2017-2018学年高中生物_细胞的能量供应和利用第节ATP的主要来源__细胞呼吸第课时学案新人教版必修.docx

第2课时无氧呼吸、细胞呼吸的影响因素及其应用学习导航1.概述无氧呼吸的过程，并列表比较有氧呼吸和无氧呼吸的异同。2.联系日常生活中的实例，了解细胞呼吸原理的应用。重难点击有氧呼吸和无氧呼吸的异同。方式一马拉松运动全程距离26英里385码，合42.195公里，这是一项考验运动员意志品质的运动，运动员在比赛中会产生强烈的肌肉酸疼的感觉；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。无氧呼吸和有氧呼吸有什么不同？怎样利用细胞呼吸的原理来解决生产生活中的实际问题呢？方式二收获的农作物要进行较长时间的保存，什么条件下保存最合适呢？这就要用到细胞呼吸的原理。一、无氧呼吸1.条件：无氧条件下。2.场所：细胞质基质。3.过程：第一个阶段与有氧呼吸的第一个阶段完全相同，第二个阶段是丙酮酸在不同酶的催化作用下，分解成酒精和二氧化碳，或者转化成乳酸。4.类型(1)乳酸发酵：C6H12O62C3H6O3(乳酸)少量能量。(2)酒精发酵：C6H12O62C2H5OH(酒精)2CO2少量能量。5.概念无氧呼吸是指细胞在无氧条件下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解成不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程。知识归纳真核生物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条件需氧不需氧场所细胞质基质、线粒体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本质都是氧化分解有机物，释放能量，生成ATP供生命活动所需；第一阶段从葡萄糖到丙酮酸完全相同1.无氧呼吸第一阶段和有氧呼吸完全相同，也有H的产生，这部分H去向了哪里？答案参与了第二阶段乳酸或者酒精的生成。2.1mol葡萄糖分解成乳酸时，只释放出196.65kJ的能量，其中有61.08kJ的能量储存在ATP中，其余的能量以热能的形式散失。那么，1mol葡萄糖通过乳酸发酵可形成多少mol的ATP？其能量转换效率是多少？答案可形成2mol的ATP。其能量转换效率是31.06%。3.无氧呼吸是有机物不彻底的氧化分解，释放的能量比有氧呼吸少，为什么？答案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。4.剧烈运动过后的肌肉酸疼是怎样造成的？答案剧烈运动，氧气供应不足，肌肉细胞无氧呼吸产生了乳酸。1.有氧呼吸与无氧呼吸的相同点是()都在线粒体中进行都需要酶都需要氧都产生ATP都经过生成丙酮酸的过程A.B.C.D.答案D解析生物体内的化学反应都需要酶的催化；有氧呼吸与无氧呼吸的第一阶段都在细胞质基质中进行且都产生丙酮酸；有氧呼吸与无氧呼吸的实质相同，都是分解有机物，释放能量，形成ATP的过程。2.如图所示的图解表示真核细胞呼吸的部分过程，可以在细胞质基质中发生的是()A.B.C.D.答案B解析是有氧呼吸二、三阶段，发生在线粒体中。和表示两种类型的无氧呼吸，均发生在细胞质基质中。表示ATP的合成，可发生在细胞质基质中。知识拓展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的早，因此多数能进行有氧呼吸的生物，一般也能进行无氧呼吸。二、细胞呼吸的影响因素及其应用1.影响细胞呼吸的内部因素：酶的种类和数量(1)不同植物的呼吸速率不同：阴生植物的小于阳生植物的。(2)同一植物的不同器官呼吸速率不同：生殖器官的大于营养器官的。(3)同一植物的不同发育时期呼吸速率不同：幼苗期大于成熟期。