新教材适用2024-2025学年高中生物第5章细胞的能量供应和利用第3节细胞呼吸的原理和应用第2课时无氧呼吸与细胞呼吸原理的应用学案新人教版必修1

第2课时无氧呼吸与细胞呼吸原理的应用课标要求1．概述无氧呼吸的过程。2．说明有氧呼吸和无氧呼吸的异同。3．举例说明细胞呼吸原理的应用。核心素养1．生命观念——分析与综合：分析有氧呼吸与无氧呼吸的过程，区分二者的异同。2．社会责任——依据细胞呼吸原理指导农业生产，解决实际问题。学问点一有氧呼吸和无氧呼吸的比较必备学问·夯实双基1．无氧呼吸(1)条件：无氧条件下。(2)场所：_细胞质基质__(3)类型类型项目酒精发酵乳酸发酵场所_细胞质基质__过程第一阶段葡萄糖_[H]＋丙酮酸__＋少量能量其次阶段丙酮酸＋[H]_酒精＋CO2__丙酮酸＋[H]_乳酸__化学反应式C6H12O6_2C2H5OH(酒精)___＋2CO2__＋少量能量C6H12O6_2C3H6O3(乳酸)__＋少量能量能量转化只在_第一阶段__释放出少量的能量，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2.细胞呼吸(1)概念：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)实质：氧化分解_有机物__，释放能量。活学巧练1.哺乳动物成熟的红细胞只能进行无氧呼吸。(√)2．无氧呼吸的终产物是丙酮酸。(×)3．无氧呼吸是不需氧的呼吸，因而其底物分解不属于氧化反应。(×)4．无氧呼吸不须要O2的参加，该过程最终有[H]的积累。(×)5．人猛烈运动时产生的CO2是有氧呼吸和无氧呼吸共同的产物。(×)深化探讨1.为什么不同生物无氧呼吸产物不同？提示：不同生物无氧呼吸的酶不同。2．(实践应用)猛烈运动后的肌肉酸疼是怎样造成的？提示：猛烈运动，氧气供应不足，肌肉细胞进行无氧呼吸产生了乳酸，造成肌肉酸疼。课内探究·名师点睛1．有氧呼吸和无氧呼吸过程图解2．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条件需氧不需氧场所细胞质基质(第一阶段)线粒体(其次、三阶段)细胞质基质分解程度葡萄糖被彻底分解葡萄糖分解不彻底产物CO2、H2O乳酸或酒精和CO2能量释放大量能量少量能量相同点反应条件需酶和相宜温度本质氧化分解有机物，释放能量，生成ATP过程第一阶段从葡萄糖到丙酮酸完全相同3.与无氧呼吸有关的几个易错点(1)不同生物无氧呼吸产物不同是由于催化反应的酶的种类不同，根本缘由在于限制酶合成的基因不同。(2)大多数植物、酵母菌无氧呼吸的产物为酒精和CO2；有些高等植物的某些器官如玉米胚、马铃薯块茎、甜菜块根等进行无氧呼吸时产生乳酸；高等动物、人及乳酸菌的无氧呼吸只产生乳酸。(3)无氧呼吸第一阶段产生的[H]用于还原丙酮酸。(4)无氧呼吸只在第一阶段释放能量。4．与细胞呼吸有关的计算C6H12O6＋6H2O＋6O212H2O＋6CO2＋能量C6H12O62C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量(1)消耗等量葡萄糖时，无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2的物质的量之比为13。(2)产生等量的CO2时，无氧呼吸与有氧呼吸消耗的葡萄糖的物质的量之比为31。(3)无氧呼吸产生的酒精和CO2的物质的量相等；有氧呼吸消耗O2和产生CO2的物质的量相等。学问贴士(1)有氧呼吸和无氧呼吸总反应式中的能量不能写成ATP，因为大部分能量以热能形式散失。(2)1mol葡萄糖彻底氧化分解后，释放出2870kJ的能量，其中977.28kJ的能量储存在ATP中，其余的以热能形式散失。(3)1mol葡萄糖生成乳酸释放的能量为196.65kJ，其中只有61.08kJ的能量转移到ATP(生成2molATP)中，其余部分以热能的形式散失。人体肌细胞无氧呼吸产生的乳酸，能在肌细胞中再次转化为葡萄糖。(4)无氧呼吸只有第一阶段释放能量，其次阶段没有能量释放。而有氧呼吸三个阶段均释放能量。5．细胞呼吸的意义(1)为生物体的生命活动供应能量。