高中生物新浙科版必修1细胞呼吸为细胞生活提供能量教案

第四节细胞呼吸为细胞生活提供能量

爵阳目党

核心素养

课标要求

素养对接素养水平

生命观念：认同线粒体的结构特

点与其作为需氧呼吸的主要场所水平一

相适应。

1.探究酵母菌的呼吸方式。

科学思维：构建需氧呼吸和厌氧

2.概述需氧呼吸的三个阶段。

呼吸的过程模型，理解二者之间水平二

3.概述厌氧呼吸的过程和类型。

的关系。

4.了解细胞呼吸原理的应用。

社会责任：运用细胞呼吸原理，

对生活和生产中的应用实例作出水平三

科学解释。

•自主梳理探教材•理基础….

一、探究酵母菌的呼吸方式

1.原理

(1)酵母菌在五氧和无氧环境中都能够生存。

(2)NaOH溶液能够吸收CO?。澳麝香草酚蓝溶液与CO?反应,其颜色由蓝色变

成绿色再变成黄色。澄清的石灰水遇到成2变浑浊。重铭酸钾溶液在酸性条件下,

遇到酒精发生反应，溶液由橙色变成灰绿色。

2.设计实验方案

(1)活动方案应包括以下几个方面

①选择实验材料与器具。

②确定实验操作步骤与方法。

③确定观察与记录实验现象的方式。

(2)设计活动方案时，需要考虑的两个问题

①保证酵母菌有黛或者无氧的生活条件。

②检测酵母菌在有氧或者无氧条件下呼吸的产物的方法。

二、细胞呼吸的本质是糖等有机物的氧化分解

1.细胞呼吸的概念：细胞内进行的将糖类等有机物分解成无机物或者小分

子有机物，并且释放出能量的过程。

2.细胞呼吸的分类：根据呼吸过程中是否有氢参与，分为需氧呼吸和厌氧

呼吸。需氧呼吸是细胞呼吸的主要方式。

三、需氧呼吸

1.条件：有氧参与。

2.场所：细胞溶胶和线粒体,主要是线粒体。

3.反应式：CM2a+6H2。+6。2一人6c+12乩0+能量。

4.反应过程(三个阶段)

(1)第一阶段(糖醉解)：场所是细胞溶胶。在此过程中，1个葡萄糖分工被

分解成2个三碳化合物一一丙酮酸和少量的氢(用［H］表示),释放少量能量，形

成少量ATP。

(2)第二阶段：场所是线粒体基质。丙酮酸被彻底氧化分解形成毁，并产生

［H］和少量ATP。

(3)第三阶段：场所是线粒体内膜。前两个阶段产生的［H］经过线粒体内摸上

的电子传递链的传递，与氢结合生成水，产生大量ATP.

四、厌氧呼吸

1.条件：无氧。

2.场所：细胞溶胶。

3.过程

(1)第一阶段：与需氧呼吸的第一阶段一样。

(2)第二阶段；丙酮酸在不同的的催化下，形成不同的产物，如乳酸或乙醇。

4.类型

(1)产乳酸的厌氧呼吸

①反应式：2c3HC+能量。

②生物类型：动物细胞、某些植物细胞、乳酸菌等。

③微生物的厌氧呼吸也称为发醛。乳酸菌的厌氧呼吸被称为乳酸发醛。

(2)产乙醇的厌氧呼吸

①反应式：CMzOt,2c2H3OH+2C02+能量。

②生物类型：某些植物细胞、酵母菌等。

③酵母菌在氧充足的环境中进行需氧呼吸,在氧缺少的状态下进行厌氧呼

吸。酵母菌的厌氧呼吸被称为乙醇及整。

五、细胞呼吸是细胞代谢的核心

1.细胞代谢包括分解代谢和合成代谢,都与细胞呼吸密切相关。

2.细胞分解代谢主要利用糖类作为呼吸过程中能量的来源，人和动物的细

胞也可以利用脂肪和蛋白质作为能源。

(1)多糖首先水解成单糖,再进行糖酵解,最终被完全氧化成二氧化碳和水。

(2)脂肪先分解成甘油和脂肪酸,甘油形成一个三碳化合物后进入糖酵解,

脂肪酸则进一步被分解。

⑶蛋白质首先被分解成氨基酸,再脱去氨基变成有机酸，最终被完全氧化。

3.细胞呼吸为细胞合成代谢提供能量(ATP)和碳骨架。

［正误判断］

(1)酒精在中性或酸性条件下与重倍酸钾溶液反应产生灰绿色。(X)

