第2課時(shí)細(xì)胞呼吸的原理及應(yīng)用一、線粒體的結(jié)構(gòu)和功能及有氧呼吸1.線粒體的結(jié)構(gòu)和功能:(1)圖中序號(hào)代表的結(jié)構(gòu):①_____,②_____,③___,④___________。(2)線粒體的功能:進(jìn)行有氧呼吸的_________。2.有氧呼吸:(1)概念:指細(xì)胞在___的參與下,通過_______的催化作用,把_______等有機(jī)物徹底氧化分解,產(chǎn)生_________和水,釋放_(tái)____,生成大量____的過程。外膜內(nèi)膜嵴線粒體基質(zhì)主要場(chǎng)所氧多種酶葡萄糖二氧化碳能量ATP(2)過程:場(chǎng)所反應(yīng)物能量釋放量第一階段___________1分子葡萄糖分解成2分子_______和少量[H]

_____第二階段___________丙酮酸和水分解成___________________第三階段___________[H]和氧結(jié)合形成________細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)丙酮酸少量線粒體基質(zhì)二氧化碳和[H]少量線粒體內(nèi)膜水大量3.總反應(yīng)式:___________________________________。C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量二、無氧呼吸1.場(chǎng)所:___________。2.過程:少量［H］+丙酮酸+少量能量酒精+CO2

乳酸細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)3.分別寫出無氧呼吸兩種形式的總反應(yīng)式:產(chǎn)生乳酸:_________________________________產(chǎn)生酒精:______________________________________C6H12O62C3H6O3(乳酸)+少量能量C6H12O62C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量三、細(xì)胞呼吸的應(yīng)用1.細(xì)胞呼吸的應(yīng)用原理和實(shí)例(連線):2.細(xì)胞呼吸的影響因素:影響細(xì)胞呼吸的因素主要有:_____、_____和_________等。溫度水分氧氣濃度【預(yù)習(xí)小測(cè)】1.細(xì)胞呼吸的場(chǎng)所是(

)A.線粒體B.細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)C.細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體D.葉綠體【解析】選C。細(xì)胞呼吸包括有氧呼吸和無氧呼吸,其中有氧呼吸的第一階段發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中,第二和第三階段在線粒體中完成,無氧呼吸的兩個(gè)階段都在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中完成。2.細(xì)胞呼吸中,吸入的O2最終形成了(

)A.CO2 B.H2OC.ATP D.丙酮酸【解析】選B。O2參與有氧呼吸第三階段,與[H]反應(yīng)生成H2O。3.有氧呼吸第二階段的產(chǎn)物是(

)A.H2O、CO2、ATP B.H2O、丙酮酸、[H]C.CO2、ATP、[H] D.CO2、O2、ATP【解析】選C。有氧呼吸的第二個(gè)階段,丙酮酸和水徹底分解成CO2和[H],并釋放出少量能量合成ATP。4.有氧呼吸第二階段發(fā)生的部位是(

)A.線粒體內(nèi)膜 B.線粒體基質(zhì)C.細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) D.葉綠體基質(zhì)【解析】選B。有氧呼吸第三階段發(fā)生在線粒體內(nèi)膜上,A錯(cuò)誤;有氧呼吸第二階段是丙酮酸和水生成CO2和[H],發(fā)生在線粒體基質(zhì)中,B正確;有氧呼吸第一階段發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中,C錯(cuò)誤;葉綠體是進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所,D錯(cuò)誤。5.與無氧呼吸相比,有關(guān)有氧呼吸的特點(diǎn)的表述,不正確的是(

)A.需要氧氣參與B.主要在線粒體中進(jìn)行C.分解有機(jī)物不徹底D.生成大量的ATP【解析】選C。有氧呼吸第三階段需要氧氣參與;第二和第三階段發(fā)生在線粒體中,所以主要場(chǎng)所是線粒體。有氧呼吸是有機(jī)物徹底氧化分解并釋放出大量能量合成ATP的過程,無氧呼吸有機(jī)物氧化不徹底,大部分能量?jī)?chǔ)存在酒精或乳酸中。6.在密閉容器內(nèi),酵母菌利用葡萄糖產(chǎn)生酒精,此過程不生成(