2.影响细胞呼吸的外部因素及实践应用(1)温度通过影响酶的活性来影响细胞呼吸的速率。应用：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。(2)氧气浓度(植物非绿色器官)氧气是有氧呼吸必需的，在一定范围内，氧气浓度的增加有利于有氧呼吸。无氧呼吸不需要氧气，氧气抑制无氧呼吸。应用a.包扎伤口时，要选用透气的消毒纱布或者创可贴。b.控制通气情况，发酵生产各种酒、醋、味精等产品：利用酵母菌酿酒时，早期通气促进酵母菌有氧呼吸，利于菌种繁殖；后期密封促进酵母菌无氧呼吸，利于产生酒精。c.作物栽培中，采取中耕松土，保证根细胞的正常呼吸，有利于矿质元素的吸收。d.生产中利用低氧抑制细胞呼吸、减少对有机物的消耗来延长蔬菜、水果、粮食的保存时间。(3)二氧化碳：二氧化碳浓度增加，细胞呼吸的速率下降。下表是某植物非绿色器官(无氧呼吸产生酒精和二氧化碳)，随氧气浓度变化，无氧呼吸和有氧呼吸强度的变化，据表分析：氧气浓度(%)02.557.51012.5无氧呼吸释放的CO2量1073100有氧呼吸释放的CO2量(吸收的氧气量)0236810总CO2释放量109678101.O2浓度为零时，该器官的细胞呼吸方式是哪种？答案O2浓度为零时，只进行无氧呼吸。2.O2浓度在2.5%10%之间时和在10%以上时，该器官的细胞呼吸方式有什么不同？答案O2浓度在2.5%10%时，进行有氧呼吸和无氧呼吸；O2浓度在10%以上时，只进行有氧呼吸。3.O2浓度为5%时，有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2量相等，二者消耗的葡萄糖是不是也一样多？答案不是。根据有氧呼吸和无氧呼吸的方程式可以看出：有氧呼吸时，1C6H12O66CO2；无氧呼吸时，1C6H12O62CO2。所以当有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2量相等时，二者消耗的葡萄糖之比是13。知识整合根据吸收氧气和释放二氧化碳的量判断细胞呼吸的方式：当O2浓度为零时，只进行无氧呼吸；当吸收的氧气和释放的二氧化碳量相等时，只进行有氧呼吸；当吸收的氧气比释放的二氧化碳量少时，有氧呼吸和无氧呼吸同时进行。3.以下甲、乙两图都表示苹果组织细胞中CO2释放量和O2吸收量的变化。下列相关叙述不正确的是()A.甲图中氧浓度为a时的情况对应的是乙图中的A点B.甲图中氧浓度为b时的情况对应的是乙图中的CD段C.甲图的a、b、c、d四个浓度中c是最适合贮藏的氧浓度D.甲图中氧浓度为d时没有酒精产生答案B解析甲图中氧浓度为a时，细胞只释放CO2不吸收O2，说明细胞只进行无氧呼吸，对应乙图中的A点，A项正确；甲图中氧浓度为b时，CO2的释放量远远大于O2的吸收量，说明既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，且无氧呼吸强度大，应对应乙图中AC段之间，B项错误；贮藏植物器官应选择CO2产生量最少即细胞呼吸最弱时(甲图中的c点)的氧浓度，故C项正确；氧浓度为d时，CO2的释放量与O2的吸收量相等，细胞只进行有氧呼吸，因此没有酒精产生，D项正确。4.如图表示某植物非绿色器官在不同O2浓度下，O2的吸收量和CO2的释放量的变化情况，根据所提供的信息，以下判断正确的是()A.N点时，该器官O2的吸收量和CO2的释放量相等，说明其只进行有氧呼吸B.M点是贮藏该器官的最适O2浓度，此时无氧呼吸的强度最低C.该器官呼吸作用过程中有非糖物质氧化分解D.L点时，该器官产生CO2的场所是细胞中的线粒体基质答案C解析N点之后，O2的吸收量与CO2的释放量不等，说明该植物非绿色器官呼吸作用过程中还有非糖物质的氧化分解，C项正确；由于有非糖物质参与氧化分解，故O2的吸收量与CO2的释放量相等不能说明该器官只进行有氧呼吸，A项错误；M点细胞的总呼吸强度最低，但无氧呼吸强度并不是最低的，B项错误；L点时，细胞只进行无氧呼吸，产生CO2的场所是细胞质基质，D项错误。