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第4课时ATP的主要来源——细胞呼吸1.说出细胞呼吸的概念,了解细胞呼吸与细胞供能的关系。2.探究酵母菌细胞的呼吸方式。3.阐明有氧呼吸和无氧呼吸的过程。4.说明细胞呼吸的原理和意义。5.探讨细胞呼吸在生产和生活中的应用。有机物在①______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,叫②__________。ATP分子的③__________中能量的主要来源是细胞呼吸。一、细胞呼吸细胞高能磷酸键CO2细胞呼吸二、细胞呼吸的方式1.酵母菌在有氧和无氧的条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下,细胞呼吸产生大量的④___________;在无氧条件下,酵母菌通过细胞呼吸产生⑤______,还能产生少量的⑥_____。2.科学家通过大量的实验证实,细胞呼吸可分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。CO2和H2O酒精1.概念:有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式,是指细胞在氧的参与下,通过多种酶的催化作用,把葡萄糖等有机物彻底氧化分解,产生⑦__________,释放能量,生成许多⑧______的过程。2.有氧呼吸的主要场所是⑨______,线粒体的基本结构包括外膜、内膜、嵴、基质,内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。3.过程:有氧呼吸的过程可概括地分为三个阶段。第一阶段是葡萄糖分解形成丙酮酸,产生少量的[H],并且释放少量的能量;第二阶段是⑩___________彻底分解形成_____和[H],并且释放少量的能量;第三阶段是第一、二阶段产生的[H]与氧结合生成H2O,并且释放大量的能量。第一阶段在__________中进行,第二阶段在___________中进行。第三阶段在线粒体内膜上进行。每个阶段的反应都有相应的酶催化。ATP三、有氧呼吸线粒体CO2和H2O丙酮酸和水CO2细胞质基质线粒体基质1112131.概念:是指细胞在无氧条件下,通过多种酶的催化作用,把糖类等有机物分解成为________的氧化产物,同时释放出能量的过程。2.过程及场所:无氧呼吸过程可概括地分为两个阶段,这两个阶段需要不同的酶催化,都在___________中进行。第一个阶段与有氧呼吸的第一个阶段完全相同;第二个阶段是丙酮酸在不同酶的作用下,分解成酒精和二氧化碳,或者转化成_______。四、无氧呼吸乳酸171615细胞质基质不彻底1.细胞呼吸的实质是什么?分解有机物,释放能量。答案：2.线粒体是有氧呼吸的主要场所,线粒体中发生的生命活动是否能用下面的反应式表示?为什么?答案：不能,因为该反应式是有氧呼吸的总反应式,有氧呼吸包括三个阶段,其中第一阶段发生在细胞质基质中,第二阶段发生在线粒体基质中,第三阶段发生在线粒体内膜上。所以线粒体中发生的生命活动不能用该反应式表示。C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量3.有氧呼吸过程中哪几个阶段有[H]及ATP产生?ATP产生最多的是哪一个阶段?答案：有氧呼吸过程中第一和第二阶段都产生[H],第一阶段产生少,第二阶段产生多。有氧呼吸的三个阶段都产生ATP,第三个阶段产生最多。4.细胞呼吸的原理在生产实践中有广泛的应用,试列举几项。答案：①促进呼吸,如疏松土壤、稻田定期排水、提倡慢跑等;②抑制呼吸,如干燥、低温、低氧条件下贮藏种子,提高大棚蔬菜昼夜温差,透气消毒纱布包扎伤口,抑制细菌无氧呼吸等;③酵母菌酿酒,先通气,后密封。先让酵母菌有氧呼吸,大量繁殖,再无氧呼吸产生酒精。