3.3细胞呼吸能量的转化和利用课件高一上学期生物

第3节细胞呼吸——能量的转化和利用1必备知识·自主学习一、动物细胞呼吸产物的探究1.实验装置分析:想一想:判断各锥形瓶中液体的作用。A瓶氢氧化钾溶液:_____________________。B瓶石灰水:_________________________________。C瓶石灰水:检测小白鼠细胞呼吸是否产生_________。2.实验结果:锥形瓶中溶液变浑浊的是__瓶;钟罩内温度将_____。3.实验结论:小白鼠细胞呼吸产生_________,同时释放_____。吸收空气中的二氧化碳检测空气中的二氧化碳是否完全吸收二氧化碳C上升二氧化碳能量二、细胞呼吸过程1.概念解读:2.有氧呼吸:(1)主要场所:_______。(2)过程(在横线上写出合适的内容):线粒体(3)总反应式:__________________________________。C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量【问·答】有氧呼吸时,氧气中的氧元素出现在哪种产物中?提示:水。3.无氧呼吸:(1)反应式。C6H12O6

_________________C6H12O6

____________2C2H5OH+2CO2+能量2C3H6O3+能量(2)过程。判一判:基于对无氧呼吸的理解,判断下列说法的正误:①无氧呼吸第一阶段和第二阶段发生的场所都是细胞质基质。 ()②无氧呼吸所需酶的种类与有氧呼吸相同。 ()提示:无氧呼吸的酶与有氧呼吸的酶不同。③无氧呼吸只有第一阶段产生能量。 ()√×√④有CO2产生的呼吸一定不是无氧呼吸。 ()提示:无氧呼吸产物为乙醇的类型中有CO2的产生。⑤无氧呼吸的产物只有乙醇或乳酸。 ()提示:产生乙醇的无氧呼吸同时产生CO2。⑥无氧呼吸过程中有机物中的能量主要以热能的形式散失。 ()提示:无氧呼吸过程中有机物中的能量大部分储存在乙醇或乳酸中。×××【问·答】有氧呼吸与无氧呼吸最本质的区别是什么?提示:有氧呼吸有机物彻底氧化分解,葡萄糖中的能量全部释放;无氧呼吸有机物未彻底分解,葡萄糖中的能量大部分储存在乙醇或乳酸中。三、探究酵母菌的呼吸方式1.实验装置分析:左侧试管中油脂层的作用是_________。隔绝氧气2.产物检测:判一判:判断下列关于细胞呼吸产物检测的说法是否正确。①两支盛有石灰水的试管均变浑浊,右侧试管先变浑浊。 ()②当溶液中CO2含量增高时,溴麝香草酚蓝溶液由黄绿色变为蓝色。()提示:当溶液中CO2含量增高时,溴麝香草酚蓝溶液由蓝色变为黄绿色。③在碱性条件下重铬酸钾与酒精反应,生成绿色硫酸铬。 ()提示:在酸性条件下重铬酸钾与酒精反应,生成绿色硫酸铬。√××3.实验结论:酵母菌在有氧和无氧条件下均可以进行细胞呼吸,产生二氧化碳。四、细胞呼吸的意义1.维持生物体生命活动的基本保证。细胞呼吸释放出来的能量,一部分以___的形式散失,一部分主要储存在____中,供给生物体的各项生命活动。2.有氧呼吸第___阶段是糖类、蛋白质和脂肪等物质代谢和能量代谢的枢纽。热ATP二2关键能力·合作学习知识点一细胞呼吸过程

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外界条件需要氧气不需要氧气场所细胞质基质:第一阶段线粒体:第二、三阶段细胞质基质有机物分解葡萄糖分解彻底葡萄糖分解不彻底产物CO2、H2O乳酸或酒精、CO2能量释放大量能量少量能量相同点外界条件需要酶和适宜的温度本质氧化分解有机物、释放能量,生成ATP过程第一阶段(葡萄糖→丙酮酸)相同特别提醒:①进行有氧呼吸的生物并不一定都含线粒体。如某些原核细胞虽无线粒体,但也能进行有氧呼吸。②有CO2产生的不一定是有氧呼吸,有酒精或乳酸产生的呼吸类型一定为无氧呼吸。③细胞呼吸释放的能量并不都储存起来。大部分以热能的形式散失,小部分储存在ATP中。【知识拓展】1.细胞呼吸方式的判断方法:(1)方法秘诀:写出反应式,找出O2消耗量和CO2释放量之间的数量关系:①有氧呼吸:C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量②产生酒精:C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量③产生乳酸:C6H12O62C3H6O3+能量(2)依据O2消耗量和CO2释放量,具体判断如下:条件结论情况1O2消耗量=CO2产生量只进行有氧呼吸或既进行有氧呼吸又进行产生乳酸的无氧呼吸情况2消耗O2量<释放CO2量同时进行有氧呼吸和无氧呼吸情况3不消耗O2,释放CO2只进行产生酒精的无氧呼吸情况4不消耗O2,不释放CO2只进行产生乳酸的无氧呼吸或细胞已经死亡2.植物呼吸速率的测定与探究:(1)植物细胞呼吸的指标:植物细胞呼吸吸收O2,释放CO2,CO2被NaOH溶液吸收,使容器内气体压强减小,毛细管内的水滴左移(实验装置如图)。根据单位时间内水滴左移的体积即可计算呼吸速率。(2)条件:整个装置必须进行遮光处理,否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。(3)测定种子的呼吸速率时,为防止微生物呼吸对实验结果的干扰,应将装置及所测种子进行消毒处理。(4)对照组的设置:为防止气压、温度等物理膨胀因素所引起的误差,应设置对照实验,将所测定的生物灭活(将种子煮熟),其他条件均不变。【典例示范】(2020·济南高一检测)如图是细胞呼吸过程简图,其中字母表示物质,序号表示过程。下列叙述正确的是 (

