【金考案】2014高考生物第一轮复习用书 第三单元 第三课时ATP的主要来源 细胞呼吸课件 新人教版

1、第三课时ATP的主要来源细胞呼吸知识诠释思维发散一、细胞呼吸的方式1.细胞呼吸:是指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,释放出能量并生成ATP的过程。2.分类:根据是否有氧气的参与,细胞呼吸可以分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。二、有氧呼吸1.概念:指细胞在氧气的参与下,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,生成许多ATP的过程。2.过程第一阶段:在细胞质基质中1分子葡萄糖生成2分子丙酮酸,产生少量能量。第二阶段:在 线粒体基质中丙酮酸与 水反应生成CO2和H,产生少量能量。第三阶段:在 线粒体内膜上 H与O2结合形成水,产生 大

2、量能量。3.反应式:C6H12O6+6H2O+6O2 12H2O+6CO2+能量。三、无氧呼吸1.过程第一阶段:在 细胞质基质中1分子葡萄糖形成2分子丙酮酸,产生 少量能量。第二阶段:在 细胞质基质中丙酮酸在不同酶的催化作用下,形成 酒精和二氧化碳或形成 乳酸。注意:第二阶段是不产生能量的。2.反应式:酒精发酵的反应式: C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+少量能量。乳酸发酵的反应式: C6H12O6 2C3H6O3+少量能量。四、探究酵母菌细胞呼吸的方式1.原理解读(1)酵母菌呼吸产生的CO2可使澄清的石灰水变 混浊,也可使 溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。(2)橙色的重铬酸钾在酸性

3、条件下与乙醇发生化学反应,变成 灰绿色。2.实验结论酵母菌在 有氧和无氧的条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下,酵母菌通过细胞呼吸产生大量的 二氧化碳和水;在无氧条件下,酵母菌通过细胞呼吸产生酒精,还产生少量的 二氧化碳。核心突围技能聚合一、线粒体与有氧呼吸1.线粒体功能示意图项目第一阶段第二阶段第三阶段反应物葡萄糖丙酮酸、水H、氧气生成物丙酮酸、H、ATPCO2、H、ATPH2O、ATP与氧的关系不需氧不需氧需氧2.有氧呼吸的三个阶段3.线粒体内膜的表面积大于外膜,原因是内膜通过向内腔折叠形成嵴来增大膜面积;内膜上的蛋白质含量高于外膜,原因是线粒体的内膜上分布有与有氧呼吸有关的酶。4.需氧型

4、的生物细胞内不都有线粒体,无线粒体的生物不一定都进行无氧呼吸。原核生物细胞无线粒体,但有的能进行有氧呼吸,如蓝藻;有线粒体的生物,有的细胞在缺氧时也可进行无氧呼吸。5.有氧呼吸中各元素的来源和去路(1)CO2是在第二阶段产生的,是由丙酮酸和水反应生成的,场所是线粒体基质。(2)O2参与了第三阶段,H和O2结合生成水,所以细胞呼吸产生的水中的氧来自于O2,场所是线粒体内膜。(3)有氧呼吸过程中的反应物和生成物中都有水,反应物中的水用于第二阶段和丙酮酸反应,生成物中的水是有氧呼吸第三阶段H和O2结合生成的。 典例1 (2012年湖北省重点中学联考)下图表示有氧呼吸过程,有关说法正确的是( )A.中

5、数值最大的是B.代表的物质名称是O2 C.产生的场所是线粒体D.原核生物也有能完成图示全过程的【思路剖析】有氧呼吸第三阶段释放的能量最多,分别代表第一、二、三阶段释放的能量,的数值最大;代表水;真核生物产生的场所是细胞质基质和线粒体;部分原核生物如蓝藻、硝化细菌也能进行有氧呼吸。【答案】D 典例2 (2011年江苏盐城二调)提取鼠肝脏细胞的线粒体为实验材料,向盛有线粒体的试管中注入丙酮酸时,测得氧的消耗量较大;当注入葡萄糖时,测得氧的消耗量几乎为零;同时注入细胞质基质和葡萄糖时,氧的消耗量又较大。对上述实验结果的解释不正确的是( )A.丙酮酸彻底分解和水的生成过程都是在线粒体内进行的B.在线粒