知识拓展葡萄糖不是细胞呼吸的唯一底物，脂肪等物质也可以作为呼吸底物进行有氧呼吸，由于脂肪和糖类相比含氢多，含氧少，因此以脂肪作为呼吸底物进行有氧呼吸时，消耗的氧气要比放出的二氧化碳多。1.与无氧呼吸比较，细胞有氧呼吸特有的代谢产物是()A.丙酮酸B.ATPC.CO2D.H2O答案D解析有氧呼吸的产物是CO2和H2O；无氧呼吸的产物是酒精和CO2或乳酸，但都有ATP形成。2.水稻种子萌发时，如果长时间缺氧，就会引起烂芽，主要是由于()A.能量不足B.酒精中毒C.乳酸中毒D.CO2中毒答案B解析水稻种子萌发时，如果长时间缺氧，进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，不产生乳酸，酒精含量过多对细胞有毒害作用，引起烂芽。3.不同种类的生物在不同的条件下呼吸作用的方式不同。下列对生物细胞呼吸作用方式的判断错误的是()A.若只释放CO2，不消耗O2，则细胞只进行无氧呼吸B.若CO2的释放量多于O2的吸收量，则细胞既进行有氧呼吸也进行无氧呼吸C.若CO2的释放量等于O2的吸收量，则细胞只进行有氧呼吸D.若既不吸收O2也不释放CO2，则说明该细胞已经死亡答案D解析对于动物细胞或乳酸菌，无氧呼吸的产物为乳酸，此时细胞既不吸收O2也不释放CO2。4.蔬菜和水果长时间贮藏、保鲜所需要的条件应为()A.低温、干燥、低氧B.低温、湿度适中、低氧C.高温、干燥、高氧D.高温、湿度适中、高氧答案B解析蔬菜和水果贮藏过程中，应创造条件尽量降低呼吸作用强度，以减少有机物的消耗，而低温和低氧的条件下呼吸作用强度较弱；保持一定的湿度是为了减少其水分散失，起到保鲜作用。5.生物体内葡萄糖分解代谢过程的图解如下，请据图回答下列问题：(1)反应中，可在人体细胞中进行的是_。(2)粮食贮藏过程中，有时会发生粮堆湿度增大的现象，这是因为_。(3)在微生物体内丙酮酸可以转化为酮戊二酸，该酸在酶的催化下可以转化为谷氨酸，当谷氨酸增多并与酶结合时，可导致谷氨酸合成减少，其原因是_。答案(1)(2)呼吸作用产生了水(3)酶的活性受到抑制解析(1)根据图示信息分析：是呼吸作用的第一阶段，在细胞质基质中进行；是有氧呼吸的第二阶段和第三阶段，在线粒体内完成；是无氧呼吸中的酒精发酵，在人体细胞中没有此反应发生；是无氧呼吸中产生乳酸的过程，在细胞质基质中进行，当人体剧烈运动时，在局部细胞中会发生此反应，以满足人体细胞对能量的需求。所以可在人体细胞内进行的是、和。(2)粮食贮藏过程中有时会发生粮堆湿度增大的现象，这是由于呼吸作用过程中有水的产生。(3)代谢过程中产生的物质与酶结合，使酶的结构发生变化，抑制酶的活性，所以导致谷氨酸合成减少。课时作业学考达标1.马铃薯块茎进行无氧呼吸时只能释放少量能量，其他能量()A.储藏在葡萄糖中B.存留于酒精中C.存留于乳酸中D.以热能形式散失答案C解析与有氧呼吸相比，无氧呼吸过程释放的能量少，因为无氧呼吸过程中，有机物分解不彻底，大部分能量还存留在呼吸产物中；马铃薯块茎无氧呼吸的产物是乳酸。2.关于真核细胞呼吸的说法，正确的是()A.无氧呼吸是不需要氧的呼吸，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、线粒体基质中答案D解析无氧呼吸是在缺氧环境中有机物氧化分解的过程，无氧呼吸第一阶段葡萄糖的脱氢过程就是有机物被氧化分解的过程；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；若贮藏在完全无氧的环境中，无氧呼吸将会加强，产生大量酒精，既大量消耗了有机物，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、线粒体内膜和线粒体基质中。