【名师一号】高考生物 第10讲 ATP的主要来源——细胞呼吸复习与学科能力课件.ppt

1 第10讲atp的主要来源 细胞呼吸 2 教材基础回扣一 细胞呼吸1 概念 有机物在细胞内经过一系列的 1 氧化分解 生成 2 二氧化碳或其他产物 释放出能量并生成 3 atp的过程 2 类型 有氧呼吸和无氧呼吸 3 二 有氧呼吸1 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 4 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 4 2 过程及场所第一阶段 1分子葡萄糖生成 5 2分子丙酮酸 并产生少量 6 h 场所是在 7 细胞质基质 第二阶段 8 丙酮酸和水彻底分解生成co2和 h 场所在 9 线粒体基质 第三阶段 h 与氧结合生成水 只有该阶段有氧参与 场所在 10 线粒体内膜上 5 3 能量 1mol葡萄糖彻底氧化分解共释放能量2870kj 有1161kj左右的能量储存在atp中 其余能量以热能形式散失掉了 4 反应式 6 三 无氧呼吸1 概念 细胞在无氧条件下 通过酶的催化作用 把糖类等有机物分解为 12 不彻底的氧化产物 同时产生少量能量的过程 7 2 过程及场所第一阶段 与有氧呼吸的第一阶段完全相同 第二阶段 丙酮酸在不同酶的催化作用下 分解成酒精和二氧化碳 或者转化为乳酸 场所 13 细胞质基质 3 能量 1mol葡萄糖不彻底分解释放196 65kj能量 有 14 61 08kj的能量储存在atp中 8 4 反应式 酒精发酵反应式 乳酸发酵反应式 9 四 细胞呼吸的实质意义1 实质 氧化分解有机物 释放能量 2 意义 为生物体的生命活动提供能量 为体内其他化合物合成提供原料 思考1 高等生物只是进行有氧呼吸吗 细菌无线粒体只进行无氧呼吸吗 提示 缺氧时高等生物也进行无氧呼吸 有的细菌也进行有氧呼吸 10 思考2 参与有氧呼吸的酶分布在哪里 提示 细胞质基质 线粒体基质和线粒体内膜 思考3 为什么无氧呼吸形成的atp少 提示 因为无氧呼吸有机物分解不彻底 储存的化学能还没有完全释放 所以形成的atp少 11 考点迁移互动考点1 探究酵母菌细胞呼吸的方式 的实验分析1 实验探究过程 12 13 14 15 2 实验中的关键步骤 1 将装置 甲 连通橡皮球 让空气间断而持续地依次通过3个锥形瓶 既保证o2的充分供应 又使进入a瓶的空气先经过naoh的锥形瓶 洗除空气中的co2 保证第三个锥形瓶的澄清石灰水变浑浊是由于酵母菌有氧呼吸产生co2所致 2 b瓶应封口放置一段时间后 待酵母菌将b瓶中的氧消耗完 再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶 确保是无氧呼吸产生的co2通入澄清的石灰水 16 例析1 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图 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 若为较强酸性时 btb溶液呈黄色 下列有关叙述合理的是 17 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co2的生成 仍需再补充其他装置c 温度偏高 导致发酵管内o2少 酵母菌繁殖速率减慢 不利于发酵d 为使发酵管中尽量少的含有o2 应先将葡萄糖液煮沸 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 18 解析 1号试管起对照作用 酵母菌产生的co2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 加石蜡油是为了达到隔绝空气的目的 答案 d 19 互动探究1 如图所示是验证呼吸作用产生二氧化碳的实验装置 在透明的容器b中放入湿润的种子 以下说法中正确的是 20 a 在光照条件下 澄清石灰水不会变浑浊b 种子不进行光合作用 检测到的二氧化碳是呼吸作用产生的c 在黑暗条件下 种子不进行呼吸作用d 