)A.ATP B.乳酸C.丙酮酸 D.CO2【解析】選B。在密閉容器中,酵母菌進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生酒精和CO2,其中,ATP和丙酮酸在無氧呼吸的第一階段產(chǎn)生。主題1線粒體的結(jié)構(gòu)與有氧呼吸【問題探究】1.線粒體與有氧呼吸相適應(yīng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):(1)從膜結(jié)構(gòu)上分析:_________________________________________________________________________________________________。內(nèi)膜向內(nèi)腔折疊形成嵴,使內(nèi)膜表面積大大增加,增大有氧呼吸酶的附著面積,為能量的釋放提供了足夠的空間(2)從有氧呼吸所需的酶上分析:_____________________________________________________________________。內(nèi)膜上和基質(zhì)中含有大量與有氧呼吸有關(guān)的酶,從而保證有氧呼吸的順利進(jìn)行2.有氧呼吸的過程:(1)圖中a、b、c分別代表有氧呼吸的哪些階段?a:_________;b:_________;c:_________。(2)a、b、c三個(gè)階段中有[H]產(chǎn)生的是_____,產(chǎn)生能量最多的是__。第一階段第二階段第三階段a、bc(3)丙酮酸的分子式是C3H4O3,分別寫出三個(gè)階段的物質(zhì)變化。第一階段:_________________。第二階段:__________________。第三階段:______________C6H12O6→C3H4O3+[H]C3H4O3+H2O→CO2+[H][H]+O2→H2O。3.有氧呼吸中元素的追蹤:有氧呼吸的裝置如圖,用同位素18O對(duì)C6H12O6進(jìn)行標(biāo)記,同位素18O最終出現(xiàn)在___中。CO2【探究總結(jié)】1.有氧呼吸的實(shí)質(zhì):(1)物質(zhì)變化:有機(jī)物→無機(jī)物(CO2和H2O)。(2)能量變化:有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能→熱能+ATP中活躍的化學(xué)能。2.有氧呼吸過程中的反應(yīng)物和產(chǎn)物:(1)O2:在第三階段與[H]結(jié)合生成H2O。(2)CO2:在第二階段由丙酮酸和H2O分解產(chǎn)生。(3)H2O:既是反應(yīng)物又是生成物,在第二階段被消耗,在第三階段產(chǎn)生。3.有氧呼吸過程中氧元素的來源和去路:【探究訓(xùn)練】1.下圖表示有氧呼吸的主要場(chǎng)所——線粒體的結(jié)構(gòu)示意圖,有氧呼吸過程中CO2產(chǎn)生和水消耗的場(chǎng)所分別是

(

)A.①②

B.②②

C.②③

D.③③【解題指南】(1)識(shí)別圖示①②③分別代表的結(jié)構(gòu),①為線粒體外膜,②為線粒體內(nèi)膜,③為線粒體基質(zhì)。(2)有氧呼吸第二階段的反應(yīng)物是丙酮酸和水,產(chǎn)生CO2。【解析】選D。有氧呼吸的第二階段是在線粒體基質(zhì)中進(jìn)行的,丙酮酸在水的參與下,分解為CO2和[H],故CO2產(chǎn)生和水消耗的場(chǎng)所都是線粒體基質(zhì)。2.給小鼠靜脈注射適宜濃度的14C標(biāo)記的葡萄糖溶液,若葡萄糖分子參與細(xì)胞呼吸,14C將最先出現(xiàn)在下列哪種物質(zhì)中(

)A.酒精B.乳酸C.丙酮酸D.二氧化碳【解析】選C。在細(xì)胞呼吸的第一階段,葡萄糖被分解為丙酮酸和[H],同時(shí)釋放少量的能量,故選C。3.(2017·長(zhǎng)春高一檢測(cè))向正在進(jìn)行有氧呼吸的細(xì)胞懸液中分別加入a、b、c、d四種抑制劑,下列敘述正確的是(

)A.若d能抑制丙酮酸分解,則使葡萄糖的消耗增加B.若b能抑制葡萄糖分解,則使丙酮酸增加C.若c能抑制ATP的形成,則使ADP的消耗增加D.若a能抑制[H]氧化成水,則使O2的消耗減少【解題指南】解答本題需注意以下兩點(diǎn):(1)抑制劑的作用是阻斷某些反應(yīng)的進(jìn)程。(2)細(xì)胞需不斷進(jìn)行細(xì)胞呼吸獲取自身所需要的能量,不能進(jìn)行有氧呼吸時(shí)就要進(jìn)行無氧呼吸獲能。【解析】選D。若d抑制丙酮酸分解,造成丙酮酸積累增加,葡萄糖分解成丙酮酸的反應(yīng)受抑制,葡萄糖的消耗量減少,A錯(cuò)誤;丙酮酸是葡萄糖分解的產(chǎn)物,若b能抑制葡萄糖分解,葡萄糖的分解產(chǎn)物丙酮酸的量減少,B錯(cuò)誤;ATP的形成需要消耗ADP,若c能抑制ATP的形成,消耗的ADP減少,C錯(cuò)誤;O2與[H]結(jié)合生成水,若a能抑制[H]氧化成水,水的生成量減少,消耗的O2減少,D正確。【補(bǔ)償訓(xùn)練】1.下列關(guān)于有氧呼吸過程的敘述,正確的是(

