新人教版高中生物必修一课件：ATP的主要来源-细胞呼吸

第3节ATP的主要来源——细胞呼吸教师参考新课导入导入1:上一节已经学习了ATP的相关知识,知道了ATP是生命活动的直接能源物质,那么,能源物质糖类中稳定的化学能是怎样转化为生命活动所需的直接能量的呢?这将是本节课学习的内容,ATP的主要来源——细胞呼吸。导入2:生物界所有生物的一切生命活动都需要能量。无论是人类还是细菌,能量供应一旦停止,生命也将结束。那么,生物体内是通过什么方式来产生和提供能量的呢?我们知道,物质的燃烧需要氧气,发现这一现象的是法国化学家拉瓦锡,拉瓦锡还曾经把生物的呼吸作用比作碳和氢的“缓慢燃烧过程”。拉瓦锡的这一说法有道理吗?呼吸作用能够像燃烧那样剧烈吗?要想对此问题正确作答,请学习本节课的内容。[学习目标]

1.说出线粒体的结构和功能;2.说明有氧呼吸和无氧呼吸的异同点;3.说明细胞呼吸的原理,并探讨其在生产和生活中的应用;4.探究酵母菌的细胞呼吸方式。知识点一探究酵母菌细胞呼吸的方式教材导读阅读教材第91～93页,完成下列填空:1.细胞呼吸的概念(1)实质:

有机物,

能量。分解(2)产物:CO2或其他产物、

。2.探究酵母菌细胞呼吸的方式(1)酵母菌作为实验材料的原因:在

的条件下都能生存,属于

。释放ATP有氧和无氧兼性厌氧菌(2)呼吸产物的检测(3)实验结论①酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行

。②在有氧条件下,酵母菌通过细胞呼吸产生大量

。③在无氧条件下,酵母菌通过细胞呼吸产生

,还产生少量的

。检测产物试剂现象CO2澄清石灰水石灰水变浑浊

水溶液由蓝变

再变

.酒精

溶液(酸性)橙色变

色溴麝香草酚蓝绿黄重铬酸钾灰绿细胞呼吸CO2和水酒精CO2[思考与讨论]

本实验中哪是对照组,哪是实验组?提示:本实验为对比实验,对比实验不设对照组,均为实验组,这是对照实验的一种特殊形式,即相当于“相互对照”。要点探究要点探究酵母菌细胞呼吸方式的实验分析如图为“探究酵母菌的呼吸方式”的实验装置,有关叙述正确的是(

)A.该实验需设置有氧和无氧两种条件的对比实验,其中乙组作为对照组B.若向B瓶和E瓶中加入酸性重铬酸钾溶液,则E瓶内的溶液会变黄C.可根据溴麝香草酚蓝水溶液变黄的时间长短,来定量检测CO2的产生速率D.C瓶和F瓶中溶液都变浑浊,澄清石灰水的作用不同C提示:该实验需设置有氧和无氧两种条件的对比实验,甲、乙组互为对照组;若向B瓶和E瓶中加入酸性重铬酸钾溶液,由于只有无氧呼吸才会产生酒精,所以E瓶内的溶液会变灰绿色;C瓶和F瓶中澄清石灰水的作用都是用来检测CO2。[归纳总结]实验课题与装置分析(1)实验课题的分析①本实验的探究课题可以转变为探究有氧条件和无氧条件下酵母菌细胞呼吸的情况。②根据检测目的不同,可细化为两个子课题:a.在有氧和无氧条件下酵母菌细胞呼吸产生CO2的多少;b.在有氧和无氧条件下酵母菌细胞呼吸是否产生酒精。具体分析如下:课题名称课题一课题二自变量有氧和无氧有氧和无氧因变量产生的CO2的多少酒精的有无观测指标澄清石灰水变浑浊的程度重铬酸钾溶液的颜色变化无关变量温度、营养物质、空气中的CO2(用碱性溶液吸收空气中的CO2)实验结论在有氧条件下酵母菌产生的CO2比无氧条件下多在无氧条件下酵母菌产生酒精,而在有氧条件下不产生酒精(2)实验装置的分析①第一组装置中的第一个锥形瓶中盛放的试剂是NaOH溶液,其目的是使进入A中的空气先经NaOH溶液处理,排除空气中CO2对实验结果的干扰。②第二组装置中B瓶放置一段时间后,才能与装有澄清石灰水的锥形瓶连接,其目的是让酵母菌将B瓶中的氧气消耗掉,确保产物CO2均来自无氧呼吸。②有氧条件装置必须持续通入空气,保证氧气的充足。(3)实验中注意事项①配制酵母菌培养液时,必须将煮沸的葡萄糖溶液冷却到常温,才可加入新鲜酵母菌。知识点二有氧呼吸教材导读阅读教材第93～94页,完成下列填空:1.过程(1)有氧呼吸的主要场所为