光照条件下若澄清石灰水变浑浊 是因为光照下种子的光合作用旺盛 21 解析 用湿润的种子作实验材料 种子不能进行光合作用 但无论有光还是无光 种子都要进行呼吸作用 答案 b 22 考点2有氧呼吸和无氧呼吸的过程分析及比较1 有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解 23 特别提醒 产物co2中的两个氧原子 一个来自于丙酮酸 一个来自于底物中的h2o 用18o2参与呼吸作用 生成h218o后再用于参与呼吸作用的第二阶段 18o可从水中转移到co2中 24 2 有氧呼吸和无氧呼吸的比较 25 26 特别提醒 1 不同生物无氧呼吸的产物不同 其原因在于催化反应的酶不同 2 原核生物无线粒体 有些原核生物仍可进行有氧呼吸 在其细胞膜内侧附着有大量呼吸酶 3 微生物的无氧呼吸也称为发酵 但动植物的无氧呼吸不能称为发酵 27 例析2 1 2010 新课标全国理综 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 28 解析 本题考查有氧呼吸与无氧呼吸的过程以及脂肪与糖类氧化分解的特点 意在考查考生的比较辨别能力 无氧呼吸过程有机物分解不彻底 其产物为乳酸或酒精和二氧化碳 有氧呼吸产生的 h 在线粒体内膜上与氧结合生成水 无氧呼吸不需要o2的参与 该过程没有 h 的积累 相同质量的脂肪和糖原氧化分解时 脂肪释放的能量多 答案 d 29 方法技巧 据co2释放量和o2消耗量判断细胞呼吸状况在以c6h12o6为呼吸底物的情况下 co2释放量和o2的消耗量是判断细胞呼吸类型的重要依据 总结如下 1 无co2释放时 细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸 2 不消耗o2 但产生co2 细胞只进行产生酒精的无氧呼吸 3 当co2释放量等于o2消耗量时 细胞只进行有氧呼吸 30 4 当co2释放量大于o2消耗量时 细胞同时进行产生酒精的无氧呼吸和有氧呼吸两种方式 如酵母菌在不同的o2浓度下的细胞呼吸 此种情况下 判断哪种呼吸方式占优势 可如下分析 31 例析2 2 有一瓶混有酵母菌和葡萄糖的培养液 当通入不同浓度的氧气时 其产生的酒精和co2的量如图所示 两种细胞呼吸速率相等 在氧浓度为a时 a 酵母菌只进行无氧呼吸b 2 3的葡萄糖用于无氧呼吸c 1 3的葡萄糖用于无氧呼吸d 酵母菌停止发酵 32 解析 解答本题首先根据有氧呼吸和无氧呼吸的反应式 判断氧浓度为a时的无氧呼吸和有氧呼吸产生的co2量 进而判断呼吸类型及其分解葡萄糖的比例 酵母菌无氧呼吸产生酒精和co2的摩尔数之比是1 1 位于a点时酒精的产量是6mol co2的生成量也为6mol 图中实际co2的生成量为15mol 用co2的总生成量减去无氧呼吸产生co2的量 等于有氧呼吸产生co2的量 15mol 6mol 9mol 33 有氧呼吸每消耗1mol的葡萄糖产生6molco2 生成9molco2则消耗了1 5mol的葡萄糖 无氧呼吸每消耗1mol葡萄糖产生2molco2 生成6molco2则消耗了3mol的葡萄糖 因此 有氧呼吸与无氧呼吸共消耗了4 5mol葡萄糖 用于无氧呼吸的葡萄糖是3mol 占2 3 答案 b 34 互动探究2 1 如图表示呼吸作用过程中葡萄糖分解的两个途径 酶1 酶2和酶3依次分别存在于 a 线粒体 线粒体和细胞质基质b 线粒体 细胞质基质和线粒体c 细胞质基质 线粒体和细胞质基质d 细胞质基质 细胞质基质和线粒体 35 解析 酶1 酶2和酶3控制的过程分别是有氧呼吸的第一阶段 有氧呼吸第二 三阶段和无氧呼吸 这三个过程发生的场所依次是细胞质基质 线粒体和细胞质基质 答案 c 36 互动探究2 2 下图表示某植物的非绿色器官在氧浓度为a b c d时 co2释放量和o2吸收量的变化 呼吸底物均为葡萄糖 下列相关叙述正确的是 37 a 氧浓度为a时最适于贮藏该植物器官b 氧浓度为b时 无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的4倍c 氧浓度为c时 