)A.全過程必須有氧參與,并且始終在線粒體中進(jìn)行B.第一階段是葡萄糖分解生成丙酮酸,產(chǎn)生大量的[H]和ATPC.第二階段是丙酮酸分解生成CO2和H2O,產(chǎn)生少量的ATPD.第三階段是[H]和氧結(jié)合產(chǎn)生H2O,同時(shí)生成大量的ATP【解題指南】解答本題需要明確有氧呼吸的兩個(gè)方面:(1)場(chǎng)所:細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體。(2)物質(zhì)和能量的變化——明確葡萄糖的分解過程:葡萄糖→丙酮酸→CO2,能量在第一、二階段產(chǎn)生少,第三階段產(chǎn)生多。【解析】選D。有氧呼吸的場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體,其中第一階段在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行,A錯(cuò)誤;第一階段是葡萄糖分解生成丙酮酸,產(chǎn)生少量的[H]和ATP,B錯(cuò)誤;第二階段的產(chǎn)物是CO2和[H],沒有水的生成,C錯(cuò)誤;第三階段是[H]和氧結(jié)合產(chǎn)生H2O,同時(shí)生成大量的ATP,D正確。2.下圖表示有氧呼吸過程,下列有關(guān)說法正確的是

(

)A.①②④中數(shù)值最大的是①B.③代表的物質(zhì)名稱是氧氣C.產(chǎn)生①②的場(chǎng)所是線粒體D.原核生物也能完成圖示全過程【解析】選D。題圖為有氧呼吸過程圖,①②④指三個(gè)階段釋放的能量,其中第三階段釋放的能量最多,④數(shù)值最大,A項(xiàng)錯(cuò)誤;③代表的物質(zhì)名稱是水,⑤代表的物質(zhì)名稱是氧氣,B項(xiàng)錯(cuò)誤;產(chǎn)生①②的場(chǎng)所分別是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體基質(zhì),C項(xiàng)錯(cuò)誤;原核生物沒有線粒體,但好氧型原核生物也能進(jìn)行有氧呼吸,完成圖示全過程,D項(xiàng)正確。主題2無氧呼吸的過程及與有氧呼吸的比較【問題探究】1.無氧呼吸的類型:①蘋果②馬鈴薯塊莖③動(dòng)物④酵母菌⑤玉米胚⑥甜菜塊根將上述序號(hào)填到下表對(duì)應(yīng)處:無氧呼吸產(chǎn)物類型序號(hào)酒精和CO2_____乳酸_________①④②③⑤⑥2.無氧呼吸過程中能量的釋放:探討無氧呼吸兩個(gè)階段中是否都有能量的釋放和ATP的合成。第一階段:____________________________;第二階段:________________________。有少量能量的釋放和ATP的合成無能量的釋放和ATP的合成【拓展延伸】不同生物無氧呼吸的產(chǎn)物無氧呼吸產(chǎn)生乳酸還是酒精,與細(xì)胞內(nèi)的酶有關(guān),最終是由細(xì)胞的遺傳特性決定的,一種細(xì)胞的無氧呼吸產(chǎn)物只能是其中一種。總結(jié)如下:生物無氧呼吸產(chǎn)物植物大多數(shù)植物細(xì)胞,如根細(xì)胞酒精和CO2馬鈴薯塊莖、玉米胚、甜菜塊根乳酸動(dòng)物乳酸微生物乳酸菌等乳酸酵母菌等酒精和CO23.無氧呼吸與有氧呼吸的比較:(1)無氧呼吸和有氧呼吸的不同點(diǎn)。①反應(yīng)場(chǎng)所:_______________________________________________________________________________。②合成ATP:_______________________________________________________________。無氧呼吸的整個(gè)過程都在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中完成,有氧呼吸的第二和第三階段在線粒體中完成無氧呼吸只在第一階段合成少量ATP,有氧呼吸三個(gè)階段均有ATP的合成(2)若某生物細(xì)胞呼吸產(chǎn)物中有CO2放出,你能判斷該生物進(jìn)行細(xì)胞呼吸的類型嗎?為什么?提示:不能。因?yàn)橛醒鹾粑杏蠧O2釋放,無氧呼吸產(chǎn)生酒精的類型中也有CO2的釋放,所以無法根據(jù)有無CO2的釋放判斷細(xì)胞呼吸的類型。【拓展延伸】根據(jù)氣體的變化判斷細(xì)胞呼吸類型的方法(1)無CO2釋放:細(xì)胞只進(jìn)行產(chǎn)生乳酸的無氧呼吸。(2)不消耗O2,但產(chǎn)生CO2:細(xì)胞只進(jìn)行產(chǎn)生酒精的無氧呼吸。(3)消耗的O2量<產(chǎn)生的CO2量時(shí),既進(jìn)行有氧呼吸也進(jìn)行無氧呼吸。(4)O2的消耗量=CO2的產(chǎn)生量:細(xì)胞只進(jìn)行有氧呼吸。【探究總結(jié)】1.有氧呼吸與無氧呼吸的比較:項(xiàng)目有氧呼吸無氧呼吸不同點(diǎn)場(chǎng)所細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)條件需氧、酶不需氧、需酶產(chǎn)物CO2、H2O酒精和CO2或乳酸能量大量少量項(xiàng)目有氧呼吸無氧呼吸相同點(diǎn)過程從葡萄糖分解為丙酮酸階段相同實(shí)質(zhì)分解有機(jī)物,釋放能量,合成ATP意義為生物體的各項(xiàng)生命活動(dòng)提供能量2.細(xì)胞呼吸類型的誤區(qū)提醒:(1)有H2O生成的一定是有氧呼吸,有CO2生成的可能是有氧呼吸,也可能是無氧呼吸,但一定不是乳酸發(fā)酵。(2)真核生物細(xì)胞并非都能進(jìn)行有氧呼吸,如蛔蟲細(xì)胞、哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞只能進(jìn)行無氧呼吸。【探究訓(xùn)練】1.(2017·煙臺(tái)高一檢測(cè))有氧呼吸與無氧呼吸的相同點(diǎn)是(