6、体内不能完成葡萄糖的分解,但能完成丙酮酸的分解C.葡萄糖分解成丙酮酸是在细胞质基质中完成的D.有氧呼吸中,水的参与和生成都是在细胞质基质中进行的【思路剖析】真核细胞中,丙酮酸的彻底分解在有氧呼吸的第二阶段,水的生成在有氧呼吸的第三阶段,两个阶段的场所都是在线粒体中,故A项正确;葡萄糖在细胞质基质中分解为丙酮酸,故B、C项正确;有氧呼吸过程中水的参与是在第二阶段、水的生成是在第三阶段,两个阶段都是在线粒体中进行,故D项错误。【答案】D1.不同生物的细胞,无氧呼吸的产物不同(1)人体细胞、马铃薯块茎细胞和乳酸菌细胞等无氧呼吸的产物是乳酸,苹果细胞、植物根细胞、酵母菌细胞等无氧呼吸的产物则是酒精(乙

7、醇)和CO2。(2)造成生物进行无氧呼吸的产物不同的直接原因是呼吸酶的种类不同,使生化反应过程向不同的方向进行的结果,本质原因是由于生物体内的遗传物质决定,即DNA决定了呼吸酶的种类。2.有氧呼吸与无氧呼吸的比较二、无氧呼吸及其与有氧呼吸的异同 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和酶不需氧、需酶产物CO2+H2O酒精和CO2或乳酸能量大量少量相同点联系葡萄糖分解为丙酮酸的第一阶段相同,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3.细胞呼吸类型的判断在以C6H12O6为呼吸底物的情况下,CO2的释放量和O2消耗量是判断细胞呼吸方

8、式的重要依据,方法如下:气体变化特点 判断方法实例无CO2释放细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸。此种情况下,容器内气体体积不发生变化马铃薯块茎的无氧呼吸不消耗O2,但产生CO2细胞只进行产生酒精和CO2的无氧呼吸。此种情况下,容器内气体体积增大酵母菌的无氧呼吸CO2释放量等于O2的消耗量细胞只进行有氧呼吸。此种情况下,容器内气体体积不发生变化,但若将CO2吸收,可引起气体体积减小人体细胞的有氧呼吸CO2释放量大于O2的消耗量 / =4/3有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等酵母菌在不同O2浓度下的细胞呼吸 / 4/3无氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于有氧呼吸 / CO2释放量的情况。 典例3 (201

9、1年上海高考)下列细胞中,其呼吸过程会产生乙醇的是( )A.缺氧条件下的马铃薯块茎细胞B.剧烈运动时的人骨骼肌细胞C.酸奶生产中的乳酸菌D.受涝的植物根细胞【思路剖析】马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物是乳酸;剧烈运动时的人骨骼肌细胞无氧呼吸也是产生乳酸;酸奶制作的原理是乳酸菌无氧呼吸产生乳酸;受涝的植物根细胞缺氧进行无氧呼吸产生酒精,长时间的无氧呼吸会导致烂根。【答案】D 典例4 (2012年潮州期末统考)细胞呼吸对生命活动意义重大,下面关于细胞呼吸的叙述正确的是( )A.线粒体是有氧呼吸的主要场所,没有线粒体的细胞只能进行无氧呼吸B.有叶绿体的细胞可以自行合成ATP,因此不需要细胞呼吸提供能量C

10、.酵母菌无氧呼吸产生a mol CO2,人在正常情况下消耗等量葡萄糖可形成3a mol CO2 D.细胞呼吸中有机物的分解必须有水和氧气的参与才能释放储存的能量粒体,但能进行有氧呼吸,故A项错误;光合作用光反应阶段产生的ATP用于光合作用的暗反应阶段,但细胞分裂、物质合成等过程所需的能量需细胞呼吸提供,故B项错误;依据反应式,在消耗等量葡萄糖时,无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2量的比值是1 3,故C项正确;无氧呼吸能分解有机物释放能量,但无氧呼吸的过程不需要消耗氧气和水,故D项错误。【答案】C【思路剖析】好氧细菌属于原核生物,细胞中没有线1.影响细胞呼吸的因素分析与应用三、影响细胞呼吸的因素与细

