资料简介
第三章第三节 细胞呼吸——能量的转化和利用
内容索引0102基础落实•必备知识全过关重难探究•能力素养全提升
课程标准1.探究酵母菌细胞呼吸的方式,理解细胞呼吸的概念,掌握有氧呼吸、无氧呼吸的概念、反应式和反应过程。2.说出线粒体的结构和功能,理解线粒体是有氧呼吸的主要场所,理解细胞呼吸是生物体获得能量的主要代谢途径。3.依据有氧呼吸的三个阶段、无氧呼吸的两个阶段,明确有氧呼吸和无氧呼吸的异同,树立细胞呼吸是细胞代谢中心的观念。
基础落实•必备知识全过关
知识点一细胞呼吸为生命活动提供能量1.动物细胞呼吸产生CO2并释放能量(1)验证动物细胞呼吸产生CO2的实验装置中C瓶中用气泵持续性地抽气的目的是保证小白鼠有充足的氧气,以进行。(2)A瓶中氢氧化钾溶液的作用:____________________________________________________________________________________。(3)B瓶中澄清石灰水不变混浊,说明通入的空气中无,C瓶中澄清石灰水,说明小白鼠。(4)装置中温度升高,说明细胞呼吸。有氧呼吸吸收CO2,保证通入密闭装置的气体中不含CO2,避免对实验结果产生干扰CO2变混浊有氧呼吸产生了CO2释放能量
2.细胞呼吸的概念(1)场所:。(2)反应物:、脂质和蛋白质等有机物。(3)产物:或其他物质。(4)能量变化:释放出能量并生成。(5)类型:依据是否需要参与,分为和。(6)本质:有机物,释放。(7)特点:在温和的条件下有机物被酶催化氧化分解,逐步释放能量。3.有氧呼吸(1)概念:在的参与下,细胞内的有机物彻底氧化分解产生,同时释放能量,生成ATP的过程。(2)场所:和线粒体。活细胞糖类CO2ATP氧气有氧呼吸无氧呼吸氧化分解能量氧二氧化碳和水大量细胞质基质
(3)过程细胞质基质少量能量线粒体基质少量能量线粒体内膜大量能量
(4)总反应式。C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量
知识点二细胞无氧呼吸也为生命活动提供能量1.无氧呼吸(1)概念:在无氧或缺氧的条件下,细胞通过酶的催化作用,把等有机物氧化分解为,或分解为等物质,同时释放能量的过程。(2)场所:。(3)反应式或。葡萄糖乙醇(C2H5OH)和CO2乳酸(C3H6O3)较少细胞质基质C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量(少量)C6H12O62C3H6O3+能量(少量)
2.探究酵母菌的呼吸方式(1)实验原理:CO2+溴麝香草酚蓝溶液→由;酒精+重铬酸钾(硫酸酸化)→。(2)实验材料:酵母菌、质量分数为5%的葡萄糖溶液、澄清石灰水、、重铬酸钾溶液、质量分数为95%~97%的浓硫酸溶液、等。(3)实施方案①配制葡萄糖溶液a.葡萄糖溶液煮沸的目的:。b.葡萄糖溶液煮沸后冷却的目的:。蓝色变为黄绿色绿色溴麝香草酚蓝溶液油脂加热杀死杂菌;排出葡萄糖溶液中溶解的氧气防止酵母菌被高温杀死
②实验装置
③实验结果a.丙试管中澄清的石灰水比乙试管变混浊较。b.甲试管中的溶液在条件下与重铬酸钾溶液反应变成绿色。④实验结论:酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸,;在无氧条件下进行无氧呼吸,无氧呼吸的产物有,同时也产生。快酸性产生大量的CO2和水乙醇少量的CO2
结论语句辨一辨(1)细胞呼吸时只能消耗糖类。()(2)水既是细胞有氧呼吸的底物,又是有氧呼吸的产物。()(3)氧气的消耗和二氧化碳的生成发生在同一过程。()(4)有氧呼吸的过程只发生在线粒体内。()(5)有氧呼吸第一、二阶段产生的[H]全部用于第三阶段。()(6)无氧呼吸的全过程都在细胞质基质中进行。()(7)无氧呼吸和有氧呼吸的第一阶段完全相同。()(8)无氧呼吸的两个阶段都能产生ATP。()(9)稻田定期排水有利于根系进行有氧呼吸,防止幼根黑腐。()(10)重铬酸钾溶液可以直接和酒精发生化学反应变成绿色。()×√××√√√×√×
重难探究•能力素养全提升
主题一有氧呼吸情境探究对于绝大多数生物来说,有氧呼吸是细胞呼吸的主要方式,下图是细胞内有氧呼吸的过程示意图,结合该图分析下面的问题。
1.仔细观察上图,分析线粒体与其功能相适应的结构特点有哪些。答案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多种与有氧呼吸有关的酶。2.结合图解,对有氧呼吸的三个阶段进行归纳,写出各阶段反应方程式。
方法突破1.有氧呼吸三个阶段的比较有氧呼吸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(C6H12O6)H2O+丙酮酸[H]+O2生成物丙酮酸+[H]CO2+[H]H2O产生ATP的数量少量少量大量与氧的关系不参与不参与参与