)A.过程②③④均发生在线粒体中B.过程①②③④均有能量的释放,但只有①②过程中有ATP的合成C.酵母菌细胞可以进行过程①②③④D.物质b是二氧化碳,O2参与过程②的反应【解题思维】解答本题需突破以下两个关键点:

【解析】选D。过程①是细胞呼吸第一阶段,场所在细胞质基质,②是有氧呼吸第二、三阶段,场所在线粒体,③是进行产生酒精的无氧呼吸第二阶段,④是进行产生乳酸的无氧呼吸第二阶段,均发生在细胞质基质中,A错误;有氧呼吸三个阶段均释放能量,合成ATP,而无氧呼吸仅在第一阶段释放少量能量,B错误;酵母菌可以进行有氧呼吸也可以进行产生酒精的无氧呼吸,即可以进行过程①②③,C错误;无氧呼吸的产物是酒精和CO2,O2参与过程②的反应,D正确。【审答误区】解答本题的常见误区有以下两点:(1)对细胞呼吸各阶段的能量变化认识不清:有氧呼吸三个阶段均释放能量,第三阶段释放能量最多;无氧呼吸只在第一阶段释放能量,第二阶段不释放能量。(2)对不同生物细胞呼吸方式认识不清:一种生物的无氧呼吸方式只有一种。【母题追问】(1)过程③④一般不会发生在同一生物体内,其原因是什么?提示:因为③④是两个完全不同的反应过程,需要两种不同的酶来催化,这是由酶的专一性所决定的。而在同一生物体内不可能同时存在这两种酶。(2)人在剧烈运动时,主要通过图中哪一种途径供能?此时人体消耗的氧气与产生的二氧化碳的量哪一个较多?提示:①②。一样多。【方法规律】不同生物的无氧呼吸类型(1)动物:无氧呼吸的产物为乳酸。(2)植物:无氧呼吸的产物一般为酒精,特例如玉米胚、马铃薯的块茎、甘薯的块根无氧呼吸产生乳酸。(3)酵母菌:无氧呼吸产物为酒精和二氧化碳。(4)乳酸菌:无氧呼吸产物为乳酸。【类题精练】如图表示细胞呼吸作用的过程,其中①～③代表有关生理过程发生的场所,甲、乙代表有关物质。下列相关叙述正确的是 (

)A.①和③都具有双层生物膜B.①和②所含酶的种类不同C.②和③都能产生大量ATPD.甲、乙分别代表ATP、[H]【解析】选B。根据题图提供的信息可知,葡萄糖在①中分解为丙酮酸和[H],故①是细胞质基质,丙酮酸与水在线粒体基质中反应,生成CO2和[H],故甲是丙酮酸,乙是[H],②是线粒体基质,[H]被O2氧化生成水,故③是线粒体内膜。细胞质基质和线粒体内膜不是双层膜,A错误;①和②所含酶的种类不同,B正确;线粒体内膜能产生大量ATP,而线粒体基质产生的ATP较少,C错误;甲是丙酮酸,乙是[H],D错误。【补偿训练】细胞内糖分解代谢过程如图,下列叙述错误的是 (

)A.植物细胞能进行过程①和③或过程①和④B.真核细胞的细胞质基质中能进行过程①和②C.动物细胞内,过程②比过程①释放的能量多D.乳酸菌细胞内,过程①产生[H],过程③消耗[H]【解析】选B。植物细胞能进行过程①和②、①和③、①和④;真核细胞的细胞质基质中能进行无氧呼吸的全过程,即①和③或①和④;动物细胞中过程②(有氧呼吸第二、三阶段)比过程①(有氧呼吸的第一阶段)释放的能量多;包括乳酸菌在内的细胞无氧呼吸过程中,第一阶段(①)产生的[H],在第二阶段(③或④)中被消耗。知识点二细胞呼吸方式探究