11、胞呼吸原理的应用温度最适温度时,细胞呼吸最强;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,酶活性下降,细胞呼吸受抑制在低温下储存蔬菜、水果在大棚种植时,夜间适当降温(降低细胞呼吸,减少有机物的消耗),提高产量外界因素 分析图解应用O2浓度O2浓度低时,无氧呼吸占优势;随O2浓度增大,无氧呼吸逐渐被抑制,有氧呼吸不断加强;当O2浓度达到一定值后,随O2浓度增大,有氧呼吸不再加强(受呼吸酶数量、磷酸、ADP等因素的影响)利用适当降低O2浓度等能够抑制细胞呼吸、减少有机物消耗的原理来延长蔬菜、水果的保鲜时间中耕松土增加根的有氧呼吸在医疗上选用透气的消毒纱布等包扎伤口,可抑

12、制厌氧病原菌的繁殖CO2浓度从化学平衡的角度分析:CO2浓度增加,呼吸速率下降蔬菜和水果的保鲜中,增加CO2浓度具有良好的保鲜效果矿质元素 有些矿质元素是酶的激活剂,影响与细胞呼吸有关的酶的活性 合理施肥2.蔬菜、水果在储藏时应选择零上低温、低氧和中等湿度的环境,粮食储藏应选择零上低温、低氧和干燥的环境。 典例5 (2012年福建厦门期末)下列措施中主要目的在于促进细胞呼吸的是( )A.种子晒干后保存B.水稻的合理密植C.水果的低温保鲜 D.作物的中耕松土【思路剖析】A项是降低种子的含水量来抑制细胞呼吸;B项水稻的合理密植是考虑光能利用率的问题;C项是低温抑制细胞的呼吸作用,D项中耕松土增大了

13、土壤中的溶氧量,增强了有氧呼吸过程。【答案】D 典例6 (2012年山东枣庄二模)下图为生物体内细胞呼吸过程的图解,有关说法正确的是( )A.图中、过程中均能产生ATP和H,消耗等量的葡萄糖,过程产生的ATP最多B.、过程在细胞质基质中进行,过程只能在线粒体中进行C.人体肌肉细胞内可以进行图中所有反应D.不同动物体内产生1 mol二氧化碳,消耗的氧气量相同【思路剖析】本题考查细胞呼吸的过程。图中为有氧呼吸第一阶段,发生在细胞质基质,为有氧呼吸第二、三阶段,发生在线粒体,其中过程产生的ATP最多;、过程发生在细胞质基质,不能产生ATP和H,A错误。过程在需氧型的原核生物中也能发生,B项错误。人体

14、肌肉细胞无氧呼吸产生乳酸,而不能产生酒精和CO2, C项错误。动物体内无氧呼吸产生乳酸,不产生CO2,而有氧呼吸过程中产生CO2的量与消耗O2的量相等,D项正确。【答案】D1.实验原理(1)酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸,总反应式为:C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量。(2)酵母菌在无氧条件下进行无氧呼吸,总反应式为:C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量。(3)CO2可使澄清石灰水变浑浊,也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。根据浑浊程度或变成黄色的时间长短,可以检测酵母菌培养液中CO2的产生情况。四、探究酵母菌的呼吸方式(4)橙色的重铬酸钾溶液,在酸性条件下

15、与乙醇(酒精)发生化学反应,变成灰绿色。2.实验流程提出问题:酵母菌使葡萄糖发酵产生酒精的条件是有氧还是无氧;酵母菌在有氧和无氧条件下细胞呼吸的产物是什么 作出假设:针对上述问题,根据已有的知识和生活经验(如酵母菌可用于酿酒、发面等)作出合理的假设设计并进行实验 实验现象 ,2,1甲、乙两装置中石灰水都变混浊 且甲中混浊程度高且快号试管中溶液由橙色变成灰绿色 号试管不变色实验结论:葡萄糖 3.注意事项(1)通入A瓶的空气中不能含有CO2,以保证使第三个锥形瓶中的澄清石灰水变混浊是由酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。(2)B瓶应封口放置一段时间,待酵母菌将B瓶中的氧气消耗完,再连通盛有澄清石灰水的

