人教版高一生物必修1同步课件：第5章-第3节共87张ppt.ppt

成才之路 生物 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 必修1 细胞的能量供应和利用 第五章 1 1 1集合的概念 第3节ATP的主要来源 细胞呼吸 第五章 1 1 1集合的概念 目标预览 1 探究酵母菌的细胞呼吸方式 认识有氧呼吸和无氧呼吸的条件及各自的产物 难点 2 分析比较有氧呼吸和无氧呼吸的过程 重点 3 掌握细胞呼吸原理的应用 情境导入 2009年 齐齐哈尔市遭受了历史罕见的旱 涝 风 虫和低温寡照等自然灾害 为了保证粮食收获后减少损失或不损失 市粮食局 农委联合在全市范围内开展了玉米 水稻等主要粮食品种的科学存储工作 帮助农民解决粮食收获 入院储存和降水提质过程中的技术难题 你知道长期贮藏农作物种子 蔬菜或水果的方法吗 一 问题探讨1 两者的共同点是 都是物质的氧化分解过程 都能产生二氧化碳等产物 并且都释放出能量 2 不能 否则 组成细胞的化合物会迅速而彻底地氧化分解 能量会迅速地全部释放出来 细胞的基本结构也就会遭到彻底的破坏 3 在无氧条件下 细胞能够通过无氧呼吸来释放能量 但是 无氧呼吸比有氧呼吸释放的能量要少很多 二 探究提示 重铬酸钾可以检测有无酒精存在 这一原理可以用来检测汽车司机是否喝了酒 具体做法是 让司机呼出的气体直接接触到载有用硫酸处理过的重铬酸钾或三氧化铬的硅胶 两者均为橙色 如果呼出的气体中含有酒精 重铬酸钾或三氧化铬就会变成灰绿色的硫酸铬 三 小字部分的问题有氧呼吸的能量转换效率大约是40 这些能量大约可以使2 3 1025个ADP转化为ATP 四 旁栏思考题提示 一般来说 如果无氧呼吸产生的乳酸或酒精过多 会对细胞产生毒害 酵母菌在无氧以及其他条件适合的情况下 随着发酵产物 如酒精 的增多 营养物质的减少以及pH发生变化等的影响 它的繁殖速率逐渐下降 死亡率逐渐上升 酒精发酵最终就会停止 其他的例子如用乳酸杆菌使牛奶发酵形成酸牛奶 最终情况也是这样 五 资料分析1 提示 参见本节参考资料 2 提示 胖人通过适量的运动 细胞呼吸的速率会加快 细胞内有机物的分解会增加 体重就会下降 应当将蔬菜和瓜果放入冰箱或地窖等冷凉的地方储藏 这样能够降低细胞呼吸的速率 减少细胞内有机物的损耗 一 细胞呼吸1 概念 1 物质变化 有机物氧化分解 生成 2 能量变化 释放能量并生成 2 探究酵母菌细胞呼吸的方式 1 酵母菌作为实验材料的原因 在 的条件下都能生存 属于 自主预习 二氧化碳或 ATP 其他产物 有氧和无氧 兼性厌氧菌 有氧呼吸和无氧呼吸 CO2 水 酒精 葡萄糖 二氧化碳和水 氧 多种酶 大量ATP 2 主要场所 线粒体 嵴 表面积 基质 酶 3 过程4 写出总反应式 细胞质基质 丙酮酸 H ATP 少量能量 线粒体基质 CO2 线粒体内膜 大量能量 5 判断对有氧呼吸特点描述的正误 1 必须在温和条件下进行 2 能量是逐步释放的 3 能量全部储存到ATP中 三 无氧呼吸1 发酵的概念酵母菌 乳酸菌等微生物的 也叫发酵 根据产物不同可分为 和 无氧呼吸 酒精发酵 乳酸发酵 2 两种方式 细胞质基质 H 丙酮酸 酒精 CO2 乳酸 2C2H5OH 2CO2 2C3H6O3 第一阶段 少量ATP 酒精或乳酸 1 线粒体是进行有氧呼吸的必需条件吗 若不是请举例说明 2 北方人做馒头时 利用酵母菌发面 发好的面团柔软而且表面水汪汪的 你知道为什么吗 提示 1 不是 蓝藻无线粒体可进行有氧呼吸 具有有氧呼吸酶是进行有氧呼吸的必需条件 2 酵母菌有氧呼吸产生的CO2 使面团充气而变软 有氧呼吸产生的水使面团表面有水 互动探究 1 实验原理 1 酵母菌是兼性厌氧菌 在有氧和无氧条件下均能生存 有氧呼吸产生H2O和CO2 无氧呼吸产生酒精和CO2 1 探究酵母菌的呼吸方式 要点归纳 2 探究过程提出问题 酵母菌使葡萄糖发酵产生酒精是在有氧还是无氧条件下 酵母菌在有氧和无氧条件下细胞呼吸的产物是什么 