《细胞呼吸原理的应用》导学案3.doc

细胞呼吸原理的应用导学案情景点击 课程目标1阐明有氧呼吸和无氧呼吸的过程。2比较有氧呼吸和无氧呼吸的异同，学会运用对比的方法理解相关的生物学知识。3阐明呼吸作用的本质，了解细胞呼吸和细胞供能的关系。4说明细胞呼吸的原理和意义，了解其在生产和生活中的应用。自主预习1细胞呼吸产生能量(1)细胞呼吸的概念：主要是指糖类、脂质和蛋白质等有机物在活细胞内氧化分解为二氧化碳和水或分解为一些不彻底的氧化产物，且伴随着能量释放的过程。(2)细胞呼吸的类型：有氧呼吸和无氧呼吸。(3)细胞呼吸的特点：在温和的条件下有机物被酶催化而氧化分解，能量逐步释放出来，没有剧烈的发光、放热现象。(4)细胞呼吸的本质：氧化分解有机物释放能量。(5)细胞呼吸的意义：为生物体的生命活动提供能量；为体内其他化合物的合成提供原料。2细胞呼吸的过程(1)有氧呼吸概念：有氧呼吸是细胞呼吸的主要类型，是活细胞在氧气的参与下，彻底氧化分解有机物，产生二氧化碳和水，同时释放大量能量的过程。场所：细胞质基质和线粒体。过程：有氧呼吸的过程可概括为以下三个阶段：第一阶段：在细胞质基质中进行，1 mol葡萄糖分解形成2 mol丙酮酸，同时产生少量的H和少量的ATP。第二阶段：在线粒体基质中进行，丙酮酸进一步分解成CO2和H，同时产生少量的ATP，部分水也参与了反应。第三阶段：在线粒体内膜上进行，一系列反应产生的H在线粒体中和氧结合，在产生水的同时形成大量的ATP。总反应式：C6H12O66H2O6O26CO212H2O 能量。能量利用率：1_161/2 87040%。(2)无氧呼吸概念：活细胞无需氧的参与，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物氧化分解为C2H5OH和CO2或C3H6O3等物质，同时释放较少能量的过程。场所：细胞质基质。反应式：C6H12O62C2H5OH2CO2能量(少量)C6H12O62C3H6O3能量(少量)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场所细胞质基质和线粒体始终在细胞质基质条件需氧分子、酶不需要氧分子，需酶产物CO2、H2O酒精和CO2或乳酸能量大量少量相同点联系从葡萄糖分解为丙酮酸的阶段相同，以后阶段不同实质分解有机物，释放能量，合成ATP意义为生物体的各项生命活动提供能量思考储存久的苹果和梨吃起来有很浓的酒味，你知道是什么原因吗？提示：苹果内部细胞在缺氧的条件下进行无氧呼吸分解葡萄糖产生酒精，所以有酒味。(3)细胞呼吸的实质：分解有机物，释放能量，产生ATP。3细胞呼吸原理的应用(1)在农业生产上，要设法适当增强细胞呼吸，以促进作物的生长发育。(2)对粮食储藏和果蔬保鲜等来说，要设法降低细胞呼吸强度，尽可能减少有机物的消耗。思考储藏粮食、水果、蔬菜时采取的管理措施有哪些？提示：(1)向储藏器内充一定量N2、CO2。(2)粮食晒干后储藏(丧失自由水，降低代谢强度)。(3)控制储藏器内O2在较低浓度(细胞呼吸最微弱)。(4)低温。课堂互动知识点一 细胞呼吸过程1有氧呼吸(1)有氧呼吸的概念。活细胞在氧的参与下，彻底氧化分解有机物，产生二氧化碳和水，同时释放大量能量的过程。(2)有氧呼吸图解。说明：第一阶段：C6H12O62C3H4O3(丙酮酸)4H能量(少量)第二阶段：2C3H4O36H2O6CO220H能量(少量)第三阶段：24H6O212H2O能量(大量)(3)场所：细胞质基质(第一阶段)和线粒体(第二、三阶段)。主要场所为线粒体。线粒体的结构(如图)双层膜：外膜使线粒体与周围的细胞质基质分开；内膜上有许多与呼吸作用有关的酶；嵴：由内膜向内腔折叠形成，嵴使内膜的表面积大大增加，更有利于有氧呼吸的进行；基质：有少量的DNA和RNA，有许多与有氧呼吸有关的酶。(4)总反应式(箭头表示反应物中各元素的动向)。或简写成：C6H12O66O26CO26H2O能量(5)能量的产生与去向。