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1、第 3 讲 ATP 的主要来源细胞呼吸引言：细胞的能量通货是 ATP。ATP 分子高能磷酸键中能量的主要来源是糖类等能源物 质（最常利用的是葡萄糖）在细胞内的氧化分解，即细胞呼吸，也称呼吸作用。1酵母菌在有氧和无氧的条件下都能进行细胞呼吸思考 1: 怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活？ 思考 2：怎样控制有氧和无氧的条件（自变量）？思考 3：怎样检测有无酒精和 CO2（因变量）产生？ 2酵母菌的有氧呼吸可以概括分为三个阶段，每个阶段都需酶催化思考 4：三个阶段所需的酶分别位于哪里？(细菌没有线粒体，能进行有氧呼吸吗？) 思考 5：葡萄糖、丙酮酸和氧气是否进入线粒体？思考 6：第二阶段脱下
2、的【H】都来自于丙酮酸吗？ 思考 7：如果没有 O2，第几阶段反应将无法进行？ 思考 8：这三个阶段的发生和 ATP 的生成有什么关系？ 思考 9：写出葡萄糖在细胞内有氧分解的总反应式。思考 10：葡萄糖在生物体外的燃烧与它在细胞内的有氧分解有什么异同？3酵母菌的无氧呼吸可以概括为两个阶段:第一阶段与有氧呼吸完全相同，产生丙酮酸和 H，并释放少量的能量用于合成 ATP;但在第二阶段中，丙酮酸分解很不彻底，只能产生少 量 CO2，大量能量被储存在产物中。而其他生物如乳酸菌和人体的骨骼肌细胞， 在无氧的条件下，丙酮酸和H则结合成储存大量能量的，连一点儿 CO2 也不生成。 由于丙酮酸在中分解不彻底
3、，这第二阶段便没有足够能量用来合成。思考 11：写出葡萄糖在细胞内无氧分解的总反应式。8比较：有氧呼吸和无氧呼吸思考 12：骨骼肌细胞保留了产能效率较低的无氧呼吸方式，有何意义？ 思考 13：总结影响细胞呼吸的环境因素主要有哪些？思考 14：用酵母菌酿酒过程中为什么要先通气、后密封？ 思考 15：保藏果蔬和种子的环境条件有何异同？为什么？思考 16：图中哪些过程属于有（无）氧呼吸？哪些过程能够在人 体（酵母菌）细胞内发生？例 1.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()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例 2.下图表示细
4、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，下列相关叙述正确是（多选）（）A1 和 3 都具有双层生物膜 B1 和 2 所含酶的种类不同 C2 和 3 分别都能产生大量 ATP D甲、乙分别代表丙酮酸、H例 3.某兴趣小组在室温下进行了酵母菌无氧呼吸的探究实验（如图）。 下列分析错误的是（）A滴管中冒出的气泡是反应产生 CO2 的结果B试管中加水的主要目的是制造无氧环境 C若试管中的水换成冷水，气泡释放速率下降 D被分解的葡萄糖中的能量一部分转移至 ATP，其余的存留在酒精中例 4.下列关于呼吸作用的叙述，正确的是（） A无氧呼吸的终产物是丙酮酸 B有氧呼
5、吸产生的H在线粒体基质中与氧结合生成水 C无氧呼吸不需要 O2 的参与，该过程最终有H的积累 D质量相同时，脂肪比糖原有氧氧化释放的能量多例 5在 a、b、c、d 条件下，测得某植物种子萌发时 CO2 和 O2 体积变化 的相对值如右表。若底物是葡萄糖，则下列叙述中正确的是（）A. a 条件下，呼吸产物除 CO2 外还有酒精和乳酸B. b 条件下，有氧呼吸消耗的葡萄糖比无氧呼吸多 C. c 条件下，无氧呼吸最弱D. d 条件下，产生的 CO2 全部来自线粒体CO2 释放量O2 吸收量a100b83c64d77例 6.（14 海南第 26 题）某豆科植物种子萌发过程中 CO2 释放 和 O2 吸
