5.3细胞呼吸的原理和应用导学案高一上学期生物人教版必修1

高一生物学案5.3细胞呼吸的原理和应用课前案一：细胞呼吸的概念及类型1.概念：_____________________________________________________________________________2.实质：_____________________________________________________________________________3.类型：根据是否需要＿＿＿的参与，细胞呼吸分为＿＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿。二：探究酵母菌细胞呼吸的方式1、实验材料选酵母菌的原因：酵母菌在＿＿＿和＿＿＿条件下都能生存，是一种＿＿＿＿＿菌。2、实验原理：酵母菌进行有氧呼吸产生＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；酵母菌进行无氧呼吸产生＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。3．本实验的自变量是什么？怎样控制自变量的？＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿4．怎样鉴定有无CO2产生？如何比较CO2产生的多少？怎样鉴定有无酒精产生？＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿实验结论：酵母菌在＿＿＿＿和＿＿＿＿条件下都能进行＿＿＿＿＿＿。在有氧的条件下，＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；在无氧的条件下，＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。6注意事项：实验装置甲中，左瓶中加入NaOH的目的是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿B瓶应封口放置一段时间后再连盛有澄清石灰水的锥形瓶，原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿第一阶段第二阶段第三阶段场所反应物生成物释放能量三：有氧呼吸概念:＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿场所：细胞质基质和＿＿＿＿＿＿＿填写右图各部分名称①＿＿＿＿＿＿＿②＿＿＿＿＿＿＿③＿＿＿＿＿＿④＿＿＿＿＿＿＿过程特别注意：5.在有氧呼吸过程中产生[H]的阶段是＿＿＿＿＿＿＿，[H]的作用是＿＿＿＿＿＿＿＿＿，产生CO2的阶段是＿＿＿＿＿，产生水的阶段是＿＿＿＿＿，水参与的阶段是＿＿＿＿＿，能释放大量能量的阶段是＿＿＿＿＿＿＿＿，在线粒体内进行的阶段是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。线粒体能否利用葡萄糖？＿＿＿＿；丙酮酸进入线粒体的条件是＿＿＿＿＿＿＿＿＿。6.有氧呼吸反应式（用箭头标出氧气的去向）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿7.有氧呼吸中能量的利用1mol葡萄糖彻底氧化分解释放2870kJ的能量，其中有＿＿＿左右的能量储存在＿＿＿＿中，其余的能量则是以＿＿＿＿的形式散失掉了。这些能量大概能使多少个ADP转化为ATP？＿＿＿四：无氧呼吸过程：第一阶段，＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿第二阶段，＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿2.反应式＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿3.无氧呼吸产生乳酸的生物有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿无氧呼吸产生酒精和二氧化碳的生物有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿4.无氧呼吸中的能量利用无氧呼吸分解有机物不彻底，释放的能量很少，还有大量的能量储存在氧化产物＿＿＿或＿＿＿中。1mol葡萄糖分解成乳酸后，只释放的能量，转移到ATP的能量中只有6。5.总结无氧呼吸的概念＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿五：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场所分解程度产物能量释放相同点反应条件本质过程意义课中案目标导航：1通过探究酵母菌的细胞呼吸方式，说出细胞呼吸的类型2线粒体适于进行有氧呼吸的结构，说明有氧呼吸过程中物质和能量的变化3比较有氧呼吸和无氧呼吸的异同，阐明细胞呼吸的实质4探讨细胞呼吸原理在生产和生活中的应用问题导引：1细胞呼吸的概念？实质？细胞呼吸的类型？2酵母菌的代谢类型？生物类型？呼吸类型？酵母菌呼吸产物中二氧化碳和酒精的检测方法？3用语言描述探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置？