16、锥形瓶,确保通入澄清石灰水中的CO2是由无氧呼吸产生的。 实验探究进阶1.新配制的质量分数为5%的葡萄糖溶液先加热煮沸(杀死里面的微生物、除去溶液中的空气),等冷却(防止高温杀死酵母菌)后再将食用酵母菌加入。2.可在甲装置中的A和B锥形瓶间再增加一个澄清石灰水的锥形瓶,以确认进入酵母菌培养液的气体中无CO2。3.检测酒精的产生:自上图B、D锥形瓶中各取2 mL滤液分别注入编号为1、2的两支试管中,分别滴加0.5 mL溶有0.1 g重铬酸钾的浓硫酸溶液,轻轻振荡并观察溶液中的颜色变化。实验现象是2号试管中溶液由橙色变成灰绿色,1号试管不变色。4.酸性重铬酸钾能和酒精反应变成灰绿色,可以用于检验司

17、机是否酒后驾车。 典例7 (2012年安徽省泗县质检)下图是测定发芽种子的呼吸类型所用的装置(假设呼吸底物只有葡萄糖,并且不考虑外界条件的影响),有关说法中错误的是( )选项 现象结论甲装置乙装置A液滴左移液滴不动只进行有氧呼吸B液滴不动液滴右移只进行无氧呼吸C液滴不动液滴不动只进行有氧呼吸D液滴左移液滴右移既进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸【思路剖析】甲装置中的液体是NaOH,能将发芽种子产生的CO2吸收,所以着色液滴的移动只和O2体积的变化有关,如果着色液滴左移,说明发芽种子进行了有氧呼吸,如果着色液滴不移动,说明发芽种子没有进行有氧呼吸。乙装置中的液体是蒸馏水,着色液滴的移动和O2的消耗量与

18、CO2的产生量的差有关,如果发芽种子只进行有氧呼吸,则着色液滴不移动;如果着色液滴右移,说明发芽种子同时进行了有氧呼吸和无氧呼吸或只进行了无氧呼吸。【答案】C 典例8 利用下图所示装置探究酵母菌的无氧呼吸,正确的操作方法是( )A.A瓶先敞口培养一段时间后,再连通B瓶B.A瓶密封后,应该立即连通B瓶C.A瓶密封后,培养一段时间,再连通B瓶D.实验结束后,在B瓶中加入重铬酸钾检验酒精【思路剖析】A瓶应封口放置一段时间,待酵母菌将A瓶中的O2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;从A瓶中取出2 mL培养液后,加入酸性重铬酸钾检验酒精的产生。【答案】C1.

19、(2011年广东六校联考)下图表示人体在不同距离的跑步过程中,有氧呼吸和无氧呼吸供能的百分比(假设能量全部来自糖类的分解)。相关说法正确的是( )A.跑步距离越长,无氧呼吸供能所占比例越大B.跑步距离越短,有氧呼吸供能所占比例越大C.100米跑时,所需ATP主要由有氧呼吸产生D.1500米跑时,两种呼吸方式消耗的葡萄糖的量不相等【思路剖析】有氧呼吸1 mol葡萄糖产生了38个ATP,而无氧呼吸1 mol葡萄糖只产生2个ATP,所以当两者产生相等能量时,消耗葡萄糖的量不相等。【答案】D2.下表是植物不同器官的呼吸速率单位鲜重在单位时间耗氧量L/(gh)。植物器官呼吸速率(O2)植物器官呼吸速率胡