6、收速率的变化趋势如图所示。据图回答问题：（1）在 1224h 期间，呼吸速率逐渐增强，在此期间呼 吸作用的主要方式是呼吸，该呼吸方式在细胞中发 生的部位是，其产物是。（2）从第 12h 到胚根长出期间，萌发种子的干物质总量 会，主要原因是。（3）胚根长出后，萌发种子的呼吸速率明显升高。例 7为探究酵母菌的细胞呼吸，将酵母菌破碎并进行差速离心处理， 得到细胞质基质和线粒体，与酵母菌分别装入 A-F 试管中，加入不同的物质，进行了如下实 验（见下表）。试管编号细胞质基质线粒体酵母菌ABCDEF来加入的物质葡萄糖 丙酮酸 氧气-+-+-来-+-+-注：“+”表示加入了适量的相关物质，“-”表示未加入
7、相关物质（1）会产生 CO2 和 H2O 的试管有，会产生酒精的试管有，根据试管 的实验结果可判断出酵母菌进行无氧呼吸的场所。（均填试管编号）（2）有氧呼吸产生的H，经过一系列的化学反应，与氧结合形成水。2，4-二硝基苯 酚（DNP）对该氧化过程没有影响，但使该过程所释放的能量都以热的形式耗散，表明 DNP 使分布在的酶无法合成 ATP。若将 DNP 加入试管 E 中，葡萄糖的氧化分解 （“能”或“不能”）继续进行。第 3 讲ATP 的主要来源细胞呼吸思考 1: 怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活？ 提示：从营养、温度等培养条件方面保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活。 思考 2：怎样控
8、制有氧和无氧的条件（自变量）？ 答：控制有氧和无氧的条件的方法多种多样，课本设计方案只是其中之一。思考 3：怎样检测有无酒精和 CO2（因变量）产生？ 提示：橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与酒精发生反应，变成灰绿色。CO2 可使澄清的石灰水变浑浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。思考 4：三个阶段所需的酶分别位于哪里？(细菌没有线粒体，能进行有氧呼吸吗？) 答：三个阶段所需的酶分别位于细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。细菌没有线粒体，但好氧性细菌能进行有氧呼吸。思考 5：葡萄糖、丙酮酸和氧气是否进入线粒体？ 答：丙酮酸和氧气进入线粒体，葡萄糖不进入。 思考 6：第二阶段脱下的H都来
9、自于丙酮酸吗？答：第二阶段脱下的H一部分来自于丙酮酸，另一部分来自于水。思考 7：如果没有 O2，第几阶段反应将无法进行？答：如果没有 O2，第三阶段反应首先将无法进行，进而导致第二阶段也无法进行。 思考 8：这三个阶段的发生和 ATP 的生成有什么关系？ 答：这三个阶段的发生都能为 ATP 的生成提供所需的能量。思考 9：写出葡萄糖在细胞内有氧分解的总反应式。 答：1C6H12O6+6 H2O + 6 O26 CO2+12H2O。 由酶催化。思考 10：葡萄糖在生物体外的燃烧与它在细胞内的有氧分解有什么异同？ 答：葡萄糖在生物体外的燃烧与它在细胞内的有氧分解的共同点是：都彻底氧化分解为二氧化