(2)有氧条件下，酵母菌产生ATP的主要部位是线粒体。(J)

(3)需氧呼吸的第三阶段既消耗水又产生水。(X)

(4)厌氧呼吸能产生ATP,但没有［H］的生成过程。(X)

(5)新鲜的蔬菜、水果应该在低温、无氧环境下保存。(义)

(6)种子风干脱水后呼吸强度减弱。(J)

童拓展•破能力….

知识点一探究酵母菌的呼吸方式

・深化⑤展］难点深度剖析

下图甲、乙为探究酵母菌细胞呼吸方式的两个实验装置。

甲乙

(1)条件：甲装置为有氧条件，必须持续通入空气，以保证氧气的充足。乙

装置为无氧条件。

(2)试剂

①处为质量分数为10%的NaOH溶液，作用是吸收通入空气中的C0?,避免空

气中的CO?影响实验结果。

②处为澄清石灰水。

③处为澄清石灰水。

(3)实验变量的控制

本实验的自变量是的有无；因变量是呼吸产物中是否有酒精和CO2的产生

等。

(4)产物检测

①检测CO2产生，装置图如上图。

②检验酒精的产生：自锥形瓶A、B中各取2札滤液分别注入编号为1、2

的两支试管中一分别滴加0.5mL溶有重铭酸钾的浓硫酸溶液一振荡并观察溶液

的颜色变化。

(5)实验现象

①甲、乙两装置中澄清的石灰水都变浑浊，且甲中浑浊程度大且快。

②2号试管中溶液由橙色变成灰绿色，1号试管不变色。

(6)实验结论

①酵母菌在无氧和有氧条件下都能分解葡萄糖进行细胞呼吸，但分解产物不

同。

.有氧：大量的ca和水

②产物

.无氧：产生酒精，还产生少量的co?

［温馨提醒］该实验是对比实验

对比实验是指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。对比实验不设对照组，均为实验组(或互为实验

组和对照组)，是对照实验的一种特殊形式，即相当于“相互对照实验”。

典题⑥关命题热点突破

1.下图装置可用于研究萌发的小麦种子呼吸方式及其产物(呼吸底物都为糖

类)，下列有关分析错误的是()

温度计

保温瓶

澄清的_萌发的

萌发的

石灰水一一种子

种子

装皆甲装晋内

A.装置甲可用于探究细胞呼吸是否产生热量

B.装置乙有色液滴不移动，说明种子萌发只进行需氧呼吸

C.装置丙可根据澄清石灰水是否变混浊探究酵母菌的细胞呼吸方式

D.3个装置中的种子都必须进行消毒处理，并设置对照实验

解析：选C。装置甲中含有温度计，可用于探究细胞呼吸是否产生热量，A

正确；装置乙中，若有色液滴不移动，说明气体的量没有变化，说明种子萌发只

进行需氧呼吸，B正确；装置丙中澄清石灰水可检测CO?,因此该装置可用于探

究萌发的种子细胞呼吸是否产生因酵母菌需氧呼吸和厌氧呼吸均产生

002,C02,

因此不能根据澄清石灰水是否变混浊探究酵母菌的细胞呼吸方式，C错误；微生

物也会进行细胞呼吸，所以三个装置中的种子都必须进行消毒处理，都需要设置

对照实验，D正确。

2.一位学生将葡萄糖和酵母菌溶液放入一个保温瓶中，并用带有两个孔的

塞子封口，如下图所示。随着反应进行，指示剂的颜色开始改变（该指示剂遇酸

变红）。下列判断正确的是（）

温度计

解吐菌一他

指萄糖溶液

小

剂W7一保M瓶

A.保温瓶内的温度将一直慢慢升高

B.保温瓶中0?的含量对醉母菌细胞呼吸的类型有重要的影响

C.实验可用来测定酵母菌细胞呼吸释放的C0?量

D.指示剂变色的情况与保温瓶中空气的量无关，与葡萄糖的量有关

解析：选B。酵母菌在有氧的条件下进行需氧呼吸，在无氧的条件下进行厌

氧呼吸，因此保温瓶中的含量对酵母菌细胞呼吸的类型有重要的影响。

知识点二需氧呼吸和厌氧呼吸

・深化⑥展］难点深度剖析

1.需氧呼吸三个阶段的比较

第一阶段

项目第二阶段第三阶段

(糖酵解)