)①都產(chǎn)生CO2②都需要酶③都需要氧氣④都產(chǎn)生ATP⑤都生成丙酮酸A.②③⑤ B.②④⑤C.②③④ D.①②⑤【解析】選B。有氧呼吸肯定產(chǎn)生二氧化碳,而無氧呼吸不一定產(chǎn)生二氧化碳,①錯(cuò)誤;有氧呼吸和無氧呼吸都需要多種酶的催化,②正確;無氧呼吸不需要氧氣,③錯(cuò)誤;有氧呼吸產(chǎn)生大量的ATP,無氧呼吸只產(chǎn)生少量的ATP,④正確;有氧呼吸和無氧呼吸的第一階段完全相同,都有丙酮酸生成,⑤正確。綜上所述,正確的有②④⑤,故選B。2.(2017·南通高一檢測(cè))下圖是人體內(nèi)的細(xì)胞呼吸示意圖,有關(guān)敘述正確的是(

)A.人體在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí),所需能量主要由②途徑提供B.在有氧條件下,過程②③將受到抑制C.細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生CO2的場(chǎng)所為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體D.過程④產(chǎn)生的ATP最多,過程③需要水的參與【解析】選D。圖中①②③④分別表示葡萄糖分解為丙酮酸、丙酮酸轉(zhuǎn)化為乳酸、丙酮酸分解為CO2、[H]被O2氧化為H2O。[H]被O2氧化為H2O為有氧呼吸的第三階段,該階段產(chǎn)生的ATP最多。丙酮酸分解為CO2需要H2O參與。人體在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí),所需能量主要由④途徑提供。3.如圖表示O2濃度對(duì)培養(yǎng)液中草履蟲、乳酸菌、酵母菌的細(xì)胞呼吸的影響,曲線a、b、c分別代表了(

)A.酵母菌、草履蟲、乳酸菌B.酵母菌、乳酸菌、草履蟲C.乳酸菌、酵母菌、草履蟲D.草履蟲、乳酸菌、酵母菌【解析】選A。由于酵母菌既能進(jìn)行無氧呼吸,又能進(jìn)行有氧呼吸,因此在O2濃度為0時(shí),無氧呼吸比較強(qiáng),隨著O2濃度的增加,無氧呼吸逐漸減弱,而有氧呼吸逐漸增強(qiáng),對(duì)應(yīng)圖中的曲線a;草履蟲只能進(jìn)行有氧呼吸,在O2濃度為0時(shí),不能進(jìn)行細(xì)胞呼吸,隨著O2濃度的增加,有氧呼吸逐漸增強(qiáng),對(duì)應(yīng)圖中曲線b;乳酸菌屬于厭氧生物,在O2濃度為0時(shí),可以進(jìn)行無氧呼吸,但是隨著O2濃度的增加,細(xì)胞呼吸逐漸受到抑制,對(duì)應(yīng)圖中曲線c。【補(bǔ)償訓(xùn)練】在植物體的細(xì)胞中,葡萄糖分解為丙酮酸的反應(yīng)(