1.实验材料——酵母菌:2.实验设置思路:(1)对比实验(相互对照实验):两个实验组,分别为有氧条件和无氧条件。(2)变量控制:①自变量:通过油封的方法可制造无氧环境;通过持续通入去除二氧化碳的空气可制造有氧环境。②无关变量:温度、酵母菌培养液浓度等应保持适宜且相同。(3)分析结果,得出结论:特别提醒:酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸均可以产生二氧化碳,因此不能根据是否产生二氧化碳来判断酵母菌的呼吸方式,而是根据相同条件下二氧化碳产生的多少或快慢。【典例示范】

如图为探究酵母菌呼吸作用装置图。据图回答:(1)乙装置中,B瓶需密封一段时间后再连接盛有澄清石灰水的锥形瓶,目的是____________________。

(2)甲装置中,如何确定质量分数为10%的NaOH溶液是否充分吸收了空气中的二氧化碳?_____________________________________________________。

(3)实验结束时,取少量酵母菌培养液A和培养液B,分别加入酸性的重铬酸钾溶液,其中B的颜色变为__________________。

【解题思维】解答本题需突破以下两个关键点:

【解析】(1)乙装置需要无氧条件,B瓶内有少量氧气,密封一段时间后氧气会被酵母菌消耗尽。(2)判断质量分数为10%的NaOH溶液是否充分吸收了空气中的CO2,可在NaOH溶液和酵母菌培养液之间连接一个盛有澄清石灰水的锥形瓶,根据澄清石灰水是否变浑浊进行判断。(3)酒精在酸性重铬酸钾溶液中会由橙色变成绿色。答案:(1)消耗尽瓶中的氧气(2)在NaOH溶液和酵母菌培养液之间连接一个盛有澄清石灰水的锥形瓶(3)绿色【类题精练】下列有关“探究酵母菌的呼吸方式”实验的叙述,错误的是 (

)A.在探究无氧呼吸的实验中,可用石蜡层隔绝O2B.在探究有氧呼吸的实验中,可用NaOH溶液除去泵入空气中的CO2C.实验中需控制的无关变量如温度、pH等要相同且适宜D.可通过观察溴麝香草酚蓝溶液是否变色来判断酵母菌的呼吸方式【解析】选D。在探究无氧呼吸的实验中,可用石蜡层隔绝O2,A正确;在探究有氧呼吸的实验中,可用NaOH溶液除去泵入空气中的CO2,B正确;实验中需控制的无关变量有温度、pH等,且无关变量相同且适宜,C正确;酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都能产生二氧化碳,都能使溴麝香草酚蓝溶液变色,可用其变色的速率或澄清石灰水的浑浊程度来判断酵母菌的呼吸方式,D错误。【补偿训练】如图是探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置,以下说法中正确的是(

)A.两个装置均需要在黑暗条件下进行B.装置乙在Ⅱ处可检测到有酒精生成C.装置乙是对照组,装置甲是实验组D.装置甲中NaOH溶液的作用是吸收Ⅰ处的CO2【解析】选B。酵母菌不进行光合作用,故无须在黑暗条件下进行,A错误;装置乙中发生无氧呼吸,因此在Ⅱ处可检测到有酒精生成,B正确;装置甲与乙二者构成相互对照的关系,C错误;装置甲中NaOH溶液的作用是吸收通入空气中的二氧化碳,避免对实验结果造成干扰,D错误。3核心素养·情境探究【生产情境】葡萄酒不仅美味还具有养生作用,下面是自酿葡萄酒的简单步骤。洗净葡萄,沥干水分,用力捏破,越碎越好,铺在坛中,一层葡萄铺好之后均匀撒一层糖。葡萄不要填满整个容器,一定要留出1/4空间来让葡萄发酵。最后一步很重要,就是用2层的保鲜膜覆盖在容器口。探究:(1)酿葡萄酒为什么要捏破葡萄?(科学思维)提示:使酵母菌与葡萄汁充分接触,有利于发酵的进行。(2)为什么葡萄不要填满整个容器,要留出1/4空间?(科学思维)提示:开始时提供氧气,供酵母菌进行有氧呼吸,大量繁殖;无氧呼吸会产生CO2,防止气体冲出装置。(3)为什么最后一步用2层的保鲜膜覆盖在容器口?(科学思维)提示:①提供无氧环境;②防止空气中的杂菌污染。4课堂检测·素养达标1.有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式,有氧呼吸释放大量的能量保证了生命活动对能量的需求,下列有关有氧呼吸的描述,正确的是__________。

