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1、第3 3节 ATP的主要来源细胞呼吸 1.说出线粒体的结构和功能。 2.列表比较有氧呼吸和无氧呼吸的异同。 3.学会探究酵母菌细胞呼吸的方式。 4.能记住细胞呼吸的原理,并说出其在生产、生活中的应用。 一二三 一、细胞呼吸的概念 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。 一二三 二、细胞呼吸的方式 1.线粒体 线粒体具有两层膜,内膜向内腔折叠形成嵴,大大增加了其表面 积;线粒体内充满了液态的基质。线粒体的内膜上和基质中含有许 多种与有氧呼吸有关的酶。 2.有氧呼吸 (1)概念:指细胞在氧的参与下,通过多种酶的催化作用,把葡萄糖 等
2、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。有氧呼吸最常利用的物质是葡萄糖。 (2)场所:细胞质基质和线粒体。 一二三 (3)过程 (5)与有机物在生物体外燃烧的区别:在温和的条件下进行;有机 物中的能量是经过一系列的氧化还原反应逐步释放的;有相当一部 分能量储存在ATP中。 一二三 寒冬腊月,在我国的北方地区,人在室外呼出的气体呈白雾状,白 雾中有水和二氧化碳,那么产生二氧化碳的场所和生理过程是怎样 的? 提示:二氧化碳产生的场所是线粒体基质;生理过程是有氧呼吸。 一二三 3.无氧呼吸 (1)概念:指细胞在无氧的情况下,通过多种酶的催化作用,把葡萄 糖等有机物进行
3、不彻底的氧化分解,释放能量,生成ATP的过程。 (2)场所:细胞质基质。 (3)总反应式 酿酒业常用的菌种是酵母菌,发酵池往往封入一部分空气,为什 么这么做? 提示:酵母菌是兼性厌氧菌,有氧时进行有氧呼吸,大量繁殖获得 大量菌种,把氧气耗尽,然后进行无氧呼吸产生酒精。 一二三 4.发酵的概念 酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫发酵。产生酒精的叫 做酒精发酵;产生乳酸的叫做乳酸发酵。 发面前面块较硬,发面后面块变软,而且表面水汪汪的,蒸出来 的馒头松软可口,你知道是什么原因吗? 提示:发面用的是酵母菌。在和面时加入酵母菌,酵母菌进行细 胞呼吸,产生二氧化碳,使面块变软。面块表面由于氧气充足,酵
4、母 菌进行有氧呼吸产生水,所以面块表面水汪汪的。二氧化碳受热膨 胀使馒头体积增大,所以馒头又松又软。 一二三 三、细胞呼吸原理的应用 将生产生活中的实例与对应原理进行连线。 .有氧呼吸 .无氧呼吸 包扎伤口用透气的敷料 作物栽培时及时松土 粮食酿酒 稻田定期排水 锻炼时提倡慢跑 伤口较深要打破伤风抗毒血清 答案:; 一二三四 一、有氧呼吸 1.过程分析(三个阶段) 五 一二三四 2.各元素的转移途径 五 一二三四五 二、无氧呼吸的过程(以葡萄糖为底物) 1.第一阶段 2.第二阶段 无氧呼吸的第二阶段对不同生物来说产物不同,可分为下列两种 情况。 一二三四五 三、有氧呼吸与无氧呼吸的比较 一二三
5、四五 特别提醒(1)有氧呼吸过程中H2O既是反应物(第二阶段利用),又 是生成物(第三阶段生成),且生成的H2O中的氧全部来源于O2。 (2)有H2O生成一定是有氧呼吸,有CO2生成一定不是乳酸发酵。 (3)无氧呼吸只释放少量能量,其余的能量储存在分解不彻底的氧 化产物酒精或乳酸中。 (4)水稻等植物长期水淹后烂根的主要原因:无氧呼吸的产物酒精 对细胞有毒害作用。玉米种子烂胚的主要原因:无氧呼吸产生的乳 酸对细胞有毒害作用。 一二三四五 四、影响细胞呼吸的因素 影响细胞呼吸的外界因素有温度、氧气浓度、二氧化碳、含水 量等。 1.温度:细胞呼吸是由酶催化的一系列反应过程,因此细胞呼吸对 温度的变