无氧呼吸最弱d 氧浓度为d时 co2产生的场所只有线粒体 38 解析 植物器官储藏应选择co2释放总量最少时对应的氧浓度 如图中氧浓度c a项错误 按有氧呼吸c6h12o6 6o2 6co2 氧浓度为b时有氧呼吸消耗的葡萄糖为1 2mol 无氧呼吸按c6h12o6 2co2 当释放co2量8 3 5mol时 消耗葡萄糖量为5 2mol 故氧浓度为b时 无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的5 2 1 2 5倍 b项错误 氧浓度为d时 co2释放总量与o2吸收量几乎相等 即此时几乎不进行无氧呼吸 c项错误 答案 d 39 考点3影响呼吸速率的因素及实践应用1 内部因素 遗传因素 决定酶的种类和数量 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 40 2 环境因素 1 温度 41 呼吸作用在最适温度 25 35 时最强 超过最适温度 呼吸酶的活性降低甚至变性失活 呼吸受抑制 低于最适温度 酶活性下降 呼吸受抑制 生产上常用这一原理在低温下贮存蔬菜 水果 在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降温 降低呼吸作用 减少有机物的消耗 提高产量 42 2 o2的浓度 43 在o2浓度为零时只进行无氧呼吸 浓度为10 以下 既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸 浓度为10 以上 只进行有氧呼吸 生产中常利用降低氧的浓度抑制呼吸作用 减少有机物消耗这一原理来延长蔬菜 水果保鲜时间 3 co2浓度从化学平衡的角度分析 co2浓度增加 呼吸速率下降 44 4 含水量 45 在一定范围内 细胞呼吸强度随含水量的增加而加强 随含水量的减少而减弱 在作物种子的储藏时 将种子风干 以减弱细胞呼吸 减少有机物的消耗 46 深化拓展 细胞呼吸原理的应用 1 选用 创可贴 透气的消毒纱布包扎伤口 为伤口创造透气的环境 抑制厌氧病原菌的繁殖 利于伤口愈合 伤口过深或被锈钉扎伤后 如不及时治疗 会导致破伤风芽孢杆菌进行无氧呼吸而大量繁殖 引发破伤风 2 生产各种酒 味精是利用酵母菌 谷氨酸棒状杆菌等的无氧呼吸或有氧呼吸 然后进一步加工形成的 47 3 作物栽培时要及时松土透气 利于根系的有氧呼吸 促进水和无机盐的吸收 促进土壤中硝化细菌活动 有利于nh3 转化 no 3 从而提高土壤肥力 稻田需定期排水 否则会因根部进行无氧呼吸产生大量酒精对细胞产生毒害作用 使根腐烂 4 提倡有氧运动的原因之一是不会因剧烈运动发生的无氧呼吸积累过多的乳酸而使肌肉酸胀无力 48 5 粮油种子的贮藏 必须降低含水量 使种子处于风干状态 使呼吸作用降到最低 以减少有机物的消耗 如果种子含水量过高 呼吸作用使贮藏的种子堆中的温度上升 从而进一步促进种子的呼吸 使种子品质变坏 49 6 在果实和蔬菜的保鲜中 常通过控制呼吸作用以降低它的代谢强度 达到保鲜的目的 例如 某些果实和蔬菜可放在低温下或降低空气中的氧含量及增加二氧化碳的浓度来减弱呼吸作用 使整个器官代谢水平降低 延缓老化 储存水果和储存粮食的区别种子和蔬菜 水果在储藏时都应在低温 低氧情况下 不同的是种子还应该干燥 而蔬菜和水果应保持一定湿度 7 大棚蔬菜进行温度控制 阴天和晚上适当降低温度 降低呼吸作用 减少有机物的消耗 50 例析3 如图某种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 51 1 图中曲线qr区段co2生成量急剧减少的主要原因是 2 点的生物学含义是无氧呼吸消失点 由纵轴 co2生成量和o2吸收量共同围成的面积所代表的生物学含义是 氧气浓度增加 无氧呼吸受抑制 p 氧浓度逐渐增大的过程中 无氧呼吸生成的co2总量 52 3 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 答案 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 