1.在配制酵母菌培养液时为什么要用新鲜的食用酵母菌?能否用蒸馏水代替葡萄糖溶液?知识点一：探究酵母菌细胞呼吸的方式新鲜酵母菌生命力强、代谢旺盛、细胞分裂快,实验效果明显;不能用蒸馏水代替葡萄糖溶液,因为葡萄糖是酵母菌进行细胞呼吸的能源物质。答案：2.以下甲、乙两装置可用来分别探究酵母菌的何种呼吸方式?A瓶中的NaOH溶液和C、E瓶中的澄清的石灰水的用途分别是什么?甲装置用来探究酵母菌的有氧呼吸,乙装置用来探究酵母菌的无氧呼吸。NaOH溶液可用来洗除空气中的CO2,排除空气中的CO2对实验的干扰。澄清的石灰水用来检验呼吸作用的产物CO2的存在,CO2能使澄清的石灰水变混浊。答案：3.如何保证上题图乙中进入石灰水的CO2全部来自酵母菌的无氧呼吸?实验开始时,应将D瓶密封后放置一段时间,以消耗完瓶中的氧气,然后再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶,确保通入石灰水的CO2是由酵母菌无氧呼吸产生的。答案：4.请叙述探究酵母菌细胞呼吸方式的实验原理。答案：①酵母菌是单细胞真菌,在有氧和无氧的条件下都能生存,属于兼性厌氧菌。因此便于用来研究细胞呼吸的不同方式;②CO2可使澄清石灰水变混浊,也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。根据石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短,可以检测酵母菌培养液中CO2的产生情况;③橙色重铬酸钾溶液在酸性条件下与乙醇(俗称酒精)发生化学反应,变成灰绿色,从而检测酒精的产生。知识总结本知识点内容是个探究性实验,其自变量是酵母菌是否接触到氧气,因变量是酵母菌的呼吸方式,可通过检测产物的种类和一定时间内产生CO2的量来判定。由于酵母细胞有氧呼吸和无氧呼吸的产物都有CO2,所以在进行有氧呼吸的实验中可用一定浓度的NaOH溶液洗去空气中的CO2,从而排除空气中的CO2对实验结果的干扰。对两套实验装置的理解是本实验的重点,另外要熟记实验原理中对产物鉴定的方法及颜色变化。知识点二：细胞呼吸过程及影响因素答案：根据是否有O2参与,可将细胞呼吸分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。实质是分解有机物,释放能量,生成ATP供生命活动所需。意义是为生命活动提供能量,为物质转化提供原料。1.细胞呼吸有哪两种方式?其分类依据是什么?请叙述细胞呼吸的实质和意义。2.请尝试设计表格,比较有氧呼吸的三个阶段。阶段项目场所反应物生成物产生能量的多少与氧的关系第一阶段第二阶段第三阶段细胞质基质葡萄糖(C6H12O6)丙酮酸+[H]少量不参与线粒体基质丙酮酸+水(C3H4O3)+H2OCO2+[H]少量不参与线粒体内膜[H]+O2H2O大量参与3.请叙述有氧呼吸和无氧呼吸在发生场所和产物两方面的区别。4.影响呼吸速率的因素有哪些?答案：有氧呼吸和无氧呼吸比较,发生场所前者是细胞质基质和线粒体,后者是细胞质基质。产物前者是CO2和H2O,后者是乳酸或CO2和酒精。答案：①内因:就呼吸速率的大小而言,一般是陆生植物水生植物,阴生植物阳生植物;同一植物的幼苗期和开花期成熟期,生殖器官营养器官,幼嫩组织衰老组织。②外因:如温度、CO2浓度、O2的浓度、H2O等。知识总结细胞呼吸过程是学习的重点、难点内容,其中有两种物质特别要注意,一种是丙酮酸,它是细胞呼吸过程中非常重要的中间产物,线粒体不能利用葡萄糖,但可利用丙酮酸,所以不能认为有氧呼吸的反应式所代表的整个过程都发生在线粒体中,这也可以解释为什么线粒体是有氧呼吸的主要场所;另一种物质是水,在有氧呼吸过程中,水既是产物,也是反应物,在线粒体中,有氧呼吸的第二阶段有水一起参与反应,第三阶段有水生成。