2.有氧呼吸过程中各元素的去向反应物中的葡萄糖、水、氧气分别在第一、二、三阶段被利用。产物中的二氧化碳和水分别在第二、三阶段形成。
【误区警示】细胞有氧呼吸过程中的易错点(1)有氧呼吸的反应式中箭头不能写成等号,能量不能写成ATP。(2)葡萄糖是有氧呼吸最常利用的物质,但不是唯一的物质。(3)[H]是一种十分简化的表示方式,实际上是氧化型辅酶Ⅰ(NAD+)转化成的还原型辅酶Ⅰ(NADH)。(4)有氧呼吸的三个阶段都需要不同的酶来催化。(5)原核生物没有线粒体,但是也可进行有氧呼吸,场所是细胞质基质和细胞质膜。(6)产生CO2的不只是有氧呼吸,无氧呼吸产生乙醇的过程中也有CO2的产生。(7)有氧呼吸过程中产生的水和反应物中的水,其来源和去向不同,所以不是同一分子的水。
探究应用1.下图表示的是有氧呼吸过程,A~F表示物质,①②③表示过程,下列有关叙述不正确的是()A.可表示水的是E和FB.表示O2和CO2的分别是D和BC.①②③过程都是在细胞内的线粒体中完成的D.①②③过程中,产生能量最多的过程是③C解析①②③过程中的②③在真核生物细胞内的线粒体中完成,①在细胞质基质中完成。
2.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→H2OB.葡萄糖→丙酮酸→O2C.葡萄糖→O2→H2OD.葡萄糖→丙酮酸→CO2D解析葡萄糖参与的有氧呼吸过程可分为三个阶段,第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸,同时产生[H]和少量的能量;第二阶段是丙酮酸和H2O彻底分解成CO2,同时产生[H]和少量的能量,第三阶段是第一阶段和第二阶段产生的[H]还原从空气中吸收进来的O2,生成H2O,同时产生了大量的能量。从葡萄糖氧化分解产生H2O和CO2的全过程可以看出,葡萄糖中18O的转移途径是葡萄糖→丙酮酸→CO2。
3.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D解析抑制丙酮酸分解,会使丙酮酸的消耗减少,A项错误;抑制葡萄糖分解,会使葡萄糖分解的产物丙酮酸减少,B项错误;抑制ATP的形成,会使ADP的消耗减少,C项错误;抑制[H]被氧化成水,会使O2的消耗减少,D项正确。
4.下图为某种生物细胞有氧呼吸的基本过程示意图。(1)阶段A进行的场所为。阶段A和阶段B都能够产生的物质①是。(2)在此三个阶段中产生大量ATP的是,此过程是在进行的。(3)若将一只小鼠放入含有18O2的密闭容器中,小鼠体内首先出现18O的化合物是图中的。
解析阶段A表示有氧呼吸第一阶段,发生在细胞质基质中,产生的物质①是[H];阶段B表示有氧呼吸第二阶段,发生在线粒体基质中;阶段C表示有氧呼吸第三阶段,发生在线粒体内膜上,产生的物质②是水,可以产生大量的ATP。氧气参与小鼠有氧呼吸第三阶段,与[H]结合生成水,因此若将一只小鼠放入含有18O2的密闭容器中,小鼠体内首先出现18O的化合物是图中的物质②,即H2O。答案(1)细胞质基质[H](2)阶段C线粒体内膜上(3)物质②
主题二无氧呼吸情境探究马拉松是一项考验运动员意志的运动,运动员在比赛后会产生强烈的肌肉酸痛的感觉;被水淹的农作物会出现烂根现象,最终导致植物死亡。这些情景都与细胞的无氧呼吸有关。请讨论并回答下列问题。1.所有生物无氧呼吸的产物都相同吗?说明理由。答案不同。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.无氧呼吸第一阶段和有氧呼吸第一阶段完全相同,也有[H]的产生,这部分[H]去向了哪里?答案参与了第二阶段还原丙酮酸生成乳酸或乙醇的过程。3.无氧呼吸是有机物不彻底的氧化分解的过程,释放的能量比有氧呼吸少,为什么?答案无氧呼吸中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或乙醇中。
4.酵母菌既能进行有氧呼吸,又能进行无氧呼吸,若发现酵母菌进行细胞呼吸时,释放的CO2比吸收的O2多,请分析出现上述现象的原因。答案由有氧呼吸和无氧呼吸反应方程式可知,如果酵母菌只进行有氧呼吸,释放的CO2与吸收的O2一样多,故此时酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸。5.剧烈运动过后肌肉的酸痛感是怎样造成的?答案肌肉酸痛感是剧烈运动时,氧气供应不足,肌肉细胞无氧呼吸产生的乳酸造成的。
方法突破1.过程:无氧呼吸第一阶段与有氧呼吸的第一阶段完全相同,第二阶段是丙酮酸在不同酶的催化作用下,分解成乙醇和二氧化碳,或者转化成乳酸。2.类型
