高中生物第五章细胞的能量供应和利用第三节ATP的主要来源-细胞呼吸5.3.2课件新人教版必修

第2课时细胞呼吸的原理及应用一、线粒体的结构和功能及有氧呼吸1.线粒体的结构和功能:(1)图中序号代表的结构:①_____,②_____,③___,④___________。(2)线粒体的功能:进行有氧呼吸的_________。2.有氧呼吸:(1)概念:指细胞在___的参与下,通过_______的催化作用,把_______等有机物彻底氧化分解,产生_________和水,释放_____,生成大量____的过程。外膜内膜嵴线粒体基质主要场所氧多种酶葡萄糖二氧化碳能量ATP(2)过程:场所反应物能量释放量第一阶段___________1分子葡萄糖分解成2分子_______和少量[H]

_____第二阶段___________丙酮酸和水分解成___________________第三阶段___________[H]和氧结合形成________细胞质基质丙酮酸少量线粒体基质二氧化碳和[H]少量线粒体内膜水大量3.总反应式:___________________________________。C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量二、无氧呼吸1.场所:___________。2.过程:少量［H］+丙酮酸+少量能量酒精+CO2

乳酸细胞质基质3.分别写出无氧呼吸两种形式的总反应式:产生乳酸:_________________________________产生酒精:______________________________________C6H12O62C3H6O3(乳酸)+少量能量C6H12O62C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量三、细胞呼吸的应用1.细胞呼吸的应用原理和实例(连线):2.细胞呼吸的影响因素:影响细胞呼吸的因素主要有:_____、_____和_________等。温度水分氧气浓度【预习小测】1.细胞呼吸的场所是(

)A.线粒体B.细胞质基质C.细胞质基质和线粒体D.叶绿体【解析】选C。细胞呼吸包括有氧呼吸和无氧呼吸,其中有氧呼吸的第一阶段发生在细胞质基质中,第二和第三阶段在线粒体中完成,无氧呼吸的两个阶段都在细胞质基质中完成。2.细胞呼吸中,吸入的O2最终形成了(

)A.CO2 B.H2OC.ATP D.丙酮酸【解析】选B。O2参与有氧呼吸第三阶段,与[H]反应生成H2O。3.有氧呼吸第二阶段的产物是(

)A.H2O、CO2、ATP B.H2O、丙酮酸、[H]C.CO2、ATP、[H] D.CO2、O2、ATP【解析】选C。有氧呼吸的第二个阶段,丙酮酸和水彻底分解成CO2和[H],并释放出少量能量合成ATP。4.有氧呼吸第二阶段发生的部位是(

)A.线粒体内膜 B.线粒体基质C.细胞质基质 D.叶绿体基质【解析】选B。有氧呼吸第三阶段发生在线粒体内膜上,A错误;有氧呼吸第二阶段是丙酮酸和水生成CO2和[H],发生在线粒体基质中,B正确;有氧呼吸第一阶段发生在细胞质基质中,C错误;叶绿体是进行光合作用的场所,D错误。5.与无氧呼吸相比,有关有氧呼吸的特点的表述,不正确的是(

)A.需要氧气参与B.主要在线粒体中进行C.分解有机物不彻底D.生成大量的ATP【解析】选C。有氧呼吸第三阶段需要氧气参与;第二和第三阶段发生在线粒体中,所以主要场所是线粒体。有氧呼吸是有机物彻底氧化分解并释放出大量能量合成ATP的过程,无氧呼吸有机物氧化不彻底,大部分能量储存在酒精或乳酸中。6.在密闭容器内,酵母菌利用葡萄糖产生酒精,此过程不生成(

