资源简介

5.3细胞呼吸的原理和应用学案
【学习目标】
（1）通过教材图文阅读，说出线粒体的结构和功能。
（2）通过合作探究，阐明有氧呼吸的过程。
（3）通过合作探究，阐明无氧呼吸的过程。
【学习重难点】
教学重点：（1）探究酵母菌细胞呼吸的方式
有氧呼吸过程中物质与能量的变化
教学难点：（1）探究酵母菌细胞呼吸的方式
（2）有氧呼吸过程中物质与能量的变化
【预习新知】
细胞呼吸的方式
1．呼吸作用的实质：细胞内的有机物氧化分解，并释放能量。
2．探究酵母菌细胞呼吸的方式
酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌，便于用来研究细胞呼吸的不同方式。
(1)提出问题：酵母菌在有氧和无氧条件下都能产生二氧化碳吗？酒精和二氧化碳是在什么条件下产生的？
(2)作出假设：酵母菌在有氧的条件下产生更多的二氧化碳；酵母菌在无氧条件下产生酒精和少量的二氧化碳。
(3)设计方案
①变量的分析和控制
②材料选择
食用酵母菌、质量分数为5%的葡萄糖溶液、质量分数为10%的NaOH溶液、澄清石灰水、溴麝香草酚蓝溶液、重铬酸钾溶液、质量分数为95%～97%的浓硫酸溶液、锥形瓶等。
(4)实施方案
①酵母菌培养液的配制：取20 g新鲜的食用酵母菌，分成两等份，分别放入锥形瓶A(500 mL)和锥形瓶B(500 mL)中。向锥形瓶A、B中分别加入240 mL质量分数为5%的煮沸后冷却的葡萄糖溶液。
②连接装置
③产物检测
(5)实验结果
(6)实验结论：酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸，产生大量的CO2和水，在无氧条件下进行无氧呼吸，无氧呼吸的产物有酒精，同时也产生少量的CO2。
3．科学方法——对比实验
对比实验：设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验叫做对比实验也叫相互对照实验。探究酵母菌在不同氧气条件下细胞呼吸的方式，有氧和无氧两种条件都是实验组，这两个实验组的结果都是事先未知的，通过对比可以看出氧气条件对细胞呼吸的影响。
有氧呼吸
1．总反应式
C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量。
2．线粒体与有氧呼吸相适应的结构特点
(1)内膜的某些部位向线粒体的内腔折叠形成嵴，使内膜的表面积增大。
(2)线粒体内膜和基质中含有许多与有氧呼吸有关的酶。
3．过程
(1)写出图中①②③代表有氧呼吸的对应阶段：
①：第一阶段；②：第二阶段；③：第三阶段。
(2)写出a、b、c代表的物质：
a：丙酮酸；b：[H]；c：O2。
(3)三个阶段均释放出能量，释放能量最多的阶段是③(填图中序号)。
(4)写出图中①②③所处场所：
①：细胞质基质；②：线粒体基质；③：线粒体内膜。
4．概念
(1)场所：细胞质基质和线粒体。
(2)条件：有氧参与、多种酶催化。
(3)物质变化
①反应物：葡萄糖等有机物。
②产物：二氧化碳和水。
(4)能量变化：释放能量并生成大量ATP。
5．有氧呼吸与有机物在体外燃烧的不同特点
(1)有氧呼吸过程温和。
(2)有氧呼吸进行时有机物中的能量经过一系列的化学反应逐步释放。
(3)有氧呼吸释放的能量有相当一部分储存在ATP中。
无氧呼吸
1．场所：细胞质基质。
2．过程
(1)第一个阶段：与有氧呼吸的第一阶段完全相同。
(2)第二个阶段：丙酮酸在酶(与催化有氧呼吸的酶不同)的催化作用下，分解成酒精和二氧化碳，或者转化成乳酸。
3．类型及反应式
4．概念：无氧呼吸是指细胞在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程。
细胞呼吸原理的应用
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呼吸速率不同。
实例：幼苗期呼吸速率高，成熟期呼吸速率低。
③器官类型：同一植物的不同器官呼吸速率不同。
实例：生殖器官大于营养器官。
(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
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.0Ⅲ.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
③水分
a．影响
b．应用
④CO2