6、化很敏感。 在一定范围内,细胞呼吸随温度的升高而增强,但超过最适温度 后,细胞呼吸将急剧减弱,直至停止,如右图。 一二三四五 2.氧气浓度:氧气会促进有氧呼吸,抑制无氧呼吸,在一定范围内, 呼吸强度随着氧气浓度的升高而增大,如下图。 特别提醒特别提醒(1)当植物细胞释放二氧化碳,吸收氧气量为零时,细胞 只进行无氧呼吸,产物是酒精和二氧化碳。 (2)当植物细胞释放的二氧化碳量大于吸收的氧气量时,细胞既进 行无氧呼吸,也进行有氧呼吸。产物是酒精、二氧化碳和水。 (3)当植物细胞释放的二氧化碳量与吸收的氧气量相等时,细胞只 进行有氧呼吸。 一二三四五 3.二氧化碳:对有氧呼吸有抑制作用。 4.水:在
7、一定范围内,细胞呼吸强度随含水量的升高而加强,随含 水量的减少而减弱。 一二三四五 五、细胞呼吸原理在实践中的应用 1.作物栽培中,采取中耕松土等措施可防止土壤板结,促进根细胞 正常呼吸及其对矿质元素的吸收、利用。 2.作物种子的储藏过程中,应采用低温、低氧和干燥条件,以减弱 细胞呼吸,减少有机物的消耗。 3.在果蔬保鲜中,应采用零上低温、低氧和适当湿度条件,控制细 胞呼吸,以降低其代谢强度,达到保鲜目的。 题型一题型二题型三 【例1】 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
8、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 解析:无氧呼吸的最终产物应该是乳酸或者是酒精和CO2。有氧 呼吸前两个阶段产生的H在线粒体内膜上与氧结合生成水。无氧 呼吸不需要氧气参与,也没有H的积累,H只在细胞质基质中参与 反应,产生了无氧呼吸的产物。质量相同的脂肪和糖原,脂肪含氢 的比例大,氧化释放的能量多。 答案:D 反思领悟反思领悟与糖类相比,脂肪含氢多,耗氧多,产能多,产水多。 题型一题型二题型三 【例2】 右上图表示随环境中O2体积分数的变化,某种植物的非 绿色器官吸收O2量和释放CO2量的变化。请据图回答下列问题。 (1)环境中O2的体积分数在010%之间时,该器官
9、的细胞呼吸方式 是 。 题型一题型二题型三 (2)该器官的CO2释放与O2的吸收两条曲线在P点相交后重合为 一条曲线,P点之后该器官的细胞呼吸方式是 ,进行此种 呼吸方式所用的反应物是 。 (3)当环境中O2的体积分数为4%5%时,该器官CO2释放量的相对 值为0.6,而O2吸收量的相对值为0.4。此时,无氧呼吸消耗葡萄糖的 相对值约相当于有氧呼吸的 倍。 题型一题型二题型三 解析:根据题图所示曲线,在O2的体积分数大于10%时,O2的吸收 量与CO2的释放量相等,说明该器官此时进行的是有氧呼吸,所用反 应物是葡萄糖,因为以葡萄糖为呼吸反应物时,根据有氧呼吸的反 应方程式,O2的吸收量和CO2
10、的释放量是相等的。在O2的体积分数 大于0且小于10%时,CO2的释放量大于O2的吸收量,说明有一部分 CO2是通过无氧呼吸释放出来的,所以在O2的体积分数大于0且小 于10%时无氧呼吸和有氧呼吸并存。在环境中O2的体积分数为 4%5%时,O2的吸收量相对值为0.4,通过有氧呼吸释放的CO2的相 对值也应为0.4,有氧呼吸分解1 mol葡萄糖释放6 mol CO2,所以通过 有氧呼吸消耗葡萄糖的相对值应为0.4/6。无氧呼吸释放的CO2的 相对值为0.6-0.4=0.2,按题意该非绿色器官无氧呼吸的产物是酒精 和CO2,分解1 mol葡萄糖释放2 mol CO2,所以通过无氧呼吸消耗的 葡萄糖