如图所示 53 4 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 或 更多 或 更少 有氧呼吸消耗的葡萄糖量是无氧呼吸的 一样多 1 3 54 5 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 使有利于蔬菜的运输 试说明理由 降低氧浓度 减少有机物的消耗 r 此时有氧呼吸强度较低 同时又抑制了无氧呼吸 蔬菜中的有机物消耗最少 55 解析 本题以细胞呼吸的两种类型为核心命题点 考查了有氧呼吸 无氧呼吸随o2浓度变化的特点 综合考查了学生解读曲线 根据已知曲线画未知曲线的能力以及解决相关实际问题的能力 解题时应注意 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 56 互动探究3 下图表示植物的非绿色器官呼吸时 o2的吸收量和co2释放量的相互关系的叙述中正确的是 57 a 在a点无氧呼吸最弱b 在b点仍能产生少量的酒精和乳酸c 当a点在cd ca时 有氧呼吸比无氧呼吸释放的能量多d 不能在该图上作出无氧呼吸释放出co2的曲线 答案 c 58 解析 从图中可以看出 b点时o2的吸收量与co2释放量相等 这时完全进行有氧呼吸 无氧呼吸最弱 因此选项a和b是错误的 在a点 若cd ca 则co2释放量是o2吸收量的2倍 即无氧呼吸释放的co2量与有氧呼吸释放的co2量相等 根据无氧呼吸反应式c6h12o6 2c2h5oh 2co2 225 94kj和有氧呼吸反应式c6h12o6 6o2 6h2o 6co2 12h2o 2870kj可知 59 如果此时无氧呼吸和有氧呼吸释放的co2量都为6mol 那么无氧呼吸释放的能量为3 225 94kj 677 82kj 而有氧呼吸释放的能量为2870kj 即有氧呼吸释放的能量比无氧呼吸释放的能量多 因此选项c是正确的 由于该图上已经作出了总co2释放量和o2吸收量的曲线 而有氧呼吸释放的co2量与o2的吸收量相等 因此只要相减 就可以得出无氧呼吸释放的co2量 从而就可以作出无氧呼吸释放co2量的曲线 因此选项d是错误的 60 技巧热点探究对照实验的常用方法对照实验是一种特殊的对比实验 即设置两个或两个以上的实验组 通过对结果的比较分析 来探究某种因素与实验对象的关系 1 在实验设计时通过采用一定的对照方式以排除无关变量对实验结果的干扰 从而保证实验结果的准确性和说服力 常用方法是 61 1 空白对照 设置两组实验 一组给予该实验的自变量处理 另一组不作任何处理 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 3 条件对照 设置两组实验 除在实验所要研究的自变量方面 另设其它有必要的变量处理的对照组 例如甲状腺抑制剂的使用 62 4 相互对照 通常设置多组实验 这些组都给予自变量处理 只是在处理的量或程度方式有所差别 通过它们之间的相互比较来说明问题 在实验设计题中要根据实验所要达到的目的来确定实验组和对照组 63 2 不同对照类型中实验组和对照组的确定 1 空白对照实验中的判定被实验研究因素所处理的对象组称为实验组 未被实验研究因素处理的对象组为对照组 有时 依据是否处于正常状态下进行判断 通常将处于正常情况下的对象组称为对照组 64 2 自身对照实验中的判定自身对照实验是指对照组和实验组在同一研究对象上进行 是实验前后之间的对照 自身对照的关键是看实验处理前后现象变化的差异 其中实验处理前的对象状况为对照组 实验处理后的对象变化为实验组 65 3 相互对照实验中的判定相互对照实验是指不单设对照组 而是几个对象组之间的相互对照 一般表现出实验因素在量上的多少对实验结果的影响 其中每一组既是实验组又是其他组的对照组 66 4 条件对照实验中的判定条件对照实验是指虽给对照组施以某种实验处理 但不是所研究的实验因素 以突出实施的非实验研究因素与实验所研究因素的差异 从一个侧面衬托实验因素对实验结果所造成的影响 其中非实验研究因素所处理的对象组为对照组 67 典例 