a．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。如图：
b．应用：适当增加CO2浓度，有利于水果和蔬菜的保鲜。
【易错提示】
有氧呼吸的三个易错点
(1)误认为葡萄糖进入线粒体内被彻底氧化分解。
(2)能量不可写成ATP，有氧呼吸的能量大部分以热能散失，少量转移到ATP中。
(3)误认为有氧呼吸一定需要线粒体，没有线粒体的原核生物也能进行有氧呼吸，其场所是细胞质。
【巩固训练】
1.细胞呼吸是有机物在细胞内的氧化分解过程。下列有关描述正确的是( )
A.有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式，这一过程必须要有氧的参与
B.有氧呼吸能把葡萄糖氧化分解为二氧化碳和水，场所是线粒体
C.有氧呼吸不同阶段释放的能量不同，能量大多在第二阶段释放
D.无氧呼吸形成的ATP数量较少，是因为能量大多以热能形式释放
2.真核细胞有氧呼吸时含碳物质的变化过程如下所示，其中I、Ⅱ表示两个阶段，下列相关叙述正确的是( )
A.阶段I只能发生在有氧呼吸时 B.阶段I和Ⅱ均有[H]和ATP产生
C.阶段I和阶段Ⅱ产生大量ATP D.阶段I和Ⅱ均在线粒体中进行
3.酿酒过程中密闭容器内酵母菌呼吸速率变化情况如图所示。下列叙述正确的是( )
A.有氧呼吸在一定程度上有利于酵母菌的繁殖
B.0～8h内，酵母菌的能量转换效率逐渐降低
C.有氧呼吸速率下降的原因主要是葡萄糖的浓度下降
D.酒精开始产生时有氧呼吸已经完全停止
4.下列有关细胞呼吸及其原理应用的叙述，错误的是( )
A.乳酸发酵会产生使溴麝香草酚蓝水溶液变黄的物质
B.酵母菌无氧呼吸会产生使酸性重铬酸钾溶液变为灰绿色的物质
C.黏土掺沙有利于农作物根细胞有氧呼吸，促进根系生长
D.地窖中甘薯的呼吸作用会增加密闭环境内CO2浓度，有利于贮藏
5.细胞的功能绝大多数基于化学反应，这些反应发生在细胞的特定区域，下图为某植物细胞中进行的部分化学反应，a、b、c为反应条件，下列叙述正确的是( )
①6CO2+12H2OC6H12O6+6O2+6H2O ②C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O ③C6H12O62C2H5OH+2CO2
A.反应①②③均需在植物的不同细胞中进行
B.反应①②③发生的区域不重叠，以保证各自顺利进行
C.反应①产生的C6H12O6可进入线粒体为反应②提供原料
D.反应①②③都需要酶的参与催化，a还需要光照和色素
参考答案
1.答案：A
解析：A、有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式，这一过程必须要有氧的参与，A正确； B、有氧呼吸能把葡萄糖氧化分解为二氧化碳和水，场所是细胞质基质和线粒体（原核生物除外），B错误； C、有氧呼吸不同阶段释放的能量不同，能量大多在第三阶段释放，C错误； D、无氧呼吸形成的ATP数量较少，是因为能量大多储存在不彻底的产物（酒精或乳酸）中， D错误。
故选：A。
2.答案：B
解析：阶段I表示有氧呼吸的第一阶段，若细胞缺氧，阶段I也可以表示无氧呼吸的第一阶段，A错误；阶段I和Ⅱ分别表示有氧呼吸的第一、二阶段，均有[H]和ATP产生，B正确；阶段I和阶段Ⅱ产生的ATP都较少，C错误；阶段I在细胞质基质中进行，阶段Ⅱ在线粒体基质中进行，D错误。
3.答案：AB
解析：酵母菌进行有氧呼吸释放能量多，有利于酵母菌繁殖，A正确；0～8h内随着氧气的消耗，酵母菌有氧呼吸逐渐减弱，其中6～8h开始进行无氧呼吸，导致能量转换效率逐渐降低，B正确；有氧呼吸速率下降的原因主要是氧气浓度下降，C错误；6～8h开始有酒精产生，此时同时进行无氧呼吸和有氧呼吸，D错误。
4.答案：A
解析：A.乳酸发酵会产生乳酸，不会产生使溴麝香草酚蓝水溶液变黄的物质，A错误；B.酵母菌无氧呼吸会产生酒精，使酸性重铬酸钾溶液变为灰绿色，B正确；C.黏土掺沙有利于农作物根细胞有氧呼吸，促进根系生长，C正确；D.地窖中甘薯的呼吸作用会增加密闭环境内CO2浓度，有利于贮藏，D正确。
5.答案：D
解析：A、反应①是光合作用，②是需氧呼吸，③是厌氧呼吸产生酒精过程，叶肉细胞一般既可进行光合作用，也可进行细胞呼吸，A错误；
B、反应②③第一阶段发生的区域可发生重叠，B错误；
C、反应①产生的C6H12O6是细胞的原料，但不能直接进入线粒体，C错误；
D、反应①②③都需要酶的参与催化，反应①是光合作用，a还需要光照和色素，D正确。
故选D。

展开更多......

收起↑