生物体内的糖类、脂类、蛋白质等有机物都富含能量，但这些能量不能干脆被各种生命活动所利用，须要通过呼吸作用分解有机物，释放能量，转化到能量“货币”ATP中，由ATP干脆推动各种生命活动的进行，如细胞的分裂、矿质元素的汲取、有机物之间的转化等。(2)呼吸作用是各种有机物相互转化的枢纽。呼吸作用的过程中会产生各种各样的中间产物，这些中间产物是合成体内其他化合物的原料。呼吸作用能把生物体的糖代谢、脂类代谢、蛋白质代谢等连成一个整体，成为体内各种有机物相互转化的枢纽。联系三大有机物代谢过程的主要枢纽物质是丙酮酸。(3)在维持恒温动物的体温、植物抗病等方面有重要作用。典例剖析典例1人体有氧呼吸和无氧呼吸的相同之处是(A)①都有葡萄糖分解成丙酮酸的阶段②所需的酶基本相同③都是氧化分解有机物，释放能量的过程④都产生CO2⑤都产生了[H]A．①③⑤ B．①③④C．①③④⑤ D．①②③④⑤解析：①有氧呼吸与无氧呼吸的第一阶段相同，都是葡萄糖分解成丙酮酸，①正确；②有氧呼吸与无氧呼吸的反应过程不同，酶的作用具有专一性，因此酶不同，②错误；③不论是有氧呼吸还是无氧呼吸，本质是氧化分解有机物释放能量的过程，③正确；④人的有氧呼吸的产物是二氧化碳和水，无氧呼吸的产物是乳酸，不产生二氧化碳，④错误；⑤有氧呼吸与无氧呼吸过程中都有[H]的产生，⑤正确。综上所述人体有氧呼吸和无氧呼吸相同的是①③⑤。规律方法有关细胞呼吸过程的三点提示(1)产生CO2的不只是有氧呼吸，无氧呼吸产生酒精的过程中也有CO2的产生。(2)有氧呼吸过程中生成的水和反应物中的水其来源和去向不同，所以不是同一分子。(3)不是全部植物的无氧呼吸产物都是酒精和二氧化碳，玉米胚、甜菜根等植物组织的无氧呼吸产物为乳酸。变式训练❶(2024·甘肃张掖市其次中学高一期末)在呼吸过程中有二氧化碳放出，则可推断此过程(D)A．肯定是无氧呼吸B．肯定是有氧呼吸C．肯定不是酒精发酵D．肯定不是乳酸发酵解析：在细胞呼吸过程中有CO2放出，可能是有氧呼吸，也可能是产生酒精和二氧化碳的无氧呼吸，ABC错误；乳酸发酵时只产生乳酸，不产生二氧化碳，故细胞呼吸过程中有CO2放出肯定不是乳酸发酵，D正确。故选D。学问点二细胞呼吸原理的应用必备学问·夯实双基1．包扎伤口时，须要选用_透气__的消毒纱布或“创可贴”等敷料。2．酿酒时要先通气后密封，通气的目的是_让酵母菌进行有氧呼吸并大量繁殖__，密封的目的是_让酵母菌在无氧条件下进行酒精发酵__。3．对花盆里的土壤常常进行_松土透气__。4．粮食贮存须要的条件是_(零上)低温、低氧和干燥__；蔬菜、水果贮存的条件是_(零上)低温、低氧__和相宜的_湿度__。活学巧练1.用透气的消毒纱布包扎伤口，目的是保证伤口处细胞的有氧呼吸。(×)2．无氧和零下低温的环境有利于水果保鲜。(×)3．刚好排涝，能防止水稻根细胞受酒精毒害。(√)深化探讨1．依据如右图像，分析影响细胞呼吸的外界因素：(1)由曲线推断O2浓度对无氧呼吸和有氧呼吸的影响分别是什么？(2)在贮存蔬菜或水果时，为降低细胞呼吸，削减有机物的消耗，贮存室内的O2应调整到图中的_B__点所对应的浓度。提示：(1)抑制无氧呼吸，促进有氧呼吸。2．储存谷粒时将谷粒晒干，既能削减细胞内_自由水__含量，又能降低_有氧呼吸的速率__；还可以通过限制_低温__、_低氧__等条件来降低有氧呼吸速率。贮存簇新蔬菜、水果与贮存谷粒相比，不能放在_干燥__的环境下，要有肯定的_湿度__。课内探究·名师点睛影响细胞呼吸的因素及其应用(1)内因①遗传特性：不同种类的植物细胞呼吸速率不同。实例：旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。②生长发育时期：同一植物在不同的生长发育时期细胞呼吸速率不同。实例：幼苗期细胞呼吸速率高，成熟期细胞呼吸速率低。③器官类型：同一植物的不同器官细胞呼吸速率不同。实例：生殖器官大于养分器官。(2)外因①温度a．影响：细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响酶的活性来影响细胞呼吸速率。细胞呼吸的最适温度一般在25～35℃之间。b．