11、的相对值为0.2/2。由此可知,无氧呼吸消耗的葡萄糖约相当 于有氧呼吸的倍数=(0.2/2)(0.4/6)=1.5。 题型一题型二题型三 答案:(1)有氧呼吸和无氧呼吸 (2)有氧呼吸 葡萄糖 (3)1.5 题型一题型二题型三 反思领悟反思领悟实践中对细胞呼吸影响因素的利用 题型一题型二题型三 题型一题型二题型三 【例3】 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下表。若底物是葡萄糖,则下列叙述正确的是 ( ) A.a条件下,细胞呼吸的产物除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
12、的CO2全部来自线粒体 题型一题型二题型三 解析:种子只进行有氧呼吸时,O2吸收量与CO2释放量相等;只进 行无氧呼吸时不吸收O2但是释放CO2;有氧呼吸与无氧呼吸同时存 在时O2吸收量小于CO2释放量。由此可知a条件下种子只进行无氧 呼吸,植物无氧呼吸产物中有CO2,则另一种产物是酒精,不可能是 乳酸;b条件和c条件下种子既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸;d条件 下种子只进行有氧呼吸。 答案:D 反思领悟判断呼吸类型的方法:不吸收O2,释放CO2,只进行产酒 精的无氧呼吸;O2的吸收量小于CO2释放量,有氧呼吸与无氧呼吸同 时存在;O2的吸收量等于CO2的释放量,只进行有氧呼吸。 探究方法能力展
13、示 1.设计对照实验的常用方法 (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 组不做任何处理。例如,探究淀粉酶的催化作用实验中,设置加淀 粉酶的实验组和不加淀粉酶的空白对照组。 (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)相互对照:通常设置多组实验,这些实验组都给予自变量处理, 只是在处理的量或程度方式上有所差别,通过它们之间的相互比较 来说明问题。 探究方法能力展示 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
14、叙述,搞清实验要解 决什么问题,是验证性实验还是探究性实验,题干对实验方法是否 有所提示。 (2)明确实验的自变量、无关变量以及因变量是解题的关键。 (3)根据实验的自变量确定所采取的对照方式。 (4)选择合理的实验材料和用具,完成实验设计。 探究方法能力展示 下图表示的是测定保温桶内温度变化的实验装置。某研究小组 以该装置探究酵母菌在不同条件下呼吸作用的情况。 材料用具:保温桶(500 mL),温度计,活性干酵母,质量浓度为0.1 g/mL的葡萄糖溶液,棉花,液状石蜡。 实验假设:酵母菌在有氧条件下进行细胞呼吸比在无氧条件下进 行细胞呼吸释放的热量更多。 探究方法能力展示 (1)取A、B两装
15、置设计实验如下,请补充下表中内容。 (2)B装置葡萄糖溶液煮沸的主要目的是 ,这是控制 实验的 变量。 探究方法能力展示 (3)要测定B装置因细胞呼吸引起的温度变化量,还需要增加一个 装置C。请写出装置C的实验步骤。 (4)实验预期:在适宜条件下实验,30 min后记录实验结果,若装置A、 B、C温度大小关系是 (用“”表示),则假设成 立。 探究方法能力展示 解析:(1)本实验的自变量是氧气的有无,因变量是温度变化,其他 变量是无关变量(控制变量),对于无关变量要控制其等量且适宜。 (2)将葡萄糖溶液煮沸的目的是排除其中氧气的干扰。(3)本实验的 自变量是酵母菌的有无,因变量还是温度变化,因此除步骤二以外 与B组完全相同。(4)有氧呼吸产生的热量最多,而没有细胞呼吸的 C组几乎不产生热量。 答案:(1)不加入液状石蜡 加入10 g活性干酵母 (2)去除氧气 自 (3)加入240 mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液 不加入活性干酵 母 (4)ABC