场所细胞溶胶线粒体基质线粒体内膜

反应物葡萄糖丙酮酸、H20[H]、02

丙酮酸、

生成物CO2、ATP、[H]HCATP

［H：、ATP

能量少量(2ATP)少量(2ATP)大量(28ATP)

项目需氧呼吸厌氧呼吸

反应不需要。2，需要酶和适宜的

需要0?、酶和适宜的温度

条件温度

呼吸第一阶段在细胞溶胶中，第

全过程都在细胞溶胶中

场所二、三阶段在线粒体内

乳酸或乙

分解产物⑩和

H2O

醇和C02

释放能量大量少量

有机物彻底分解，能量完全有机物没有彻底分解，能量

特点

释放没完全释放

其实质都是分解有机物，释放能量，生成ATP供生命活动

相互联系

需要；第一阶段(糖酵解)完全相同

(1)需氧呼吸和厌氧呼吸的公共途径是细胞呼吸的第一阶段；都在活细胞中

进行。虽然厌氧呼吸不需要但该过程也是氧化分解。

(2)需氧呼吸过程中乩0既是反应物(第一阶段利用),又是生成物(第三阶段

生成)，且生成的HQ中的氧全部来源于0“

(3)有乩0生成一定是需氧呼吸，有CO?生成一定不是乳酸发酵。

(4)厌氧呼吸只释放少量能量，其余的能量储存在分解不彻底的氧化产物

一一乙醇或乳酸中。

［温馨提醒］

(1)葡萄糖等有机物中的能量是稳定的化学能，不能被细胞各项生命活动直

接利用，只能通过细胞呼吸将其氧化分解，释放的能量被ADP捕获生成ATP,ATP

才是各项生命活动的直接能源。细胞呼吸是生物体内最大最重要的放能反应。

(2)需氧呼吸和厌氧呼吸的第一阶段完全一样，都是糖酵解，前者生成[H]

进入线粒体，参与第三阶段，而后者生成的M，用于厌氧呼吸第二阶段还原丙

酮酸或乙醛。

(3)相同呼吸底物、不同呼吸类型和代谢产物的直接原因是催化反应的酶不

同，其根本原因是不同生物体内基因的不同。

(4)厌氧呼吸只在第一阶段生成ATP,需氧呼吸三个阶段都生成ATPo

◎发展素养科学思维

酵母菌和大部分植物细胞既能进行需氧呼吸，乂能进行产乙醇的厌氧呼吸，

如何根据反应物或产物判断呼吸的类型？

提示：(1)依据吸收量和CO?释放量判断：

①不消耗。2,释放CO?一只进行产乙醇的厌氧呼吸；

②&吸收量=C()2释放量一只进行需氧呼吸或同时进行产乳酸的厌氧呼吸;

③。2吸收量VC02释放量一两种呼吸方式同时进行，且多余的C02来自产乙

醇的厌氧呼吸。

(2)依据乙酹.和CO,生成量判断

①乙醇量=%2量一只进行产乙醛的厌氧呼吸；

②乙醇量VC0?量一两种呼吸方式同时进行，且多余的C02来自需氧呼吸。

典题的关

1.下图表示萌发的小麦种子中可能发生的相关生理过程，a〜e表示物质,

①〜④表示过程。下列有关叙述正确的是()

A.催化反应②和④的酶都存在于细胞溶胶中

B.图中物质c为[H],它只在需氧呼吸过程中产生

C.图中①②过程主要发生在小麦种子萌发的早期，其中e为ATP

D.①④③过程为需氧呼吸的三个阶段，其中物质a、d分别是丙酮酸和0?