。(2)有氧呼吸的总反应式:

。线粒体细胞质基质少量线粒体基质少量线粒体内膜大量2.概念(1)条件:

及多种酶的催化。(2)物质变化:葡萄糖等有机物→

。(3)能量变化:释放

,生成大量

的过程。(4)特点:①能量是逐步释放;②有机物

。3.能量转化1mol葡萄糖彻底氧化分解后,释放出2870kJ的能量,其中

kJ左右的能量储存在

中,其余的以

形式散失掉。氧CO2和H2O能量ATP彻底氧化分解1161ATP热能要点探究要点有氧呼吸的过程如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.线粒体能完成图示全过程D.硝化细菌能完成图示全过程D提示:①是有氧呼吸第一阶段释放的能量,②是有氧呼吸第二阶段释放的能量,④是有氧呼吸第三阶段释放的能量,其中有氧呼吸第三阶段释放的能量④最多;③所在的过程表示的是有氧呼吸的第二阶段,反应物是丙酮酸和水分子,所以③代表水分子;有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体,线粒体只能完成有氧呼吸的第二阶段和第三阶段;硝化细菌属于需氧型的生物,虽然没有线粒体,但是含有与有氧呼吸有关的酶,所以能够完成图示全过程。[归纳总结](1)有氧呼吸过程的三个明确①有氧呼吸第三阶段释放的能量最多。②参与反应的氧气中的氧全部到了产物水中。③有氧呼吸释放的能量约有40%到了ATP中,这是和有机物在外燃烧最大的不同。(2)有关有氧呼吸的三个误区①线粒体是细胞有氧呼吸的主要场所,而非唯一场所,因为有氧呼吸的第一阶段是在细胞质基质中完成的。②线粒体内不能直接将葡萄糖分解。葡萄糖需在细胞质基质中分解为丙酮酸和[H]后,丙酮酸才能在线粒体中被进一步分解。③线粒体是细胞进行有氧呼吸的充分但非必要条件,如大肠杆菌(原核生物)无线粒体,但能进行有氧呼吸。知识点三无氧呼吸及其与有氧呼吸的比较教材导读阅读教材第94～95页,完成下列填空:1.类型:对于微生物而言,根据产物的不同可分为

发酵和

发酵。2.两种无氧呼吸类型的比较酒精乳酸酒精发酵乳酸发酵场所

.过程第一阶段葡萄糖

+少量能量第二阶段丙酮酸+[H]

.丙酮酸+[H]

.细胞质基质[H]+丙酮酸酒精+CO2乳酸[思考与讨论]

脂肪与糖类相比,含氢高,而氧的含量少,则等量的脂肪与糖类有氧呼吸释放的能量和耗氧量的多少有何不同?提示:脂肪氧化分解耗氧量大,产生的能量多。第一反应式C6H12O62C2H5OH+2CO2+少量能量C6H12O62C3H6O3+少量能量能量转化只在

阶段释放出少量能量,生成少量ATP,葡萄糖分子中的大部分能量则存留在酒精或乳酸中要点探究要点1有氧呼吸与无氧呼吸的联系和区别细胞内葡萄糖分解代谢过程如图所示,下列叙述正确的是(

)A.酵母菌细胞质基质中可进行①和②过程B.剧烈运动时骨骼肌细胞中进行①和④过程C.乳酸菌细胞进行①和③过程中均产生[H]D.①过程是真核与原核细胞葡萄糖分解的普遍途径D提示::酵母菌细胞质基质中可进行①过程,②过程表示有氧呼吸的第二和第三阶段,该过程在线粒体内进行;人体无氧呼吸的产物是乳酸,而不是乙醇;乳酸菌无氧呼吸的第二阶段不产生[H],相反会将第一阶段产生的[H]消耗掉;①过程是糖酵解过程,在真核与原核细胞葡萄糖分解均有这一步。[归纳总结]有氧呼吸与无氧呼吸的联系和区别(1)有氧呼吸和无氧呼吸的过程分析①无氧呼吸的第二阶段是第一阶段产生的[H]将丙酮酸还原为C2H5OH和CO2或乳酸的过程。②有氧呼吸中H2O既是反应物,又是生成物,且H2O中的氧全部来自O2。③有氧呼吸的三个阶段共同的产物是ATP,无氧呼吸只在第一阶段产生ATP。(2)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O2、酶不需O2、需酶产物CO2、H2O酒精和CO2或乳酸能量大量少量特点有机物彻底分解,能量完全释放有机物没有彻底分解,能量没有完全释放相同点联系葡萄糖分解为丙酮酸阶段完全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要点2根据气体代谢特点判断细胞呼吸类型B如图所示为探究酵母菌细胞呼吸类型的装置,下列现象中能说明酵母菌既进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸的是(