作出假设 针对上述问题 根据已有的知识和生活经验 如酵母菌可用于酿酒 发面等 作出合理的假设 特别提醒 1 通入A瓶的空气中不能含有CO2 以保证使第三个锥形瓶中的澄清石灰水变混浊是由酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致 2 B瓶应封口放置一段时间 待酵母菌将B瓶中的氧气消耗完 再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶 确保是酵母菌无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水中 酵母菌是兼性厌氧生物 是因为它既能进行有氧呼吸也能进行无氧呼吸 而人体中的某些细胞既能进行有氧呼吸也能短暂的进行无氧呼吸 但人只能是需氧型生物 所以生物异化作用类型的区分 不是以能否进行有氧 无氧呼吸为依据的 而是以在有氧或无氧的条件下能否正常生存为依据的 某生物实验小组为 探究酵母菌呼吸方式 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 典例导析 1 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 若进行了无氧呼吸 则产生的二氧化碳多于消耗的氧气 气体体积增大 液面上升 答案 C 酵母菌被广泛用于发酵 为研究酒精发酵的产物 某研究小组设计了如图所示的装置 1号 2号试管中均加入3mL蒸馏水和少许0 1 BTB溶液至蓝绿色 酸性较强时 BTB溶液变为黄色 下列有关评价合理的是 1 A 1号试管可以去除或将1号试管中BTB溶液换成澄清石灰水B 该装置无法检验二氧化碳的生成 仍需再补充其他装置C 温度偏高 导致发酵管内氧气少 酵母菌繁殖速度减慢 不利于发酵D 为使发酵管中尽量少含氧气 应先将有葡萄糖液煮沸 待冷却后加入鲜酵母 再加入少许石蜡油 使之浮于混合液表面 答案 D 解析 1号试管起对比作用 酵母菌产生的二氧化碳会使2号试管中的BTB溶液由蓝绿色变成黄色 无需其他补充装置 80 导致酵母菌死亡和发酵过程中酶变性失活 酵母菌在无氧条件下才发酵产生酒精 发酵前将葡萄糖溶液煮沸 会使氧气逸出 冷却后加酵母菌是防止高温杀死酵母菌 加石蜡油达到隔绝空气的目的 1 概括地说 有氧呼吸是指细胞在氧的参与下 通过多种酶的催化作用 把葡萄糖等有机物彻底氧化分解 产生二氧化碳和水 释放能量 生成许多ATP的过程 2 有氧呼吸 要点归纳 三个阶段可表示如下 特别提醒 这里的 H 是一种十分简化的表示方式 这一过程实际上是氧化型辅酶 转化成还原型辅酶 综合上述每氧化1mol葡萄糖 生成6mol的二氧化碳和12mol的水 同时生成38molATP 在细胞内 1mol的葡萄糖彻底氧化分解以后 释放出来的总能量是2870kJ 其中只有1161kJ转移至ATP的高能磷酸键上 能量转变效率只有40 左右 其余部分 1709kJ 的能量就以热能的形式散失掉了 有氧呼吸有如下特点 有氧呼吸需要氧气 氧气是氧化剂 将有机物氧化分解 有氧呼吸能将有机物彻底氧化分解 所谓的彻底氧化分解 是指把有机物分解为二氧化碳和水等无机物 释放大量的能量 由于有机物被分解成无机物 有机物分子化学键中储存的能量全部释放出来 所以释放大量的热量 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 典例导析 2 解析 葡萄糖的有氧呼吸过程分为三个阶段 第一阶段是葡萄糖在无氧参与的情况下分解成丙酮酸 糖酵解 同时产生 H 和少量ATP 第二阶段是丙酮酸分解成CO2 同时产生 H 和少量ATP 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氧 生成水 同时产生了大量的ATP 从C6H12O6被氧化分解产生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 