应用eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(低温储存食品,大棚栽培在夜间和阴天适当降温,温水和面发得快))②氧气a．影响(如图)：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。Ⅰ.O2浓度＝0时，只进行无氧呼吸。Ⅱ.0<O2浓度<10%时，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。Ⅲ.O2浓度≥10%时，只进行有氧呼吸。Ⅳ.O2浓度＝5%时，有机物消耗最少。b．应用eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(中耕松土促进植物根部有氧呼吸,无氧发酵过程须要严格限制无氧环境,低氧储存粮食、水果和蔬菜))③水分a．影响eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(水作为有氧呼吸的反应物可干脆参加反,应,水作为生物化学反应的介质影响反应的,进行,在肯定范围内，细胞呼吸速率随含水量,的增加而加快，随含水量的削减而减,慢))b．应用eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(粮食在入仓前要进行晾晒处理,干种子萌发前要进行浸泡处理))④CO2a．影响：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行。如右图：b．应用：适当增加CO2浓度，有利于水果和蔬菜的保鲜。典例剖析典例2(2024·湖南长沙高一期末)结合细胞呼吸原理，分析下列日常生活中的做法，其中不合理的是(D)A．选用透气的消毒纱布包扎伤口B．定期给花盆中的植物松土透气C．低温低氧条件下保存蔬菜水果D．采纳快速短跑等进行有氧运动解析：快速短跑会进行无氧呼吸。变式训练❷如图表示大气温度及氧浓度对植物组织内产生CO2的影响，下列相关叙述不正确的是(C)A．从图甲可知细胞呼吸最旺盛的温度为B点所对应的温度B．图甲曲线改变的主要缘由是温度影响与细胞呼吸有关的酶的活性C．图乙中DE段有氧呼吸渐渐减弱，EF段有氧呼吸渐渐增加D．和D、F点相比，图乙中E点对应的氧浓度更有利于贮存水果和蔬菜解析：图乙中DE段无氧呼吸渐渐减弱，有氧呼吸渐渐加强，C错误。一、细胞呼吸方式的推断1．判定指标CO2释放量、O2消耗量以及酒精产生量。2．判定原理呼吸底物是葡萄糖时，若只进行有氧呼吸，则O2消耗量CO2产生量＝11；若只进行产生酒精的无氧呼吸(酒精发酵)，则O2消耗量CO2产生量酒精产生量＝011，若只进行产生乳酸的无氧呼吸(乳酸发酵)，则无O2的消耗和CO2的产生。3．判定方法(底物为葡萄糖)物质改变特点细胞呼吸方式①CO2释放量＝O2汲取量只进行有氧呼吸②不消耗氧气，释放CO2只进行酒精发酵③CO2释放量>O2消耗量进行有氧呼吸和酒精发酵，多余的CO2来自于酒精发酵④酒精产生量＝CO2释放量只进行酒精发酵⑤酒精产生量<CO2释放量进行有氧呼吸和酒精发酵，多余的CO2来自有氧呼吸⑥无CO2释放只进行乳酸发酵4.方法拓展(1)假如出现CO2释放量<O2消耗量，呼吸底物可能含有脂肪，因为等量的脂肪氧化分解时需氧量高于糖类。(2)有时还可依据发生的场所进行细胞呼吸方式的判定，如真核细胞均在细胞质基质中进行的是无氧呼吸。典例3下表表示苹果在储存过程中，有关气体改变的状况。下列分析正确的是(B)氧浓度(%)abcdCO2产生速率(mol/min)1.21.01.31.6O2的消耗速率(mol/min)00.50.71.2A．氧浓度为a时，细胞呼吸会产生乳酸B．氧浓度为b时，细胞呼吸消耗的葡萄糖最少C．氧浓度为c时，无氧呼吸产生CO2的速率为0.3mol/minD．