1 mol葡萄糖共释放能量2 870 kJ，其中1 161 kJ能量储存于ATP中用于各项生命活动，其余能量以热能的形式散失(59.55%左右)。有氧呼吸的能量转换效率大约是40.45%，细胞中这种能量转换率是比较高的，因为人类发明的内燃机产生能量的效率只有15%25%。规律总结 有氧呼吸三个阶段的比较2无氧呼吸(1)概念：指活细胞无需氧参与，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物氧化分解为C2H5OH(乙醇)和CO2或C3H6O3(乳酸)等物质，同时释放较少能量的过程。(2)场所：细胞质基质。(3)过程：(以葡萄糖为底物)第一阶段：C6H12O62C3H4O3(丙酮酸)4H能量(少量)第二阶段：2C3H4O32C2H5OH2CO2或者2C3H4O32C3H6O3特别提醒 无氧呼吸第一阶段与有氧呼吸第一阶段完全相同。由于酶的不同决定了丙酮酸被还原的产物也是不同的：大多数植物、酵母菌、苹果的无氧呼吸的产物为酒精和二氧化碳；有些高等植物的某些器官在进行无氧呼吸时产生乳酸，如玉米胚、马铃薯块茎、甜菜块根等；而高等动物、人及乳酸菌的无氧呼吸只产生乳酸。(4)能量的产生与去向：无氧呼吸只在第一阶段释放出少量的能量，生成少量ATP，1 mol葡萄糖分解成酒精时，共释放能量225.9 kJ，其中61.08 kJ能量储存于ATP中用于各项生命活动，其余以热能形式散失(72.49%左右)；1 mol葡萄糖分解成乳酸时，共释放能量196.65 kJ，其中61.08 kJ能量储存于ATP中用于各项生命活动，其余以热能的形式散失(68.94%左右)。(5)总反应式。C6H12O62C2H5OH2CO2少量能量或C6H12O62C3H6O3少量能量【例1】 关于真核细胞呼吸的说法，正确的是()A无氧呼吸是不需氧的呼吸，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，无氧呼吸第一阶段的脱氢过程就是有机物被氧化的过程。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。若贮藏在完全无氧环境中，无氧呼吸将会加强，产生大量酒精，既消耗了大量有机物，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和线粒体内膜和基质中。答案：D反思领悟 有氧呼吸利用的呼吸底物主要是葡萄糖，其他有机物如氨基酸、脂肪等也可以作为呼吸底物。底物的脱氢被氧化，加氢被还原。有氧呼吸的场所，在真核生物中主要是线粒体，在原核生物细胞中，由于没有线粒体，有氧呼吸的主要场所是细胞膜和细胞质。同等质量的化合物，含C、H比例高的放能多，所消耗的氧气也多。比如，同质量的花生种子和玉米种子在萌发时，花生种子耗氧多。【例2】 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反应A B C D解析：有氧呼吸主要在线粒体中进行，无氧呼吸主要在细胞质基质中。有氧呼吸与无氧呼吸的第一阶段反应相同，所以都能生成丙酮酸，另外细胞呼吸反应都需要酶的催化，都能产生ATP。答案：B反思领悟 有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段完全相同。有氧呼吸过程中有机物及能量的利用率高，绝大多数生物在进化的过程中形成了以有氧呼吸为主的细胞呼吸方式，但仍保留无氧呼吸的酶系统以应付暂时缺氧的不利状态。【例3】 酵母菌发酵(无氧呼吸)产生二氧化碳n mol。在安静状态下，人消耗同样数量的葡萄糖可以产生的二氧化碳量是()A1/3n mol B3n molC6n mol D12n mol解析：酵母菌无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，产生n mol 二氧化碳，消耗的葡萄糖为n/2 mol。在安静状态下，人有氧呼吸消耗葡萄糖n/2 mol，产生的二氧化碳量是3n mol。