3.酵母菌既能进行有氧呼吸，又能进行无氧呼吸，如果两种呼吸方式都是分解C6H12O6，则产生等量的CO2时，有氧呼吸与无氧呼吸所消耗的C6H12O6之比为 ()A.12B.21C.13D.31答案C解析有氧呼吸时，1分子C6H12O6彻底分解能产生6分子CO2，而无氧呼吸产生酒精时，1分子C6H12O6因分解不彻底，只能产生2分子CO2。因此要产生等量的CO2，则两者所消耗的C6H12O6之比为13。4.在马拉松长跑中，运动员骨骼肌纤维所消耗的能量主要来自()A.葡萄糖的有氧分解B.丙酮酸的水解C.葡萄糖的无氧分解D.脂肪酸的氧化答案A解析马拉松长跑中需消耗大量的能量，但主要的能量来自葡萄糖的有氧分解，部分来自无氧呼吸和其他途径。5.图示为测量动物呼吸的实验装置，图中a为红墨水珠，b中装有KOH溶液。此装置可测量动物()A.放出的CO2量B.放出的O2量C.吸收的CO2量D.吸收的O2量答案D解析动物呼吸吸收O2，产生CO2，由于CO2被KOH溶液吸收，故该装置测量的是瓶中O2的减少量。6.关于细胞呼吸的叙述，正确的是()A.水稻根部主要进行无氧呼吸，所以能长期适应缺氧环境B.荔枝在无O2、干燥、零下低温的环境中，可延长保鲜时间C.马拉松运动时，运动员主要是从无氧呼吸中获得能量D.高等生物保留无氧呼吸的能力，有利于对不良环境的适应答案D解析水稻根细胞主要进行有氧呼吸，若长期进行无氧呼吸，则产生的酒精对根细胞有毒害作用，所以A项不正确；荔枝在低氧、湿度适中、零上低温的环境中，可延长保鲜时间，所以B项不正确；马拉松运动时，运动员主要是从有氧呼吸中获得能量，无氧呼吸产生的能量很少，所以C项不正确；高等生物保留无氧呼吸的能力，有利于对不良环境的适应，所以D项正确。高考提能7.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答案D解析酵母菌无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，此过程受温度影响，试管中加水是为了创造无氧环境，A、B、C正确。被分解的葡萄糖中的能量一部分转移到ATP中，一部分以热能的形式散失，还有一些存留在酒精中，D错误。8.有多瓶(条件一致)酵母菌、葡萄糖悬液，分别通入不同浓度的O2时，其产生的酒精和CO2的量如图所示。据图可以得出的结论是()A.氧浓度为a时，酵母菌只进行无氧呼吸B.当氧浓度为c时，2/5的葡萄糖用于酒精发酵C.当氧浓度为d时，酵母菌细胞内有ATP积累D.不同氧浓度下，细胞中ATP的生成速率相同答案A解析氧浓度为a时，酵母菌呼吸产生二氧化碳的量等于酒精产生量，故酵母菌细胞只进行无氧呼吸，A正确；氧浓度为c时，无氧呼吸产生酒精和二氧化碳的量均为6，有氧呼吸产生二氧化碳的量为1569，故无氧呼吸消耗葡萄糖的量为3，有氧呼吸消耗葡萄糖的量为1.5，用于酒精发酵的葡萄糖的量占，B错误；氧浓度为d时，酵母菌细胞不产生酒精，说明酵母菌细胞只进行有氧呼吸，ATP含量较低，可保持动态平衡，不会大量积累，C错误；不同氧浓度下，细胞呼吸类型及细胞呼吸强度不同，故细胞中ATP的生成速率不同，D错误。9.向一密闭容器中加入葡萄糖溶液和酵母菌，1小时后测得该容器中O2减少24mL，CO2增加36mL，则在这1小时内酒精发酵所消耗的葡萄糖量是有氧呼吸的()A.倍B.倍C.2倍D.倍答案D解析由反应式可知，有氧呼吸每消耗1molO2同时生成1molCO2，由于在相同状况下，气体的体积比等于物质的量之比，结合题意“1小时后测得该容器中O2减少24mL”，说明有氧呼吸产生24mLCO2，则无氧呼吸产生的CO2为362412 (mL)，则在这1小时内酒精发酵所消耗的葡萄糖量是有氧呼吸的倍。10.如图表示某高等植物的非绿色器官的细胞呼吸与氧浓度的关系，下列叙述不正确的是()A.