长短与CO2产量有关。

3．酒精的检测：

橙色的重铬酸钾溶液＋酒精

变灰绿色。

1．检测酵母菌细胞呼吸的产物，下列叙述正确的是（　　）

A．如果产生的气体使澄清的石灰水变混浊，则酵母菌只进行有氧呼吸

B．如果产生的气体使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄，则酵母菌只进行无氧呼吸

C．无论进行有氧呼吸还是无氧呼吸，酵母菌都能产生CO2

D．酵母菌发酵时不产生气体，但其发酵液能使重铬酸钾溶液变成灰绿色

【解析】　酵母菌有氧呼吸的产物是CO2和H2O，无氧呼吸的产物是酒精和CO2，因此无论酵母菌进行有氧呼吸还是无氧呼吸，都产生CO2。

【答案】　C

2．某生物实验小组为“探究酵母菌的呼吸方式”设计了如图所示的实验装置。

实验中，先向气球中加入10mL含酵母菌的培养液，再向气球中注入一定量的氧气，扎紧气球，置于装有20℃温水的烧杯中。

再将整个装置置于20℃的恒温水浴中，记录实验开始30min后烧杯中液面变化量。

下列说法错误的是（　　）

A．还应设置一个气球中加入等量煮沸过的酵母菌培养液的相同装置作为对照

B．若30min后液面没有变化是因为酵母菌只进行了有氧呼吸

C．若酵母菌进行了无氧呼吸，则液面应该下降

D．该装置还可以用来“探究酵母菌进行无氧呼吸的最适温度”

【解析】　若酵母菌只进行有氧呼吸，则消耗的氧气和产生的二氧化碳体积相等，不会引起液面变化；若同时进行了无氧呼吸，则产生二氧化碳多于消耗的氧气，气体体积增大，液面上升。

【答案】　C

3．为研究酵母菌的呼吸方式，某生物小组制作了如图中a～f所示装置，下列判断合理的是（多选）（　　）

a　　b　c　　d　　e　　f

A．若a装置液滴不移动，b装置液滴右移，说明酵母菌仅进行无氧呼吸

B．若a装置液滴左移，b装置液滴右移，说明酵母菌仅进行有氧呼吸

C．连接e→c→d，给装置通空气，d中石灰水变混浊，可验证酵母菌进行了有氧呼吸

D．f放置一段时间后，连接f→d，d中石灰水变混浊，可验证酵母菌进行了无氧呼吸

【解析】　若a装置液滴左移，说明酵母菌吸收氧气，故酵母菌进行有氧呼吸，b装置液滴右移，说明酵母菌放出二氧化碳与消耗氧气体积之差大于零，酵母菌既进行有氧呼吸也进行无氧呼吸，所以B选项错误。

【答案】　ACD

1．细胞呼吸的实质是（　　）

A．分解有机物，储存能量

B．合成有机物，储存能量

C．分解有机物，释放能量

D．合成有机物，释放能量

【解析】　细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放出能量并生成ATP的过程。

【答案】　C

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

【解析】　在细胞质基质中，C6H12O6在酶的作用下分解为丙酮酸，丙酮酸进入线粒体彻底分解成CO2。

【答案】　D

3．比较生物的有氧呼吸与无氧呼吸，正确的是（　　）

A．葡萄糖是有氧呼吸的主要原料，不是无氧呼吸的主要原料

B．CO2是有氧呼吸的产物，不是无氧呼吸的产物

C．在人的骨骼肌细胞中产生CO2的场所有细胞质基质和线粒体

D．有氧呼吸产生还原性氢，无氧呼吸也能产生还原性氢

【解析】　葡萄糖是有氧呼吸和无氧呼吸的主要原料；CO2是有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸的共同产物；人的骨骼肌细胞中产生CO2的场所只有线粒体，因为骨骼肌细胞无氧呼吸的产物是乳酸；有氧呼吸和无氧呼吸都产生还原性氢。

【答案】　D

4．向正在进行有氧呼吸的细胞悬液中加入甲、乙、丙、丁四种抑制剂，下列说法正确的是（　　）

A．若甲能抑制丙酮酸分解，则会使丙酮酸的消耗增加

B．若乙能抑制葡萄糖分解，则会使丙酮酸增加

C．若丙能抑制ATP的形成，则会使ADP的消耗增加

D．若丁能抑制[H]被氧化成水，则会使O2的消耗减少

【解析】　葡萄糖初步分解是在第一阶段，产物为丙酮酸；丙酮酸的消耗在第二阶段，分解产生二氧化碳；[H]的氧化在第三阶段，与O2结合生成水；三个阶段都有能量释放，能量转移给ADP生成ATP。

【答案】　D

5．如图表示有氧呼吸过程，下列有关说法正确的是（　　）

A．①②④中数值最大的是①

B．③代表的物质名称是氧气

C．产生①②的场所是线粒体

D．某些原核生物能完成图示全过程

【解析】　图中①②④表示有氧呼吸三个阶段产生的能量，其中[H]＋O2反应的④过程释放能量最多。

产生①的场所是细胞质基质，而作为反应物的O2参与的是第三阶段，是图中⑤，图中③是另一种反应物水。

具有有氧呼吸酶的原核生物如蓝藻可完成有氧呼吸。

【答案】　D

课堂小结：

网络构建

核心回扣

1.有氧呼吸的反应式：

C6H12O6＋6O2＋6H2O

6CO2＋12H2O＋能量

（1）细胞质基质：

C6H12O6

丙酮酸＋[H]＋能量（少量）

（2）线粒体基质：

丙酮酸＋H2O

CO2＋[H]＋能量（少量）

（3）线粒体内膜：

[H]＋O2

H2O＋能量（大量）

3.无氧呼吸的两种反应类型

（1）C6H12O6

2C3H6O3（乳酸）＋少量能量

（2）C6H12O6

2C2H5OH（酒精）＋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。