该试验中葡萄糖溶液如何处理？为什么要向4A瓶通入经NaOH处理的空气？为什么B瓶应封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶？该实验的实验现象？实验结论？5有氧呼吸的概念？场所？三个阶段发生的场所、反应物、生成物、释放能量多少总分应式、能量的去向分别是什么？6无氧呼吸的概念？场所？两个阶段发生的场所、反应物、生成物、释放能量多少总分应式、能量的去向分别是什么？7有氧呼吸和无氧呼吸的相同点和不同点分别是什么？8影响细胞呼吸的因素及应用分别是什么？9根据反应物和产物、反应场所、物质的量比及液滴移动的方向如何判断呼吸方式？归纳总结：一、有氧呼吸概念：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，生成大量ATP的过程2、场所：主要在线粒体（略）注意：原核细胞有氧呼吸的场所在细胞质基质和细胞膜，主要在细胞膜酶酶酶3酶酶酶C6H12O6→2C3H4O3＋4[H]＋少量能量2C3H4O3＋6H2O→6CO2＋20[H]＋少量能量C6H12O6＋6H2O＋6O2→6COC6H12O6＋6H2O＋6O2→6CO2＋12H2O＋能量酶热能977.28KJ→32molATP注意：①线粒体不能分解葡萄糖只能分解丙酮酸，因为线粒体膜上没有运输葡萄糖的转运蛋白但存在协助丙酮酸入线粒体的转运蛋白，进入外膜为协助扩散，进入内膜为主动运输注意：②[H]是一种十分简化的表示方式呼吸作用中的[H]：还原性辅酶Ⅰ，即NADHNAD+＋H+＋2e→NADH光合作用中的[H]：还原性辅酶Ⅱ，即NADPHNADP+＋H+＋2e→NADPH注意：③总反应式两边的H2O不能抵消4、能量去向：①热能②ATP中活跃的化学能有氧呼吸的能量转换效率：977.28KJ/2870KJ×100%≈34.75%提问：若将反应物换成脂肪，则CO2和O2比值如何变化？回答：脂肪含H量高含O量低，因此脂肪彻底氧化分解时消耗O2的量＞产生CO2的量拓展：拓展：原核细胞发生细胞呼吸的场所在有氧状态下，利用细胞膜（主要）和细胞质的酶系进行有氧呼吸；在无氧状态下，利用细胞质的酶系进行无氧呼吸二、无氧呼吸概念：在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程场所：细胞质基质注意：原核细胞无氧呼吸的场所也在细胞质基质酶酶酶热能酶酶酶热能→2molATPC6H12O6→2C3H4O3＋4[H]＋少量能量2C3H4O3＋4[H]→2CO2＋2C2H5OH（酒精）2C3H4O3＋4[H]→2C3H6O3（乳酸）C6H12O6→2CO2＋2C2H5OH（酒精）＋少量能量C6H12O6→2C3H6O3（乳酸）＋少量能量酶酶热能KJ→2molATP热能KJ→2molATP1mol1mol4、能量去向：①不彻底氧化分解产物中（酒精或乳酸）②热能③ATP中活跃的化学能注意：无氧呼吸过程中，只在反应的第一阶段产生能量。葡萄糖分子中的能量大部分存留在乳酸或酒精中未释放出来；而氧化分解释放的能量主要以热能形式散失了注意：①人体肌细胞无氧呼吸产生的乳酸，能在肝脏中再次转化为葡萄糖（联系肌糖原）注意：②两个途径一般不在同一个细胞中同时发生，但可以在同一生物体不同细胞中同时发生注意：③无氧呼吸产物不同→直接原因：酶不同。根本原因：基因不同（不同生物）或基因选择性表达（同种生物）注意：④大多数生物不能长时间用无氧呼吸维持生命（如水稻长期被水淹、玉米种子烂胚）原因一：无氧呼吸释放的能量少，不能满足正常生命活动的需要原因二：无氧呼吸产生的酒精或乳酸积累过多对细胞有毒害作用注意：⑤常见的进行无氧呼吸的生物或细胞：只进行无氧呼吸→乳酸菌、破伤风杆菌、哺乳动物成熟红细胞、蛔虫主要进行无氧呼吸→种子萌发初期、癌细胞项目有氧呼吸无氧呼吸不同场所细胞质基质、线粒体细胞质基质条件需O2不需O2分解产物彻底；CO2和H2O不彻底；CO2和酒精或乳酸能量释放大量能量少量能量产生ATP数目1mol葡萄糖产生32molATP三个阶段均产生1mol葡萄糖产生2molATP仅第一阶段产生相同本质氧化分解有机物，释放能量，合成ATP供生命活动需要过程第一阶段完全相同意义①为生物体提供能量②是生物体代谢的枢纽（细胞呼吸过程中产生的中间产物，可作为蛋白质、糖类、脂质相互转化的原料）三）有氧呼吸和无氧呼吸的比较四、影响细胞呼吸的因素及应用内因——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＜水生植物，阴生植物＜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＞成熟期同一植物的不同器官，细胞呼吸速率不同如：生殖器官＞营养器官C6C6H12O6＋6H2O＋6O2→6CO2＋12H2O＋能量酶温度CO2浓度含水量O2浓度（1）温度①原理：影响呼吸酶的活性注意：植物细胞呼吸的最适温度一般在25℃～35℃之间②曲线图（见右图）③应用：·零上低温（冰箱冷藏）储存食品，减少有机物的消耗·大棚栽培在夜间和阴天适当降温以降低呼吸作用消耗的有机物，增加有机物的积累·温水和面能加快酵母菌的无氧呼吸，产生更多CO2，面团发得快CO2浓度①原理：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行高浓度CO2对细胞呼吸有明显的抑制作用②曲线图（见右图）