20、萝卜根25大麦种子(浸泡15h)胚715胚乳76叶440叶266苹果 果肉30根9601480果皮95据表分析下列说法错误的是( )A.同一植物的不同器官或组织,呼吸速率有明显差异B.种子内胚的呼吸速率比胚乳高,表明胚的能量代谢较旺盛C.测定大麦种子呼吸速率前先浸泡,是为了提高种子内自由水含量D.不同植物的同类器官呼吸速率不同,与其结构有关而与功能无关【思路剖析】由表格数据可看出:同一植物的不同器官或组织,呼吸速率有明显差异。种子细胞呼吸作用是产生ATP的唯一途径,所以,由胚与胚乳的呼吸速率数值可知:胚的能量代谢较旺盛。细胞的代谢强度与其自由水含量有关,所以,测定大麦种子呼吸速率前先浸泡。不同

21、植物的同类器官呼吸速率不同,与其结构有密切的关系,又因生物结构决定其生理功能,故与其功能也密切相关。【答案】D3.(2013年四川统考)如图是某同学为了研究酵母菌的无氧呼吸所制作的一个实验装置。开始时在洁净的锥形瓶中装满质量分数为2%的葡萄糖溶液,并在其中加入适量的酵母菌。发酵过程中液体会进入移液管,从移液管的刻度上可以读出进入移液管的液体量,表中是该同学在不同的温度条件下进行实验时所记录的数据(单位:mL)。 第1分钟 第2分钟 第3分钟 第4分钟 第5分钟4 000.10.20.3时间数据温度10 0.21.01.93.14.020 0.41.32.23.34.535 0.71.22.84

22、.45.055 00.10.20.30.4(1)实验开始前应对葡萄糖溶液进行煮沸处理,其目的是 。(2)该实验中酵母菌无氧呼吸的反应式是: 。(3)表中数据表示酵母菌细胞呼吸产生的 的量,20 时它产生的平均速率是 mL/min。 (多或少),可能的原因是 。(5)用酵母菌生产果酒时,则不宜用此装置,原因是为保证发酵罐中产生较多的酵母菌,必须先 ,达到一定数量后,则应该 ,以获得大量的酒精。(4)最有利于酵母菌发酵的实验温度是 ,在此温度条件下预计在第5分钟到第6分钟之间移液管中增加的液体量比第4分钟到第5分钟之间增加的量【答案】(1)除去氧气和灭菌 (2)C6H12O62C2H5OH+2CO

23、2+能量 (3)CO20.9 (4)35 少葡萄糖因消耗而减少 (5)通入氧气密封装置基础角度思路一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分)1.(基础再现)适宜温度条件下,在一锥形瓶中加入含有酵母菌的葡萄糖。溶液加至离瓶口1/3处并密封。下列分析错误的是( )A.葡萄糖进入酵母菌的速率与瓶中氧气含量有关B.丙酮酸能够进入线粒体进行有氧呼吸C.一段时间后,瓶中会有酒精产生D.可以用目测估计法对酵母菌进行计数有氧呼吸,释放大量的能量,而葡萄糖通过主动运输方式进入细胞,需要呼吸作用提供能量,故A项正确。在有氧呼吸时,丙酮酸最终进入线粒体氧化分解,故B项正确。开始时锥形瓶内有氧气存在,酵母菌进行

24、有氧呼吸,随着氧气的消耗,酵母菌进行无氧呼吸,产生酒精,故C项正确。酵母菌非常微小,只能在显微镜下可见,故D项错误。【答案】D【思路剖析】酵母菌为兼性厌氧菌,氧气充足时进行2.(基础再现)人体中的有氧呼吸和无氧呼吸( )A.都产生二氧化碳B.不可以同时进行C.产生的H去向不同 D.中间产物都相同【思路剖析】人体细胞无氧呼吸不能产生二氧化碳,A项错误;人体在剧烈运动时可同时进行有氧呼吸和无氧呼吸,B项错误;有氧呼吸产生的H与氧结合生成水,而无氧呼吸产生的H则还原丙酮酸生成乳酸,C项正确;人体有氧呼吸和无氧呼吸只有第一阶段产生的中间产物相同,但其实它们是很复杂的过程,比如有氧呼吸三羧酸循环的过程产生的中间产物则与无氧呼吸的不同。【答案】C3.(基础再现)下列有关真核细胞的说法,错误的是( )A.细胞呼吸的场所是细胞质基质和线粒体B.细胞有氧呼吸和无氧呼吸都能产生丙酮