10、碳和水，并释放出能量。不同点是：葡萄糖在细胞内的有氧分解（有氧呼吸）是在温 和的条件下进行的；有机物中的能量是经过一系列的化学反应逐步释放的；这些能量有相当 一部分储存在 ATP 中。思考 11：写出葡萄糖在细胞内无氧分解的总反应式。答：1C6H12O6 2CO2+2 C2H5OH（酒精）；1C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）。均由酶催化。 思考 12：骨骼肌细胞保留了产能效率较低的无氧呼吸方式，有何意义？ 答：在缺氧条件下补充骨骼肌能量的供应。思考 13：总结影响细胞呼吸的环境因素主要有哪些？ 答：影响细胞呼吸的环境因素主要有温度、氧气浓度、水分等。 思考 14：用酵母菌酿酒过程中为什么
11、要先通气、后密封？答：酵母菌酿酒过程中先通气有助于细胞有氧呼吸为大量繁殖提供充足的能量，后密封 是为无氧发酵产生酒精。思考 15：保藏果蔬和种子的环境条件有何异同？为什么？ 答：保藏果蔬和种子都需要环境温度低（一般为零上低温，防止冻害）、氧气浓度低以抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。区别是保藏果蔬需要一定的相对湿度，而储存种子需要 环境干燥。思考 16：图中哪些过程属于有（无）氧呼吸？哪些过程能够在人体（酵母菌）细胞内 发生？答：图中、属于无氧呼吸，属于有氧呼吸。能够在人体细胞内发生，能够在酵母菌细胞内发生。 例 1. D。例 2. BD。 1、2、3 分别代表细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜
12、。 1 和 3 都不具有双层生物膜。1 和 2 中发生的反应不同，根据酶的专一性，所含酶的 种类应该不同。2 产生少量 ATP，3 产生大量 ATP。甲、乙分别代表丙酮酸、H。例 3. D。被分解的葡萄糖中的能量一部分转移至 ATP，其余的除了存留 在酒精中以外，还有很多以热的形式散失。例 4. D。丙酮酸是无氧呼吸的中间产物。有氧呼吸产生的H在线粒 体内膜中与氧结合生成水。无氧呼吸不需要 O2 的参与，该过程最终没有H的积累。例 5D。a 条件下，无氧呼吸产物产生 CO2 的同时不会产生乳酸。b 条 件下：1C6H12O6+6 H2O +6 O26 CO2+12H2O；1C6H12O6 2
13、CO2+2 C2H5OH0.5332.58-3=5有氧呼吸消耗的葡萄糖为 0.5，比无氧呼吸消耗的葡萄糖 2.5 少。 c 条件下，CO2 释放 量大于 O2 吸收量，除有氧呼吸外，还发生了无氧呼吸。 d 条件下，CO2 释放量和 O2 吸收 量相等，完全进行有氧呼吸，因而产生的 CO2 全部来自线粒体（基质）。例 6.（1）无氧细胞质基质二氧化碳和酒精（2）减少在此期间只有呼吸作用消耗有机物，没有光合作用合成有机物（3）有氧【解析】在 1224h 期间，CO2 释放速率远高于 O2 吸收速率，故在此期间呼吸作用的主 要方式是无氧呼吸。无氧呼吸发生在细胞质基质，其产物除 CO2，还有酒精。例
14、7(1)C、EB、FB、D、F（2）线粒体内膜能【解析】（1）完整酵母菌在加入葡萄糖和氧气的情况（E 试管）下，会产生 CO2 和 H2O。 CO2 和 H2O 是丙酮酸进入线粒体后有氧分解产生的，因此线粒体获得丙酮酸和氧气（C 试管） 后也会产生 CO2 和 H2O。完整酵母菌在加入葡萄糖和无氧情况（F 试管）下，会产生酒精，该 过程是在细胞质基质中发生的，因此细胞质基质被给以葡萄糖和无氧条件（B 试管）也能产 生酒精。以 F 试管作为对照（确认酵母菌能进行无氧呼吸，才有判断无氧呼吸场所的问题）， 其他条件不变，将完整酵母菌分别替换成细胞质基质（B 试管）和线粒体（D 试管），可以 根据它们的实验结果判断酵母菌进行无氧呼吸的场所。（2）有氧呼吸产生的H，经过一系 列的化学反应，与氧结合形成水，发生在线粒体内膜。题目说 DNP 对该氧化过程没有影响， 故葡萄糖的氧化分解能继续进行，只是不能合成 ATP 罢了。