①产物水中的氢都来自参加反应的葡萄糖和水②产物水中的氧都来自参加反应的葡萄糖和水③产物二氧化碳中的氧都来自参加反应的葡萄糖④产物二氧化碳中的碳都来自参加反应的葡萄糖⑤有氧呼吸每阶段都产生ATP,但量不同⑥O2参与有氧呼吸的第二阶段【解析】选①④⑤。以葡萄糖为反应物进行有氧呼吸,产物水中的氢都来自参加反应的葡萄糖和水,①正确;产物水中的氧都来自参加反应的氧气,②错误;产物二氧化碳中的氧都来自参加反应的葡萄糖和水,③错误;产物二氧化碳中的碳都来自参加反应的葡萄糖,④正确。有氧呼吸三个阶段均有ATP的产生,第三阶段产生的ATP最多,⑤正确。O2参与有氧呼吸第三阶段的反应,⑥错误。2.下列有关“探究酵母菌的呼吸方式”实验的叙述,错误的是 (

)A.二氧化碳可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝色变成黄绿色B.实验中需控制的无关变量有温度、pH、培养液浓度等C.可通过观察澄清石灰水是否变浑浊来判断酵母菌的呼吸方式D.实验中将葡萄糖溶液煮沸的目的是灭菌和除去溶液中的O2【解析】选C。酵母菌有氧呼吸、无氧呼吸均会产生二氧化碳,均会使澄清石灰水变浑浊。3.小麦种子进行呼吸作用的过程中,产生CO2的场所是 (

)①细胞质基质②线粒体③细胞膜④内质网A.①② B.②③ C.①④ D.③④【解析】选A。小麦种子既可以通过有氧呼吸(发生在线粒体内)产生CO2,也可以通过无氧呼吸(发生在细胞质基质中)产生CO2。4.(2020·兰州高一检测)在有氧呼吸过程中,进入细胞中的氧将 (

)①与氢结合生成水②与碳结合形成二氧化碳③在线粒体中被消耗④在线粒体和细胞质基质中被消耗A.①④ B.②③ C.①③ D.②④【解析】选C。有氧呼吸的整个过程分成三个阶段,第三个阶段是前两个阶段产生的氢与氧结合生成水,反应发生在线粒体中。5.(教材应用题改编)“懒人”适合养仙人掌、仙人球等植物,若给此类植物浇水太勤,往往会出现烂根,导致植物死亡。对此现象的解释,正确的是 (

)A.无氧呼吸产热量不足导致酶活性下降B.产物酒精使蛋白质变性,细胞死亡C.无机盐吸收等生命活动受到影响D.产物乳酸积累,导致乳酸中毒【解析】选B。此类植物根部较长时间淹水,因缺氧而进行无氧呼吸,产物酒精会使蛋白质变性,造成细胞死亡。6.(2019·湖南学考真题)某同学在参加篮球比赛的过程中,细胞呼吸不可能产生的物质是 (

)A.二氧化碳B.水C.酒精D.乳酸【解析】选C。二氧化碳是有氧呼吸产物,A不符合题意;水是有氧呼吸产物,B不符合题意;人无氧呼吸的产物是乳酸,没有酒精,C符合题意,D不符合题意。7.(2019·山东合格考)下列关于人体肌肉细胞内有氧呼吸和无氧呼吸的比较,正确的是 (

)A.二氧化碳只是有氧呼吸的产物B.无氧呼吸过程中不会生成ATPC.还原氢只在有氧呼吸过程中产生D.葡萄糖只能作为有氧呼吸的底物【解析】选A。人体有氧呼吸产生CO2,无氧呼吸产生乳酸,A正确;无氧呼吸第一阶段生成ATP,B错误;还原氢在无氧呼吸第一阶段也能产生,C错误;葡萄糖也能作为无氧呼吸的底物,D错误。8.(2019·北京合格考)如图为线粒体的结构示意图。在相应区域中会发生的生理过程是 (

)A.②处发生葡萄糖分解B.①中的CO2扩散穿过内膜C.②处丙酮酸分解为CO2和H2OD.③处[H]与O2结合生成水【解析】选D。②处为线粒体基质,葡萄糖的分解发生在细胞质基质中,A错误;①中的CO2向线粒体外扩散,穿过外膜,B错误;②处为线粒体基质,H2O是在线粒体内膜上形成的,C错误;③处为线粒体内膜,此处[H]与O2结合生成水,D正确。9.如果用研究植物的有氧呼吸,在最初的哪种产物中能检测到18O (

)A.丙酮酸2

2O

2【解析】选B。用研究植物的有氧呼吸,水在有氧呼吸的第二阶段参与反应,在酶的作用下,与丙酮酸反应生成CO2和[Η],并释放少量能量,所以在最初的CO2中能检测到18O。10.将200mL含酵母菌的培养液加入500mL的密闭容器内,该容器内酵母菌不同呼吸方式