二氧化碳 答案 D 葡萄糖在细胞质内分解至丙酮酸的过程中 下列叙述正确的是 A 在线粒体中进行无氧呼吸B 需在有氧条件下进行C 不产生CO2D 反应速度不受温度影响 答案 C 2 解析 葡萄糖在细胞质基质中分解成两分子丙酮酸和少量 H 及少量的能量 这一阶段也是无氧呼吸的第一阶段 因此不需氧的参与 3 无氧呼吸 要点归纳 3 无氧呼吸的全过程 可以概括地分为两个阶段 这两个阶段需要不同的酶催化 但都是在细胞质基质中进行的 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 无论是分解成酒精和二氧化碳或者是转化成乳酸 无氧呼吸都只在第一阶段释放出少量的能量 生成少量ATP 葡萄糖分子中的大部分能量则存留在酒精或乳酸中 1 无氧呼吸有如下特点 细胞的无氧呼吸是在缺氧的条件下进行的 以适应不利的环境条件 细胞的无氧呼吸过程中 把有机物不彻底氧化分解 形成不彻底氧化产物 所谓不彻底的氧化产物 是指有机物经过无氧呼吸分解后 仍然是一些小分子有机物 如酒精 乳酸等 释放能量少 因为这个过程没有氧气参与 只依靠细胞内的酶来分解有机物 形成的不彻底的氧化产物中仍储存着大量能量 所以无氧呼吸过程释放的能量很少 2 1mol葡萄糖在分解成乳酸以后 只释放出196 65kJ的能量 其中只有61 08kJ的能量储存在ATP中 近69 的能量都以热能的形式散失了 无氧呼吸过程不但释放的能量很少 而且产生的酒精等不彻底氧化产物对生物细胞有毒害作用 所以 一般陆生植物和动物细胞不能长期忍受无氧呼吸 3 除酵母菌外 还有许多种细菌和真菌能够进行无氧呼吸 此外 马铃薯块茎 苹果果实等植物器官的细胞以及动物骨骼肌的肌细胞等 除了能够进行有氧呼吸外 在缺氧条件下也能进行无氧呼吸 人红细胞无线粒体但能携带氧 红细胞所需能量的来源主要是利用 A 葡萄糖 进行有氧呼吸B 葡萄糖 进行无氧呼吸C 乳酸 进行有氧呼吸D 乳酸 进行无氧呼吸 典例导析 3 解析 红细胞尽管携带氧气 但由于本身不含有线粒体 不含进行有氧呼吸的酶 所以不能进行有氧呼吸 但红细胞含有无氧呼吸的酶 能够进行无氧呼吸 动物细胞无氧呼吸的原料是葡萄糖 产物是乳酸和能量 考查红细胞的能量来源 答案 B 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 答案 D 解析 本题考查细胞呼吸的相关知识 质量相同的脂肪和糖原相比 前者H的含量高一些 因此在氧化分解时所释放的能量也会更多 3 1 温度 通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸强度 与温度影响酶催化效率的曲线特征一致 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 4 影响细胞呼吸的环境因素及在生产中的应用 要点归纳 2 氧气浓度 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 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 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 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 4 应用 作物栽培中 采取中耕松土 防止土壤板结等措施 都是尽量使O2浓度位于E点之上 保证根细胞的正常呼吸 有利于肥料的吸收 生产中利用低氧 A点的浓度 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 CO2 增加CO2浓度对细胞呼吸有明显的抑制作用 4 水 水既是细胞呼吸的原料 也是产物 细胞呼吸过程必须在有水的环境中才能完成 一定范围内随水含量的增加细胞呼吸加强 应用 