氧浓度为a时，是植物种子储存的最佳氧气浓度B.氧浓度为b时，该器官只进行有氧呼吸C.如果是人体，则该图中的曲线、不存在D.曲线细胞呼吸发生的场所是线粒体和细胞质基质答案A解析分析题图可知，是无氧呼吸释放的二氧化碳量，表示细胞总呼吸量，表示有氧呼吸释放的二氧化碳量。二氧化碳释放量最低时，细胞呼吸最弱，消耗的有机物最少，最适于储藏植物种子，而氧气浓度为a时，二氧化碳释放量不是最低，A错误。当氧气浓度为b时，无氧呼吸完全被抑制，该器官只进行有氧呼吸，B正确；如果是人体，则该图中的曲线、不存在，C正确；曲线是有氧呼吸，发生的场所是细胞质基质和线粒体，D正确。11.如图表示某植物的非绿色器官在不同的氧浓度下O2吸收量和CO2生成量的变化，请据图回答下面的问题：(1)图中曲线QR区段CO2生成量急剧减少的主要原因是_。(2)在原图中绘出无氧呼吸产生的CO2随氧气浓度变化而变化的曲线。(3)若图中的AB段与BC段的距离等长，说明此时有氧呼吸释放的CO2与无氧呼吸释放的CO2相比_(填“一样多”“更多”或“更少”)，有氧呼吸消耗的葡萄糖量是无氧呼吸的_倍。(4)在长途运输新鲜蔬菜时，常常向塑料袋中充入氮气，目的是_。你认为氧浓度应调节到_点的对应浓度，更有利于蔬菜的运输。答案(1)氧气浓度增加，无氧呼吸受到抑制，而有氧呼吸很弱(2)如图(点线)所示(所绘曲线应能表现下降趋势，并经过Q、B以及P点在x轴上的投影点)(3)一样多(4)降低呼吸强度，减少有机物的消耗R解析Q点只进行无氧呼吸，P点只进行有氧呼吸，B点有氧呼吸、无氧呼吸释放的CO2量相等，R点释放的CO2量最少，此时有利于蔬菜运输。12.科研人员探究了不同温度(25和0.5)条件下密闭容器内蓝莓果实的CO2生成速率的变化，结果见图1和图2。(1)由图可知，与25相比，0.5条件下果实的CO2生成速率较低，主要原因是_；随着果实储存时间的增加，密闭容器内的_浓度越来越高，抑制了果实的细胞呼吸。该实验还可以通过检测_浓度的变化来计算呼吸速率。(2)某同学拟验证上述实验结果，设计如下方案：称取两等份同一品种的蓝莓果实，分别装入甲、乙两个容积相同的瓶内，然后密封。将甲、乙瓶分别置于25和0.5条件下储存，每隔一段时间测定各瓶中的CO2浓度。记录实验数据并计算CO2生成速率。为使实验结果更可靠，请给出两条建议，以完善上述实验方案(不考虑温度因素)。a._；b._。答案(1)低温降低了细胞呼吸相关酶的活性CO2O2(2)a.选取的果实成熟度应一致b.每个温度条件下至少有3个平行重复实验解析(1)由图可知，与25相比，0.5条件下的CO2生成速率较低，主要原因是温度较低，导致酶的活性较低，呼吸速率较慢，所以其主要原因是：低温降低了细胞呼吸相关酶的活性；随着果实储存时间的增加，密闭容器内的CO2浓度越来越高，抑制了果实的细胞呼吸，该实验还可以通过检测O2浓度变化来计算呼吸速率。(2)根据单一变量原则，控制唯一变量而排除其他无关变量的干扰从而验证唯一变量的作用，所以，选取的果实成熟度也应一致；根据可重复性原则，同一处理在实验中出现的次数称为重复。重复的作用有二，一是降低实验误差，扩大实验的代表性；二是估计实验误差的大小，判断实验的可靠程度，所以，每个温度条件下至少有3个平行重复实验。13.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AF试管中，加入不同的物质，进行了如下实验(见下表)。试管编号加入的物质细胞质基质线粒体酵母菌ABCDEF葡萄糖丙酮酸氧气注：“”表示加入了适量的相关物质，“”表示未加入相关物质(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_(填“能”或“不能”)继续进行。答案(1)C、EB、FB、D、F(2)线粒体内膜能解析(1)A试管中