答案：B反思领悟 掌握无氧呼吸和有氧呼吸的反应式是解决该类题型的规律：有氧呼吸总反应式：C6H12O66H2O6O212H2O6CO2大量能量；无氧呼吸总反应式：C6H12O62C2H5OH2CO2少量能量或C6H12O62C3H6O3少量能量。知识点二 影响细胞呼吸的因素1内部因素(遗传因素)(1)不同种类的植物细胞呼吸速率不同，如旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。(2)同一植物在不同的生长发育时期细胞呼吸速率不同，如幼苗期、开花期细胞呼吸速率较高，成熟期细胞呼吸速率较低。(3)同一植物的不同器官细胞呼吸速率不同，如生殖器官大于营养器官。2外部因素及应用外界因素图示原理应用温度细胞呼吸是由酶催化的一系列反应过程。在一定范围内，细胞呼吸随温度的升高而加快，但超过最适温度后，细胞呼吸将逐渐减弱，直至停止大棚蔬菜的种植，保持一定的昼夜温差，或阴天适当降温，有利于增产氧气在一定范围内有氧呼吸强度随氧气浓度升高而增大；氧气对无氧呼吸有抑制作用作物栽培中，采取中耕松土等措施防止板结，保证根细胞正常呼吸，以促进其对矿质元素的吸收、利用CO2从化学平衡角度分析，CO2浓度增大，呼吸速率下降在果蔬保存中，如增加CO2浓度，减弱细胞呼吸，降低其代谢强度，达到保鲜目的含水量在一定范围内，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作物种子的储藏，需风干，以减弱细胞呼吸，减少有机物的消耗规律总结 光合作用及呼吸作用在提高作物产量方面的主要应用途径措施与方法延长光照时间补充光照增大光合作用面积间作、合理密植提高光合作用效率控制适宜光强、适当提高二氧化碳的浓度(如通风、施有机肥)、合理施肥(供应适量的无机盐)提高净光合作用效率维持适当的昼夜温差(白天适当升温，晚上适当降温)【例4】 蔬菜和水果长时间储藏、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、低氧D高温、湿度适中、高氧解析：低温降低酶的活性，减少呼吸作用对有机物的消耗；湿度适中可减少蔬菜和水果水分的过分丢失，保持蔬菜和水果的品质；低氧可维持较低的有氧呼吸，提供最低限度的能量供给，同时防止无氧呼吸产生酒精，导致水果和蔬菜腐烂变质。答案：B反思领悟 贮存蔬菜和水果应该保持蔬菜和水果的品质不受影响，有机物的消耗最少，所以应该降低蔬菜和水果的呼吸作用对有机物的消耗，同时还不能让蔬菜和水果的呼吸作用产生酒精影响品质，所以提供的储藏条件是低温、湿度适中、低氧。水果的贮存需要的环境是低温、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，低湿环境是为了降低水果水分的蒸发。随堂练习1细胞呼吸发生在()A代谢旺盛的活细胞中 B所有活细胞中C高等动植物细胞中 D微生物细胞中解析：所有活细胞生命活动都需要能量，能量都由细胞呼吸提供。答案：B2有氧呼吸过程中产生ATP最多的阶段是()A葡萄糖分解成丙酮酸B丙酮酸分解成CO2和HC氢和氧结合生成水D丙酮酸转化为酒精和二氧化碳解析：有氧呼吸过程中产生ATP最多的阶段是第三阶段，即氢和氧结合生成水。答案：C3用黄豆生豆芽，1 kg黄豆可以生5 kg豆芽，在这一过程中，有机物含量的变化是()A变少 B变多C不变 D先变少，后变多解析：黄豆在萌发过程中，细胞呼吸十分强烈，有机物消耗明显，因此有机物会变少。黄豆芽是用黑布罩起来培养的，不让黄豆芽见光，所以在培养黄豆芽的过程中有机物是不可能增加的。黄豆芽质量的增加主要是大量吸水的缘故。答案：A4(科学家用含18O的葡萄糖来追踪有氧呼吸中的氧原子，发现其转移途径是()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解析：根据有氧呼吸的三个阶段的反应，第一阶段葡萄糖反应生成丙酮酸和还原性氢，所以氧原子的转移途径是葡萄糖丙酮酸，第二阶段的反应是丙酮酸结合水生成二氧化碳和还原性氢，所以氧原子的转移途径是丙酮酸二氧化碳。答案：D5下图是测定植物细胞呼吸的装置，请据下图回