)A.ATP B.乳酸C.丙酮酸 D.CO2【解析】选B。在密闭容器中,酵母菌进行无氧呼吸产生酒精和CO2,其中,ATP和丙酮酸在无氧呼吸的第一阶段产生。主题1线粒体的结构与有氧呼吸【问题探究】1.线粒体与有氧呼吸相适应的结构特点:(1)从膜结构上分析:_________________________________________________________________________________________________。内膜向内腔折叠形成嵴,使内膜表面积大大增加,增大有氧呼吸酶的附着面积,为能量的释放提供了足够的空间(2)从有氧呼吸所需的酶上分析:_____________________________________________________________________。内膜上和基质中含有大量与有氧呼吸有关的酶,从而保证有氧呼吸的顺利进行2.有氧呼吸的过程:(1)图中a、b、c分别代表有氧呼吸的哪些阶段?a:_________;b:_________;c:_________。(2)a、b、c三个阶段中有[H]产生的是_____,产生能量最多的是__。第一阶段第二阶段第三阶段a、bc(3)丙酮酸的分子式是C3H4O3,分别写出三个阶段的物质变化。第一阶段:_________________。第二阶段:__________________。第三阶段:______________C6H12O6→C3H4O3+[H]C3H4O3+H2O→CO2+[H][H]+O2→H2O。3.有氧呼吸中元素的追踪:有氧呼吸的装置如图,用同位素18O对C6H12O6进行标记,同位素18O最终出现在___中。CO2【探究总结】1.有氧呼吸的实质:(1)物质变化:有机物→无机物(CO2和H2O)。(2)能量变化:有机物中稳定的化学能→热能+ATP中活跃的化学能。2.有氧呼吸过程中的反应物和产物:(1)O2:在第三阶段与[H]结合生成H2O。(2)CO2:在第二阶段由丙酮酸和H2O分解产生。(3)H2O:既是反应物又是生成物,在第二阶段被消耗,在第三阶段产生。3.有氧呼吸过程中氧元素的来源和去路:【探究训练】1.下图表示有氧呼吸的主要场所——线粒体的结构示意图,有氧呼吸过程中CO2产生和水消耗的场所分别是

(

)A.①②

B.②②

C.②③

D.③③【解题指南】(1)识别图示①②③分别代表的结构,①为线粒体外膜,②为线粒体内膜,③为线粒体基质。(2)有氧呼吸第二阶段的反应物是丙酮酸和水,产生CO2。【解析】选D。有氧呼吸的第二阶段是在线粒体基质中进行的,丙酮酸在水的参与下,分解为CO2和[H],故CO2产生和水消耗的场所都是线粒体基质。2.给小鼠静脉注射适宜浓度的14C标记的葡萄糖溶液,若葡萄糖分子参与细胞呼吸,14C将最先出现在下列哪种物质中(

)A.酒精B.乳酸C.丙酮酸D.二氧化碳【解析】选C。在细胞呼吸的第一阶段,葡萄糖被分解为丙酮酸和[H],同时释放少量的能量,故选C。3.(2017·长春高一检测)向正在进行有氧呼吸的细胞悬液中分别加入a、b、c、d四种抑制剂,下列叙述正确的是(

)A.若d能抑制丙酮酸分解,则使葡萄糖的消耗增加B.若b能抑制葡萄糖分解,则使丙酮酸增加C.若c能抑制ATP的形成,则使ADP的消耗增加D.若a能抑制[H]氧化成水,则使O2的消耗减少【解题指南】解答本题需注意以下两点:(1)抑制剂的作用是阻断某些反应的进程。(2)细胞需不断进行细胞呼吸获取自身所需要的能量,不能进行有氧呼吸时就要进行无氧呼吸获能。【解析】选D。若d抑制丙酮酸分解,造成丙酮酸积累增加,葡萄糖分解成丙酮酸的反应受抑制,葡萄糖的消耗量减少,A错误;丙酮酸是葡萄糖分解的产物,若b能抑制葡萄糖分解,葡萄糖的分解产物丙酮酸的量减少,B错误;ATP的形成需要消耗ADP,若c能抑制ATP的形成,消耗的ADP减少,C错误;O2与[H]结合生成水,若a能抑制[H]氧化成水,水的生成量减少,消耗的O2减少,D正确。【补偿训练】1.下列关于有氧呼吸过程的叙述,正确的是(

)A.全过程必须有氧参与,并且始终在线粒体中进行B.第一阶段是葡萄糖分解生成丙酮酸,产生大量的[H]和ATPC.第二阶段是丙酮酸分解生成CO2和H2O,产生少量的ATPD.第三阶段是[H]和氧结合产生H2O,同时生成大量的ATP【解题指南】解答本题需要明确有氧呼吸的两个方面:(1)场所:细胞质基质和线粒体。(2)物质和能量的变化——明确葡萄糖的分解过程:葡萄糖→丙酮酸→CO2,能量在第一、二阶段产生少,第三阶段产生多。【解析】选D。有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体,其中第一阶段在细胞质基质中进行,A错误;第一阶段是葡萄糖分解生成丙酮酸,产生少量的[H]和ATP,B错误;第二阶段的产物是CO2和[H],没有水的生成,C错误;第三阶段是[H]和氧结合产生H2O,同时生成大量的ATP,D正确。2.下图表示有氧呼吸过程,下列有关说法正确的是