无氧呼吸只在第一阶段产生少量ATP,第二阶段不产生ATP;无氧呼吸在进化上比有氧呼吸出现得早,因此多数能进行有氧呼吸的生物,一般也能进行无氧呼吸。①无氧呼吸产生乳酸还是乙醇和二氧化碳,与细胞内的酶有关,一种细胞的无氧呼吸产物只能是其中一种。②大多数植物、酵母菌无氧呼吸的产物为乙醇和二氧化碳;有些高等植物的某些器官如玉米胚、马铃薯块茎、甜菜块根等进行无氧呼吸时产生乳酸;高等动物、人及乳酸菌的无氧呼吸只产生乳酸。
3.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
(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)及线粒体(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乳酸或乙醇和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】对细胞呼吸的几点认识(1)相同呼吸底物、不同呼吸类型的细胞呼吸,其代谢产物不同的直接原因是催化反应的酶不同。(2)厌氧型生物不能进行有氧呼吸(如蛔虫、乳酸菌等),但许多需氧型生物的某些细胞,仍可保留在缺氧条件下进行无氧呼吸的能力,如人在剧烈运动时骨骼肌细胞可进行无氧呼吸。(3)动物细胞有氧呼吸的产物一定是水和二氧化碳,无氧呼吸的产物一定是乳酸。(4)植物细胞无氧呼吸的产物一般是乙醇和二氧化碳,但马铃薯的块茎、甜菜的块根和玉米的胚芽进行无氧呼吸的产物是乳酸。(5)兼性厌氧型的酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸的共同产物是CO2,有氧呼吸的特有产物是H2O,无氧呼吸的特有产物是乙醇。
探究应用1.人体剧烈运动时,肌肉细胞细胞呼吸的产物有()A.乙醇、二氧化碳、水、ATPB.水、二氧化碳、乳酸、乙醇C.二氧化碳、乙醇、ATPD.水、二氧化碳、乳酸、ATPD解析人体剧烈运动时,肌肉细胞消耗能量较多,既进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸,有氧呼吸的产物有水、二氧化碳和ATP,无氧呼吸的产物有乳酸和ATP,故肌肉细胞细胞呼吸的产物有水、二氧化碳、乳酸和ATP。
2.与有氧呼吸相比,下列关于无氧呼吸的说法,正确的是()A.只有在无氧条件下才能进行B.不彻底氧化分解,产物中可能有CO2C.有机物中的化学能转化ATP的效率高D.呼吸产物对生物自身生命活动有害B解析细胞在无氧或氧气不足时,均能进行无氧呼吸,A项错误;无氧呼吸时,有机物不能彻底氧化分解,产物可能是乳酸或乙醇和CO2,B项正确;无氧呼吸过程中,有机物中的化学能转化ATP的效率比有氧呼吸低,C项错误;无氧呼吸的产物对生物自身生命活动不一定有害,如乳酸菌无氧呼吸产生乳酸对自身生命活动无伤害,D项错误。
3.癌细胞即使在氧气供应充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP,这种现象称为“瓦博格效应”。下列说法错误的是()A.“瓦博格效应”导致癌细胞需要大量吸收葡萄糖B.癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量ATPC.癌细胞细胞呼吸过程中丙酮酸主要在细胞质基质中被利用D.消耗等量的葡萄糖,癌细胞细胞呼吸产生的NADH比正常细胞少B解析产生等量的ATP时,无氧呼吸消耗的葡萄糖比有氧呼吸消耗的多,A项正确;无氧呼吸的第二阶段丙酮酸转化为乳酸过程中不生成ATP,无氧呼吸生成ATP的过程仅发生在第一阶段,B项错误;无氧呼吸过程中丙酮酸被利用生成乳酸发生在细胞质基质中,C项正确;癌细胞主要进行无氧呼吸,其产生NADH的过程仅发生在第一阶段,因此消耗等量的葡萄糖,癌细胞细胞呼吸产生的NADH比正常细胞少,D项正确。
4.下图为生物体内细胞呼吸过程的图解,下列有关说法正确的是()A.图中①②③④过程中均能产生ATP和[H],消耗等量的丙酮酸,②过程产生的ATP最多B.①③④过程在细胞质基质中进行,②过程只能在线粒体中进行C.一个细胞内不可能同时进行③④过程D.不同生物体内产生1mol二氧化碳,消耗的氧气量相同C
解析图中①②③④过程中能产生ATP和[H]的只有①和②;原核生物无线粒体,其有氧呼吸在细胞质基质和细胞质膜上进行;有些生物进行无氧呼吸也能产生二氧化碳,有氧呼吸产生1mol二氧化碳,消耗1mol氧气,而无氧呼吸不消耗氧气。
本课结束
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