)A.装置1中红色液滴左移,装置2中红色液滴不移B.装置1中红色液滴左移,装置2中红色液滴右移C.装置1中红色液滴不移,装置2中红色液滴右移D.装置1中红色液滴右移,装置2中红色液滴左移提示:装置1中的NaOH溶液可吸收酵母菌呼吸作用产生的CO2,红色液滴移动的距离代表呼吸作用消耗的氧气量;装置2中的清水,既不吸收气体,也不释放气体,红色液滴移动的距离代表呼吸作用释放的CO2量与消耗的O2量的差值。若酵母菌只进行有氧呼吸,释放的CO2量与消耗的O2量相等,导致装置1内的气体压强降低,红色液滴左移,而装置2内的气体压强不变,红色液滴不移动。若酵母菌只进行无氧呼吸时,则只有CO2的释放,没有O2的消耗,此装置1内的气体压强不变,红色液滴不移,装置2内的气体压强增大,红色液滴右移。若酵母菌既进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸,则因氧气的消耗导致装置1内的气体压强降低,红色液滴左移;而装置2内,酵母菌呼吸作用释放的CO2量大于消耗的O2量,导致装置2内的气体压强增大,红色液滴右移。[归纳总结]判断细胞呼吸方式的装置及其结果分析欲确认某生物的呼吸类型,应设置两套呼吸装置,如图所示(以发芽种子为例):(1)实验结果预测和结论:实验现象结论装置一液滴装置二液滴不动不动只进行产乳酸的无氧呼吸或种子已死亡不动右移只进行产酒精的无氧呼吸左移右移进行有氧呼吸和产酒精的无氧呼吸左移不动只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸(2)为使实验结果精确,排除无关变量的干扰,还应设置对照装置。对照装置与装置二相比,不同点是用“煮熟的种子”代替“发芽种子”,其余条件均相同。知识点四影响细胞呼吸的外界因素及其在生产、生活中的应用教材导读阅读教材第95～96页的“资料分析”,完成下列填空:1.对有氧呼吸原理的应用(1)包扎伤口应选用

的敷料。(2)提倡慢跑等有氧运动使细胞进行

呼吸,避免肌细胞产生大量

。(3)及时松土有利于

。透气有氧乳酸根系生长(4)稻田定期排水有利于根系

呼吸防止幼根变黑、腐烂。2.对无氧呼吸原理的应用(1)利用粮食等通过酵母菌发酵可以生产各种酒。(2)破伤风芽孢杆菌只能进行

呼吸,皮肤破损较深或被锈钉扎伤后就容易进行大量繁殖,因此,较深的伤口需及时清理、敷药并注射破伤风抗毒血清等。有氧无氧要点探究要点影响细胞呼吸的外界因素及应用甲、乙两图都表示某植物的非绿色器官CO2释放量和O2吸收量的变化。相关叙述不正确的是(

)A.甲图中氧浓度为a时的情况对应于乙图中的A点B.甲图中氧浓度为b时的情况对应于乙图中的CD段C.甲图中的c对应的氧浓度是最适合贮藏植物器官的D.甲图中氧浓度为d时没有酒精产生B提示:分析甲图可知,氧浓度为a时,氧气吸收量为0,只进行无氧呼吸,不进行有氧呼吸,对应的是乙图中的A点;氧浓度为b时,进行有氧呼吸也进行无氧呼吸,无氧呼吸产生二氧化碳的量大于有氧呼吸产生二氧化碳的量,对应乙图中的C点之前,B错误;贮藏植物器官应选择二氧化碳产生量最少时,即甲图中的c点的氧浓度;氧浓度为d时,氧气的吸收量与二氧化碳的释放量相等,细胞只进行有氧呼吸,不进行无氧呼吸,没有酒精产生。

[归纳总结]