(

)A.①②④中数值最大的是①B.③代表的物质名称是氧气C.产生①②的场所是线粒体D.原核生物也能完成图示全过程【解析】选D。题图为有氧呼吸过程图,①②④指三个阶段释放的能量,其中第三阶段释放的能量最多,④数值最大,A项错误;③代表的物质名称是水,⑤代表的物质名称是氧气,B项错误;产生①②的场所分别是细胞质基质和线粒体基质,C项错误;原核生物没有线粒体,但好氧型原核生物也能进行有氧呼吸,完成图示全过程,D项正确。主题2无氧呼吸的过程及与有氧呼吸的比较【问题探究】1.无氧呼吸的类型:①苹果②马铃薯块茎③动物④酵母菌⑤玉米胚⑥甜菜块根将上述序号填到下表对应处:无氧呼吸产物类型序号酒精和CO2_____乳酸_________①④②③⑤⑥2.无氧呼吸过程中能量的释放:探讨无氧呼吸两个阶段中是否都有能量的释放和ATP的合成。第一阶段:____________________________;第二阶段:________________________。有少量能量的释放和ATP的合成无能量的释放和ATP的合成【拓展延伸】不同生物无氧呼吸的产物无氧呼吸产生乳酸还是酒精,与细胞内的酶有关,最终是由细胞的遗传特性决定的,一种细胞的无氧呼吸产物只能是其中一种。总结如下:生物无氧呼吸产物植物大多数植物细胞,如根细胞酒精和CO2马铃薯块茎、玉米胚、甜菜块根乳酸动物乳酸微生物乳酸菌等乳酸酵母菌等酒精和CO23.无氧呼吸与有氧呼吸的比较:(1)无氧呼吸和有氧呼吸的不同点。①反应场所:_______________________________________________________________________________。②合成ATP:_______________________________________________________________。无氧呼吸的整个过程都在细胞质基质中完成,有氧呼吸的第二和第三阶段在线粒体中完成无氧呼吸只在第一阶段合成少量ATP,有氧呼吸三个阶段均有ATP的合成(2)若某生物细胞呼吸产物中有CO2放出,你能判断该生物进行细胞呼吸的类型吗?为什么?提示:不能。因为有氧呼吸中有CO2释放,无氧呼吸产生酒精的类型中也有CO2的释放,所以无法根据有无CO2的释放判断细胞呼吸的类型。【拓展延伸】根据气体的变化判断细胞呼吸类型的方法(1)无CO2释放: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)消耗的O2量<产生的CO2量时,既进行有氧呼吸也进行无氧呼吸。(4)O2的消耗量=CO2的产生量:细胞只进行有氧呼吸。【探究总结】1.有氧呼吸与无氧呼吸的比较:项目有氧呼吸无氧呼吸不同点场所细胞质基质和线粒体细胞质基质条件需氧、酶不需氧、需酶产物CO2、H2O酒精和CO2或乳酸能量大量少量项目有氧呼吸无氧呼吸相同点过程从葡萄糖分解为丙酮酸阶段相同实质分解有机物,释放能量,合成ATP意义为生物体的各项生命活动提供能量2.细胞呼吸类型的误区提醒:(1)有H2O生成的一定是有氧呼吸,有CO2生成的可能是有氧呼吸,也可能是无氧呼吸,但一定不是乳酸发酵。(2)真核生物细胞并非都能进行有氧呼吸,如蛔虫细胞、哺乳动物成熟的红细胞只能进行无氧呼吸。【探究训练】1.(2017·烟台高一检测)有氧呼吸与无氧呼吸的相同点是(

)①都产生CO2②都需要酶③都需要氧气④都产生ATP⑤都生成丙酮酸A.②③⑤ B.②④⑤C.②③④ D.①②⑤【解析】选B。有氧呼吸肯定产生二氧化碳,而无氧呼吸不一定产生二氧化碳,①错误;有氧呼吸和无氧呼吸都需要多种酶的催化,②正确;无氧呼吸不需要氧气,③错误;有氧呼吸产生大量的ATP,无氧呼吸只产生少量的ATP,④正确;有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段完全相同,都有丙酮酸生成,⑤正确。综上所述,正确的有②④⑤,故选B。2.(2017·南通高一检测)下图是人体内的细胞呼吸示意图,有关叙述正确的是(