细胞内有氧呼吸第二阶段为丙酮酸的分解 其反应式为 为探究该反应发生的场所 某同学做了如下实验 步骤一 用某种物质处理新鲜肝脏 离心研磨后得到细胞质基质及线粒体基质 分装在标号为1 2的两支试管中 68 步骤二 步骤三 步骤四 取新配制的澄清石灰水 分别滴入两支试管内 取等量且少量的试管l和试管2中的溶液分别置于编号为a b的两支试管内 再取等量的丙酮酸及完全营养液分别加入a b两支试管内 69 预测实验现象及结论 现象 结论 现象 结论 现象 结论 a试管出现浑浊 b试管无现象 丙酮酸分解的场所是细胞质基质 a试管无现象 b试管出现浑浊 丙酮酸分解的场所是线粒体基质 a b两支试管都出现浑浊 丙酮酸的分解既发生在细胞质基质中 又发生在线粒体基质中 70 思维导析 探究丙酮酸的分解反应发生场所的实验的自变量是反应发生的场所 实验过程中要注意对无关变量的处理 本实验作为探究性实验 应注意对可能出现的实验现象的分析 从而得到相应的实验结果 71 应用 拓展生物呼吸作用的底物 有机物 种类及含量的差异 会导致呼吸作用释放的co2与吸收的o2比发生差异 这可用呼吸商表示 呼吸商 rq 呼吸作用释放的co2 呼吸作用吸收的o2 为了测定种子萌发时的呼吸商 现准备了3只锥形瓶 瓶塞 带刻度的玻璃管 发芽的小麦种子 10 的naoh溶液 nahco3 清水等 并组装成下面三套装置 72 其中甲实验装置设计如下 锥形瓶内放入一盛有10 的naoh溶液的小烧杯 杯中插入一根滤纸折叠条 瓶底放入一些蒸馏水浸泡过的滤纸圆片 再将经消毒并充分吸胀的小麦种子若干平铺在滤纸圆片上 加入适量蒸馏水 整个装置密封 并放置到20 恒温环境培养 73 1 小烧杯中插入一根滤纸折叠条的作用是 2 由于发芽小麦种子 已消毒 的呼吸作用 甲装置内的气体发生了变化 使得墨滴向右移动 显然瓶内气体减少了 减少的气体是 增大吸收co2的能力 氧气 74 3 甲装置内的气体变化还不足以求出发芽小麦的呼吸商 由此还要利用乙装置来测定发芽小麦呼吸作用过程中的某一种气体的变化 测定单位质量小麦种子呼吸时co2释放量与o2消耗量的比值 请将下面主要的方法步骤补充完整 用同质量的小麦种子在相同环境下进行与上述实验相同的操作 测出 再计算出co2释放量 在乙装置的烧杯里加入等量的清水 相同时间内密闭系统的气体体积净变化量 75 4 若甲装置测出的实验数据 墨滴移动量 为x 乙装置所测得的实验数据 墨滴移动量 为y 则呼吸商计算式为 如果呼吸商小于1时 说明 据此可判断出干重相同的油菜和小麦种子在萌发时有氧呼吸co2释放量与o2消耗量的比值为油菜种子 大 等 小 于小麦种子 x y x 呼吸底物中含脂肪 小 76 5 为了纠正环境因素引起的实验测量误差 必须另设丙装置进行校正 则应对丙装置作相应处理 锥形瓶中加入 小烧杯内加入 其他处理与实验组完全相同 同时记录相同时间内的读数变化 如果丙装置的墨滴在实验后向左移动量为z 则氧气实际消耗量应为 与实验组等量的死种子 与实验组等量的清水 x z 77 解析 1 小烧杯中有naoh溶液 其目的是用于吸收呼吸作用产生的co2 在小烧杯中插入一根滤纸折叠条 naoh溶液便会扩散到滤纸上 可增大吸收co2的能力 2 甲装置中发芽小麦种子呼吸作用时消耗氧气 并放出二氧化碳 其中co2被naoh溶液所吸收 使得锥形瓶中气压下降 导致墨滴向右移动 可见减少的气体为氧气的量 78 3 甲装置内的气体变化是氧气的消耗量 为了求出发芽小麦的呼吸商 还得测定发芽小麦呼吸作用过程中co2气体的变化量 因此可以根据甲装置及题干中所列的器材与试剂 启发设计出测定co2气体变化的装置乙 应当与装置甲的不同之处在于烧杯中的液体应用同体积的清水 既不吸收氧气 也不吸收二氧化碳 则容器内气体体积的减小代表消耗的氧气和释放二氧化碳体积的差值 从而可以计算出种子呼吸作用释放的co2量 79 4 由题意可知 装置甲测得的x为小麦呼吸作用所吸收的氧气量 装置乙测得的y为小麦种子呼吸作用所吸收的氧气量与放出的二氧化碳量的差值 则小麦种子呼吸作用放出的二氧化碳量 x y 那么据题干所提供呼吸商 rq 呼吸作用释放的co2 呼吸作用吸收o2 可得