例1酿酒就是采用一种酿酒酵母对大米或其他谷类作物进行酒精发酵,一般采用的方法:开始几天在酒缸中装入大米,水分和酒曲(含酵母菌),敞开容器盖,目的是使酵母菌进行______呼吸,获得足够的能量进行大量______,从而获得足够数量的酵母菌。几天后,将容器盖密封起来,此时在容器中发生的生理作用的反应式是______________________________________,酵母菌进行的细胞呼吸方式是________。无氧呼吸有氧繁殖C6H12O62C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量【解析】酵母菌细胞有两种呼吸方式,在有氧条件下进行有氧呼吸,在无氧条件下进行产生酒精和二氧化碳的无氧呼吸。民间酿酒的原理就是酵母菌无氧呼吸产生酒精。为达到一定的菌体数量,可在酵母菌无氧发酵前创造有氧环境,使酵母菌在有氧条件下大量繁殖。C6H12O62C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量C6H12O62C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量技巧归纳酿酒业利用了酵母菌细胞兼性厌氧的特点,在有氧环境中进行有氧呼吸,在无氧环境中进行无氧呼吸。酵母菌细胞在进行有氧呼吸过程中,一方面大量繁殖以满足无氧发酵菌种的需求,另一方面产生了大量的水,淹没了发酵原料,从而自然地创造了无氧环境。生物界无氧呼吸的方式有两种,产物是乳酸或产物是酒精和二氧化碳。一种生物若进行无氧呼吸,只有其中的一种方式,如属于前者的有动物、马铃薯的块茎、甜菜的块根等,属于后者的有大多数植物、酵母菌等。例2下图表示生物体内呼吸作用的过程,图中a~d表示某种物质,①~⑤表示相关生理过程,据图回答:(1)①~⑤过程,能在人体细胞中进行的是_________;在线粒体中进行的是_____;在细胞质基质中进行的是_______;释放能量最多的是___。(2)图中a物质表示_______,b表示____,c表示____。①②③⑤②③①④⑤③丙酮酸水水【解析】a~d依次为丙酮酸,水,水,CO2;①~⑤依次为有氧呼吸第一阶段,有氧呼吸第二阶段,有氧呼吸第三阶段,无氧呼吸,无氧呼吸。解题技巧归纳技巧归纳解此题的关键是掌握细胞呼吸各阶段物质和能量的变化过程,分清有氧呼吸和无氧呼吸的场所、过程,理解人体获得能量的主要途径是有氧呼吸,释放的能量可用于ATP的形成和维持体温。题中b、c都表示水,所以,要特别注意有氧呼吸是有水生成的反应,也是有水参与的反应,在第二阶段,水和丙酮酸反应生成CO2和[H],同时释放少量的能量。1.关于有氧呼吸的特点(与无氧呼吸相比),下列表述中不正确的是()。A.需要多种酶参与B.分解有机物不彻底C.释放二氧化碳D.生成大量ATPB解析无氧呼吸和有氧呼吸过程中都需要有多种酶的催化,都能生成ATP。但有氧呼吸能把有机物彻底氧化分解,产生二氧化碳和水,并释放大量能量;而无氧呼吸的物质氧化分解不彻底,释放的能量较少。2.若在酵母菌酒精发酵后期通入氧气,与不通氧气相比,酒精的产生量会()。BA.增加B.减少C.不变D.先增加后减少酵母菌酒精发酵后期通入氧气会抑制无氧呼吸,从而使得酒精的产生量减少。解析3.用含18O葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子,18O的转移途径是()。A.葡萄糖→丙酮酸→水B.葡萄糖→丙酮酸→氧C.葡萄糖→氧→水D.葡萄糖→丙酮酸→CO2D解析有氧呼吸的过程为葡萄糖分解为丙酮酸,丙酮酸再分解为CO2和H2O,其中H2O中的O是来自O2。4.种在湖边的玉米,长期被水淹,生长不好。其原因是()。A.根细胞吸收水分多B.营养缺乏C.光合作用的强度不够D.细胞有氧呼吸受阻D解析陆生高等植物如果长期浸泡在水中,根细胞得不到氧气,就进行无氧呼吸。进行无氧呼吸,一是提供的能量少,二是产生的酒精对细胞有毒害作用,所以生长不好。