)A.人体在剧烈运动时,所需能量主要由②途径提供B.在有氧条件下,过程②③将受到抑制C.细胞内产生CO2的场所为细胞质基质和线粒体D.过程④产生的ATP最多,过程③需要水的参与【解析】选D。图中①②③④分别表示葡萄糖分解为丙酮酸、丙酮酸转化为乳酸、丙酮酸分解为CO2、[H]被O2氧化为H2O。[H]被O2氧化为H2O为有氧呼吸的第三阶段,该阶段产生的ATP最多。丙酮酸分解为CO2需要H2O参与。人体在剧烈运动时,所需能量主要由④途径提供。3.如图表示O2浓度对培养液中草履虫、乳酸菌、酵母菌的细胞呼吸的影响,曲线a、b、c分别代表了(

)A.酵母菌、草履虫、乳酸菌B.酵母菌、乳酸菌、草履虫C.乳酸菌、酵母菌、草履虫D.草履虫、乳酸菌、酵母菌【解析】选A。由于酵母菌既能进行无氧呼吸,又能进行有氧呼吸,因此在O2浓度为0时,无氧呼吸比较强,随着O2浓度的增加,无氧呼吸逐渐减弱,而有氧呼吸逐渐增强,对应图中的曲线a;草履虫只能进行有氧呼吸,在O2浓度为0时,不能进行细胞呼吸,随着O2浓度的增加,有氧呼吸逐渐增强,对应图中曲线b;乳酸菌属于厌氧生物,在O2浓度为0时,可以进行无氧呼吸,但是随着O2浓度的增加,细胞呼吸逐渐受到抑制,对应图中曲线c。【补偿训练】在植物体的细胞中,葡萄糖分解为丙酮酸的反应(

)A.既可以在线粒体中进行,也可以在细胞质基质中进行B.既可以在叶肉细胞中进行,也可以在根细胞中进行C.只能在有氧条件下进行,不能在无氧条件下进行D.只能在有光条件下进行,不能在无光条件下进行【解题指南】有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段相同,即:(1)反应场所相同,都在细胞质基质中进行;(2)物质变化都是葡萄糖分解产生丙酮酸。【解析】选B。葡萄糖分解为丙酮酸的过程是在细胞质基质中进行的,此过程在有氧呼吸和无氧呼吸中相同,只要是活细胞均可以进行细胞呼吸,所以B选项正确。主题3影响细胞呼吸的因素及细胞呼吸原理的应用【问题探究】1.温度对细胞呼吸的影响:结合温度影响酶活性的曲线,请绘出温度影响细胞呼吸强度的曲线。2.氧气浓度对细胞呼吸的影响:氧气浓度对不同的细胞呼吸方式具有不同的影响效应,结合曲线探究下列问题:(1)依据曲线,分析不同O2浓度下的细胞呼吸方式。O2浓度呼吸方式O2浓度为0_______________0<O2浓度<10%___________________________O2浓度≥10%_______________只进行无氧呼吸同时进行有氧呼吸和无氧呼吸只进行有氧呼吸(2)根据曲线分析O2浓度对有氧呼吸速率和无氧呼吸速率的影响。①有氧呼吸:_______________________________________________________________________________________________。②无氧呼吸:_________________________________。(3)图中有氧呼吸和无氧呼吸曲线的交点代表的含义为_____________________。在一定范围内,随着O2浓度增加,有氧呼吸速率逐渐增加,但当O2浓度达到一定值时,有氧呼吸速率将不再增加随着O2浓度增加,无氧呼吸速率受抑制两者释放的CO2的量相等3.细胞呼吸原理的应用:生产或生活实例应用原理冰箱保鲜蔬菜_____________________________________________往包装袋充入氮气进行鲜枣保鲜___________________________________________________中耕松土__________________________________________________________________用透气的消毒纱布包扎伤口________________________低温抑制酶的活性,降低细胞呼吸对有机物的分解充入氮气使氧气含量下降,抑制细胞呼吸对有机物的分解增加土壤中氧气的含量,增强根细胞的有氧呼吸,促进细胞对无机盐的吸收有氧环境,抑制细菌的繁殖【探究训练】1.(2017·中山高一检测)高原集训可使运动员血液中的红细胞增多,增强对氧的运输能力。此时人成熟的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【解析】选B。人成熟的红细胞内没有线粒体,不能进行有氧呼吸,A错误;人成熟的红细胞内没有线粒体,可以在细胞质基质中进行无氧呼吸为细胞的生命活