解析：选D。题图为细胞呼吸的全过程，①②过程为厌氧呼吸，①④③过程

为需氧呼吸，a、b、c、d、e分别表示丙酮酸、（%、［H］、02.乙醇；催化反应

②和④的酶分别存在于细胞溶胶和线粒体中，厌氧呼吸的第一阶段也产生［H］。

2.（2020•台州期末）研究人员选取体长、体重一致的斑马鱼随机均分成对

照组和训练组，其中训练组每天进行运动训练（持续不断驱赶斑马鱼游动），对照

组不进行。训练一段时间后，分别测量两组斑马鱼在静止时及相同强度运动后的

肌肉乳酸相对含量，结果如下图。下列叙述正确的是（）

0a

a.对照组静止时b训练组静止时

c.对照组运动后d训练组运动后

A.乳酸是由丙酮酸在线粒体基质中转化形成的

B.运动训练可降低厌氧呼吸在运动中的供能比例

C.运动训练可降低斑马鱼静止时的厌氧呼吸强度

D.静止时斑马隹所需ATP主要在细胞溶胶牛成

答案：B

3.在植物细胞中，葡萄糖的分解过程如图所示，下列有关叙述中正确的是

（）

C6ILO6六q（葡萄糖磷酸化等）/qCIhCOCOOH（丙剧酸）+［H：

ATPADPADPATP

A.该过程发生在细胞溶胶中

B.Oz不足条件下不能进行该过程

C.图中产生的［H］用于需氧呼吸第二阶段反应

D.上图中的ATP合成量小于ATP的分解量

解析：选A。由分解过程可知此为需氧呼吸和厌氧呼吸共同的第一阶段，发

生在细胞溶胶中，不消耗G，A正确，B错误；需氧呼吸第一、二阶段产生的［II］

用于第三阶段生成水，C错误；第一阶段结果是产生少量ATP,因此ATP合成量

大于分解量，D错误。

4.有一瓶酵母菌和葡萄糖的混合培养液，当通入不同浓度的时，其产生

的乙醇和CO?的量如表所示。下列叙述中错误的是()

氧浓度abcd

产生C02的量(mol)91530

产生乙醇的量血。1)960

。时，经需氧呼吸产生的CO2为6mol

B.氧浓度为。时，消耗的葡萄糖有50%通过乙醇发酵

C.氧浓度为d时，只进行需氧呼吸

D.氧浓度为a时，不进行需氧呼吸

答案：B

知识点二影响细胞呼吸的环境因素以及与生产、生活的关系

深化②展

1.温度

(1)原理：细胞呼吸在最适温度时最强；超过最适温度，呼吸酶活性降低甚

至变性失活，细胞呼吸受抑制；低于最适温度，幅活性下降，细胞呼吸也受抑制

(如下图)。

细

胞

呼

吸

速

率

温度(t)

(2)应用：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，抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗，可达到提高产量

的目的。

2.02浓度

(1)原理：绿色植物或酵母菌在完全缺氧条件下进行厌氧呼吸，在低氧条件

下通常厌氧呼吸与需氧呼吸并存，(卜的存在对厌氧呼吸起抑制作用。在一定范围

内，需氧呼吸强度随浓度的增加而增强。关于厌氧呼吸和需氧呼吸与浓度

之间的关系，可用下图表示。

气

体

交

换

的

相

对

值

氧

示厌

小表

标大

纵坐

应的

点对

吸，Q

氧呼

行厌

只进

细胞

时，

度为0

S浓

①当

度。

的强

呼吸

加,

度增

口浓

随着

存，

吸共

氧呼

与厌

呼吸

需氧

时，

之间

〜10%

在0

浓度

②当

强。

度增

吸强

氧呼

，需

减弱

强度

呼吸

厌氧

但当

吸。

氧呼

行需

只进

此后

失，

吸消

氧呼

时，厌

10%

等于

于或

度大

“浓

③当

。

增强

大而

的增

浓度

随。2

不再

强度

呼吸

需氧

后，

定值

到一

度达

。2浓

浓度

在该

少，

对较

量相

消耗

机物

，有

度时