)A.既可以在線粒體中進(jìn)行,也可以在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行B.既可以在葉肉細(xì)胞中進(jìn)行,也可以在根細(xì)胞中進(jìn)行C.只能在有氧條件下進(jìn)行,不能在無氧條件下進(jìn)行D.只能在有光條件下進(jìn)行,不能在無光條件下進(jìn)行【解題指南】有氧呼吸和無氧呼吸的第一階段相同,即:(1)反應(yīng)場(chǎng)所相同,都在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行;(2)物質(zhì)變化都是葡萄糖分解產(chǎn)生丙酮酸。【解析】選B。葡萄糖分解為丙酮酸的過程是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行的,此過程在有氧呼吸和無氧呼吸中相同,只要是活細(xì)胞均可以進(jìn)行細(xì)胞呼吸,所以B選項(xiàng)正確。主題3影響細(xì)胞呼吸的因素及細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用【問題探究】1.溫度對(duì)細(xì)胞呼吸的影響:結(jié)合溫度影響酶活性的曲線,請(qǐng)繪出溫度影響細(xì)胞呼吸強(qiáng)度的曲線。2.氧氣濃度對(duì)細(xì)胞呼吸的影響:氧氣濃度對(duì)不同的細(xì)胞呼吸方式具有不同的影響效應(yīng),結(jié)合曲線探究下列問題:(1)依據(jù)曲線,分析不同O2濃度下的細(xì)胞呼吸方式。O2濃度呼吸方式O2濃度為0_______________0<O2濃度<10%___________________________O2濃度≥10%_______________只進(jìn)行無氧呼吸同時(shí)進(jìn)行有氧呼吸和無氧呼吸只進(jìn)行有氧呼吸(2)根據(jù)曲線分析O2濃度對(duì)有氧呼吸速率和無氧呼吸速率的影響。①有氧呼吸:_______________________________________________________________________________________________。②無氧呼吸:_________________________________。(3)圖中有氧呼吸和無氧呼吸曲線的交點(diǎn)代表的含義為_____________________。在一定范圍內(nèi),隨著O2濃度增加,有氧呼吸速率逐漸增加,但當(dāng)O2濃度達(dá)到一定值時(shí),有氧呼吸速率將不再增加隨著O2濃度增加,無氧呼吸速率受抑制兩者釋放的CO2的量相等3.細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用:生產(chǎn)或生活實(shí)例應(yīng)用原理冰箱保鮮蔬菜_____________________________________________往包裝袋充入氮?dú)膺M(jìn)行鮮棗保鮮___________________________________________________中耕松土__________________________________________________________________用透氣的消毒紗布包扎傷口________________________低溫抑制酶的活性,降低細(xì)胞呼吸對(duì)有機(jī)物的分解充入氮?dú)馐寡鯕夂肯陆?抑制細(xì)胞呼吸對(duì)有機(jī)物的分解增加土壤中氧氣的含量,增強(qiáng)根細(xì)胞的有氧呼吸,促進(jìn)細(xì)胞對(duì)無機(jī)鹽的吸收有氧環(huán)境,抑制細(xì)菌的繁殖【探究訓(xùn)練】1.(2017·中山高一檢測(cè))高原集訓(xùn)可使運(yùn)動(dòng)員血液中的紅細(xì)胞增多,增強(qiáng)對(duì)氧的運(yùn)輸能力。此時(shí)人成熟的紅細(xì)胞所需能量的來源主要是利用(

)A.葡萄糖進(jìn)行有氧呼吸B.葡萄糖進(jìn)行無氧呼吸C.乳酸進(jìn)行有氧呼吸D.乳酸進(jìn)行無氧呼吸【解析】選B。人成熟的紅細(xì)胞內(nèi)沒有線粒體,不能進(jìn)行有氧呼吸,A錯(cuò)誤;人成熟的紅細(xì)胞內(nèi)沒有線粒體,可以在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行無氧呼吸為細(xì)胞的生命活