③应用：·在蔬菜和水果保鲜中，增加CO2浓度可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗如：北方地窖中CO2浓度高，有利于蔬菜水果的储存含水量①原理：一定范围内，自由水含量越多，代谢越旺盛，细胞呼吸越强②曲线图③应用：·粮食在收仓前要进行晾晒处理，减少水分，降低呼吸消耗·干种子萌发前要进行浸泡处理，增加含水量，增大细胞呼吸强度·水果、蔬菜储存时要保持一定的湿度（4）O2浓度Q点：仅进行无氧呼吸D点：无氧呼吸消失点P点：仅进行有氧呼吸（S点后限制因素：酶数量）PQ段（不包括PQ两点）：有氧呼吸＋无氧呼吸AB＝BC：有氧呼吸与无氧呼吸释放CO2Q点：仅进行无氧呼吸D点：无氧呼吸消失点P点：仅进行有氧呼吸（S点后限制因素：酶数量）PQ段（不包括PQ两点）：有氧呼吸＋无氧呼吸AB＝BC：有氧呼吸与无氧呼吸释放CO2的量相等此时消耗葡萄糖的量→有氧：无氧＝1:3R点：细胞总呼吸强度最低点（低氧：5%左右）有O2→无氧呼吸受到抑制有O2但浓度较低→有氧呼吸很弱·S③应用：·中耕松土促进植物根部有氧呼吸·稻田定期排水，抑制无氧呼吸产生酒精，防止酒精中毒，烂根死亡·选用透气消毒纱布包扎伤口，抑制破伤风杆菌等厌氧微生物的无氧呼吸·提倡慢跑，防止肌细胞无氧呼吸产生乳酸注意：粮食储藏时的条件是低O2、高CO2、干燥、零上低温；水果、蔬菜保鲜时的条件是低O2、高CO2、一定湿度、零上低温2、根据反应场所只在细胞质基质中进行→无氧呼吸2、根据反应场所只在细胞质基质中进行→无氧呼吸有线粒体参与→存在有氧呼吸1、根据反应物和产物消耗O2→一定存在有氧呼吸产生H2O→一定存在有氧呼吸无CO2释放→一定为无氧呼吸（乳酸）根据物质的量关系（1）比例关系：①有氧呼吸1C6H12O6～6O2～6CO2②无氧呼吸（酒精）1C6H12O6～2CO2③④产生等量CO2时，有氧呼吸与无氧呼吸（酒精）消耗的葡萄糖摩尔数之比为1∶3VCO2VCO2VO2＝4/3有氧呼吸＝无氧呼吸（酒精）VCO2VO2＞4/3有氧呼吸＜无氧呼吸（酒精）VCO2VO2＜4/3有氧呼吸＞无氧呼吸（酒精）VCO2VO2＝1只进行有氧呼吸有氧呼吸＋无氧呼吸（乳酸）有氧呼吸（底物：脂肪）＋无氧呼吸（酒精）VCO2VO2＜1可能存在脂质类氧化分解VCO2VO2＞1有氧呼吸＋无氧呼吸（酒精）差值为无氧呼吸量判断：在氧充足情况下，用呼吸熵的数值可推断呼吸底物（√）呼吸熵＝1时底物为葡萄糖；呼吸熵＜1时底物为脂肪思考：大豆种子萌发过程中，O2消耗量等于CO2释放量时，不是无氧呼吸的消失点，理由是：大豆种子含有脂肪，而脂肪氧化分解时O2消耗量大于CO2释放量，故当二者相等时，大豆种子应该还在进行微弱的无氧呼吸。4、根据液滴移动方向（探究酵母菌细胞呼吸方式实验的拓展）装置1：左移或不移→NaOH溶液吸收CO2，红色液滴的移动由有氧呼吸消耗O2引起装置2：右移或不移→红色液滴的移动由细胞呼吸释放的CO2和消耗的O2的体积的差值引起实验组煮熟的种子实验组煮熟的种子2对照组1、实验原理：细胞呼吸吸收O2释放CO2，CO2被NaOH吸收，容器内气压减小，刻度管内的有色液滴左移单位时间内有色液滴左移的距离即表示有氧呼吸速率实验现象结论装置1液滴装置2液滴不动不动只进行无氧呼吸（乳酸）或种子已死亡不动右移只进行无氧呼吸（酒精）左移右移进行有氧呼吸和无氧呼吸（酒精）左移不动只进行有氧呼吸/进行有氧呼吸和无氧呼吸（乳酸）2、误差校正：为防止气压、温度等物理因素引起误差，应设置对照实验，将所测的生物材料灭活（如将种子煮熟），其他条件均不变。注意：①为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应对装置及所测种子进行消毒处理注意：②若生物材料是绿色植物，则整个装置必须遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定CO2释放量O2吸收量a100b83c64d77细胞呼吸的原理和应用课前案答案一1.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，释放能量并生成ATP的过程。2.细胞内的有机物氧化分解，并且释放能量3.氧气有氧呼吸无氧呼吸二1.无氧有氧兼性厌氧2.二氧化碳和水二氧化碳和酒精3.有无氧气有氧：接橡皮球或气泵无氧：密封一段时间2使澄清石灰水变浑浊或使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄澄清石灰水变浑浊的程度或溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄的时间长短橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与酒精发生化学反应变成灰绿色5.有氧无氧细胞呼吸酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳和水酵母菌通过细胞呼吸产生酒精，还产生少量的二氧化碳6.吸收空气中的CO2消耗完瓶中的氧气三1.课本P932.线粒体线粒体外膜线粒体内膜嵴线粒体基质第一阶段第二阶段第三阶段场所细胞质基质线粒体基质线粒体内膜反应物葡萄糖丙酮酸和水[H]和氧气生成物丙酮酸和[H]二氧化碳和[H]水释放能量少量少量大量3.特别注意：(1)第一、二阶段与氧结合形成水，释放大量能量第二阶段