影响细胞呼吸的外界因素分析(1)温度①原理:温度影响呼吸作用,主要是因为影响呼吸酶的活性。②应用:生产上常利用这一原理在低温下(约为4℃)贮存蔬菜、水果,以减少呼吸消耗,温度降低的幅度以不破坏植物组织为标准,否则细胞受损,也容易腐烂损坏。在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降温,能降低细胞呼吸强度,减少有机物的消耗,提高产量。(2)O2浓度①原理:O2是有氧呼吸的原料之一,O2浓度直接影响呼吸作用的性质:O2浓度为零时只进行无氧呼吸;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,有氧呼吸不断增强;但当O2浓度达到一定值后,随O2浓度增大,有氧呼吸不再加强。②应用:生产上常利用适当降低O2浓度能够抑制细胞呼吸、减少有机物消耗的原理来延长蔬菜、水果的储藏时间;作物栽培中,采取“中耕松土”、防止土壤板结等措施,提高根细胞周围O2浓度,保证根细胞的正常呼吸,有利于矿质离子的吸收。(3)含水量①原理:水对于维持细胞的形态、结构和功能具有重要意义,细胞中自由水的含量与代谢强度密切相关。在一定范围内,细胞呼吸速率随含水量的增加而加快,随含水量的减少而减慢。②应用:在作物种子储藏时,将种子风干,以减弱细胞呼吸,减少有机物的消耗。核心知识小结[要点整合][关键语句]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.线粒体是真核细胞进行有氧呼吸的主要场所:有氧呼吸第一阶段发生在细胞质基质,第二阶段发生在线粒体基质,第三阶段发生在线粒体内膜。3.有氧呼吸的反应式可简写成:C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量。4.酒精发酵的反应式为C6H12O62C2H5OH+2CO2+少量能量。5.乳酸发酵的反应式为C6H12O62C3H6O3+少量能量。6.影响细胞呼吸的因素主要有温度、氧气浓度和细胞中的含水量。随堂检测·基础达标1.有氧呼吸中,产生大量ATP发生在(

)A.葡萄糖分解成丙酮酸时

B.产生CO2时C.氢和氧结合生成水时

D.丙酮酸和水反应时C解析:ATP大量产生于有氧呼吸的第三阶段。解析:无氧呼吸是不吸收O2的,所以不可能只进行无氧呼吸。如果只进行有氧呼吸,根据有氧呼吸的反应式可知,吸收的O2和放出的CO2量是相等的。因此释放的CO2大于吸收的O2量,说明在进行有氧呼吸的同时,还在进行无氧呼吸。2.某植物细胞在进行细胞呼吸的过程中,如果释放的CO2量大于吸入的O2量,则此细胞进行的是(

)A.无氧呼吸

B.有氧呼吸C.酒精发酵

D.有氧呼吸和无氧呼吸D3.如图所示酵母菌呼吸作用与氧气浓度的关系。下列说法正确的是(

)A.B点为酵母菌无氧呼吸最弱点B.C点时酵母菌无氧呼吸与有氧呼吸的速率相等C.AC段表示酵母菌仅进行无氧呼吸D.阴影部分面积表示酵母菌无氧呼吸产生的CO2量D解析:B点时,酵母菌的总呼吸速率最低,但无氧呼吸速率不是最低的,无氧呼吸速率最低的点是C点,此时无氧呼吸速率为0;C点时酵母菌无氧呼吸消失,只进行有氧呼吸;AC段表示酵母菌同时进行无氧呼吸和有氧呼吸;酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都产生CO2,图中阴影部分面积表示酵母菌无氧呼吸产生的CO2量。4.下列关于种子或食物储存的说法中,正确的是(

)A.食品包装上的“胀袋勿食”是指微生物进行乳酸发酵产气B.晒干后的种子在贮存时不进行细胞呼吸C.可以采用低氧、零下低温和干燥的方法来保存水果D.真空包装熟牛肉抑制了微生物的有氧呼吸D解析:食品包装上的“胀袋勿食”是指微生物进行酒精发酵产气,乳酸发酵只产生乳酸,不产生气体;种子库中贮存的风干种子代谢较弱,但仍能进行细胞呼吸;水果、蔬菜储藏需要(零上)低温、低氧、湿度适中的方法,这样可以降低细胞呼吸速率,减少有机物的消耗,达到长时间储藏、保鲜的效果;真空包装熟牛肉抑制了微生物的有氧呼吸,D项正确。5.如图是真核生物细胞呼吸作用过程图解,其中的X、Y分别代表某种物质,①②③④⑤代表相关生理过程。请据图回答有关问题:(1)只能在真核生物的细胞质基质中进行的呼吸过程有