氧浓度为d时，有氧呼吸消耗的葡萄糖的量是无氧呼吸的2倍解析：氧浓度为a时，O2消耗速率为0，故只进行无氧呼吸，产物是酒精与二氧化碳，A错误；氧浓度为b时，细胞呼吸产生二氧化碳量最少，此时细胞呼吸最弱，消耗的葡萄糖最少，B正确；氧浓度为c时，据表格数据可知，有氧呼吸O2的消耗速率为0.7mol/min，则有氧呼吸CO2产生速率为0.7mol/min，无氧呼吸产生CO2的速率为1.3－0.7＝0.6mol/min，C错误；氧浓度为d时，O2的消耗速率为1.2mol/min，则有氧呼吸消耗葡萄糖的速率为1.2×1/6＝0.2mol/min，此时无氧呼吸CO2产生速率为1.6－1.2＝0.4mol/min，无氧呼吸消耗葡萄糖的速率为0.4×1/2＝0.2mol/min。故氧浓度为d时，有氧呼吸消耗葡萄糖的量等于无氧呼吸消耗葡萄糖的量，D错误。二、细胞呼吸方式的试验探究(1)试验设计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)：(2)试验结果预料和结论试验现象结论装置1液滴装置2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生酒精的无氧呼吸左移右移进行有氧呼吸和产生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特殊提示：为使试验结果精确，除削减无关变量的干扰外，还应设置比照装置。比照装置与装置2相比，不同点是用煮熟的发芽种子代替发芽种子，其余均相同。典例4(2024·黑龙江哈尔滨三中高二期末)某生物爱好小组用如图所示试验装置在肯定条件下测定萌发的小麦种子(已消毒)的呼吸速率(仅考虑氧化糖类)。下列有关说法错误的是(B)A．若X为无菌水，向试管充入N2即可测定小麦种子的无氧呼吸速率B．若X为NaOH溶液，且毛细管中的液滴向左移动，表明种子只进行有氧呼吸C．若X为无菌水，且毛细管中的液滴向右移动，表明种子进行了无氧呼吸D．为了减小误差，可增设放有等量同种死亡种子且其他条件不变的比照组解析：试管充入N2也可以测定小麦种子无氧呼吸速率，因为其进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，液滴可以移动，故能测定，A正确；NaOH溶液的作用是汲取萌发种子呼吸产生的二氧化碳，液滴向左移动，是因为广口瓶中氧气削减，说明肯定存在有氧呼吸，但不能说明不存在无氧呼吸，B错误；若X为无菌水时，该装置测定的是氧气的消耗量和二氧化碳产生量的差值，有氧呼吸中氧气的消耗量等于二氧化碳产生量，毛细管中的液滴向右移动，说明肯定存在无氧呼吸，但不能说明不存在有氧呼吸，C正确；为了减小误差，增加试验劝服力，可增加等量同种死亡种子且其他条件不变的比照组，可以解除温度、气压等物理因素的干扰，D正确。故选B。学霸记忆1.无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量。2．无氧呼吸方程式：C6H12O62C2H5OH(酒精)＋2CO2＋能量(少量)；C6H12O62C3H6O3(乳酸)＋能量(少量)。3．影响细胞呼吸的因素：温度、O2浓度、CO2浓度、水等。1．如图是细胞呼吸过程的图解。在人体细胞中不能发生的过程是(B)A．① B．②C．③ D．④解析：图中①为细胞呼吸的第一阶段，人体可以发生，A不符合题意；图中②为无氧呼吸其次阶段，产生C2H5OH，人体不会进行，B符合题意；③为无氧呼吸其次阶段，产生C3H6O3，人体可以发生，C不符合题意；④为有氧呼吸其次、三阶段，O2和[H]反应生成H2O，合成大量ATP，人体可以发生，D不符合题意。2．(2024·湖北襄阳高一检测)如图表示一植物的非绿色器官在不同的氧浓度下气体交换的相对值的改变，下列有关叙述正确的是(B)A．图中曲线QR区段下降的主要缘由是氧气浓度增加，有氧呼吸受抑制B．Q点只进行无氧呼吸，P点只进行有氧呼吸C．若图中的AB段与BC段的距离等长，此时有氧呼吸消耗的葡萄糖量等于无氧呼吸消耗的葡萄糖量D．氧浓度应调整到Q点的对应浓度，更有利于水果的运输解析：图中曲线QR区段CO2生成量急剧削减的主要缘由是氧气浓度增加，无氧呼吸受抑制，A错误；纵轴上Q点时没有消耗氧气，但产生了CO2，说明细胞只进行无氧呼吸，P点产生的CO2与消耗的氧气相等，说明P点时细胞只进行有氧呼吸，是无氧呼吸消逝点，B正确；若图中的AB段与BC段的距离等长，说明无氧呼吸产生的CO2等于有氧呼吸产生的CO2，那么无氧呼吸消耗的葡