粮油种子在贮藏时 必须降低含水量 使种子呈风干状态 降低细胞呼吸强度 减少有机物消耗 同时防止微生物大量繁殖而使种子变质 细胞呼吸方式的判断方法 如果某生物产生CO2的量和消耗O2的量相等 则该生物只进行有氧呼吸 如果某生物不消耗O2 只产生CO2 则只进行无氧呼吸 如果某生物释放的CO2量比吸收的O2量多 则两种呼吸方式都进行 如果某生物无O2的吸收和CO2的释放 则该生物只进行无氧呼吸 产物为乳酸 或生物已死亡 如图表示某种植物的非绿色器官在不同氧气浓度下的氧气吸收量和无氧呼吸过程中二氧化碳的释放量 据图判断下列说法正确的是 典例导析 4 A 图中乙曲线在氧气浓度为b时无氧呼吸最强B 图中甲曲线表示在不同氧气浓度下无氧呼吸过程中二氧化碳的释放量C 氧气浓度为d时该器官的细胞既进行有氧呼吸 又进行无氧呼吸D 若甲代表的细胞呼吸方式在氧气浓度为b时消耗了Amol的葡萄糖 则乙代表的细胞呼吸方式在氧浓度为b时消耗的葡萄糖为A 2mol 解析 图中乙曲线表示有氧呼吸中O2吸收量 即CO2释放量 随氧气浓度的变化 图中甲曲线表示无氧呼吸CO2的释放量随氧气浓度的变化 当氧气浓度为b时 无氧呼吸和有氧呼吸释放的CO2量是相等的 有氧呼吸消耗的葡萄糖为无氧呼吸的1 3 当氧气浓度为d时无氧呼吸已经停止 只进行有氧呼吸 答案 B 雨水过多时 农作物发生烂根现象的原因是 A 土壤中缺乏氧气 根进行无氧呼吸产生酒精 对根细胞有毒害作用B 土壤中水分充足 微生物繁殖而引起烂根C 土壤中有毒物质溶解到水中 使根遭到毒害D 土壤因水涝温度低 使根受低温损害 答案 A 解析 雨水过多时 使得土壤中氧气缺乏 氧气缺乏 根系进行无氧呼吸产生的酒精对根有毒害作用 答案选A 4 1 1 细胞呼吸的过程图解 有氧呼吸与无氧呼吸的区别与联系 说明 1 图中忽略细胞与线粒体大小比例 2 有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段完全相同 从丙酮酸开始由于条件的不同 才分别沿着不同的途径形成不同的产物 2 有氧呼吸与无氧呼吸的比较 特别提醒 两者相比 有氧呼吸特有的产物为水 无氧呼吸产生乳酸还是酒精 与细胞内酶的种类有关 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 探究点探究实验中确定与控制实验变量的方法 酵母菌在不同条件下的呼吸作用 案例 如图表示的是测定保温桶内温度变化实验装置 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 500mL 温度计 活性干酵母 质量浓度为0 1g mL的葡萄糖溶液 棉花 石蜡油 实验假设 酵母菌在有氧条件下呼吸作用比无氧条件下呼吸作用放出热量更多 1 取A B两装置设计实验如下 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 3 要测定B装置因呼吸作用引起的温度变化量 还需要增加一个C装置 请写出C装置的实验步骤 4 实验预期 在适宜条件下实验 30分钟后记录实验结果 若装置A B C温度大小关系是 用 表示 则假设成立 标准答案 1 不加入石蜡油 加入10g活性干酵母 2 去除氧气自 3 加入240mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液 不加入活性干酵母 或加入10g无活性干酵母 4 A B C 方法警示 1 得分要点 1 必须体现 不加入石蜡油 必须体现 10g 活性 2 必须体现 去除氧气 必须是 自 3 必须体现 240mL 煮沸后冷却 必须体现 不加入活性干酵母 或 加入10g无活性干酵母 4 必须是 A B C 2 错因案例 1 错答成 加入石蜡油 铺满液面 错因 不能达到控制实验自变量O2的目的 错答成 加入10g无活性干酵母 错因 错误地将实验自变量理解为酵母菌 2 错答成 杀菌 或 去除气体 第二问错答成 无关 3