《ATP的主要来源——细胞呼吸》导学案

《ATP的主要来源——细胞呼吸》导学案张建尚江苏省赣榆高级中学【情景导学】抬望眼——让梦想腾飞。1克葡萄糖在体外燃烧和在体内氧化分解所释放出的能量是相同的，但在体外燃烧会产生剧烈的发光发热现象，在体内氧化分解则不会产生剧烈的发光发热现象，这是为什么呢？【学习目标】站得高——明确学习目标。1.说出线粒体的结构和功能。2.说明有氧呼吸和无氧呼吸的异同。3.说明细胞呼吸的原理，并探讨其在生产和生活中的应用。4.进行酵母菌细胞呼吸方式的探究。【重点和难点】重点：有氧呼吸的过程及原理。难点：1.细胞呼吸的原理和本质。2.探究酵母菌细胞的呼吸方式。【学法提示】1.在探究酵母菌细胞呼吸方式实验中，首先提出一个具体的、可探究的问题，然后设计实验，设计实验时要理解实验条件的控制、产物的检测方法和观察指标的选择。2.通过线粒体结构图、有氧呼吸和无氧呼吸图解学习有氧呼吸和无氧呼吸，通过比较理解有氧呼吸和无氧呼吸的区别与联系。3.联系生产、生活实际，理解细胞呼吸原理的应用。【课前预习】起步稳——夯实基础促发展!1.细胞呼吸是指①在细胞内经过一系列的②，生成③或其它产物，释放出能量并生成④的过程。细胞呼吸可分为⑤两种类型。答案1.①有机物②氧化分解③二氧化碳④ATP⑤有氧呼吸和无氧呼吸2.在探究酵母菌呼吸方式时可使用①检测CO2，也可使用②水溶液由蓝变绿再③来检测CO2。检测酒精时可使用④溶液，在酸性条件下可与乙醇发生化学反应，变成⑤。2.①澄清的石灰水②溴麝香草酚蓝③变黄④橙色的重铬酸钾⑤灰绿色3.有氧呼吸是指细胞在①的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物②，产生③，释放能量，生成许多④的过程。3.①氧②彻底氧化分解③二氧化碳和水④ATP4.有氧呼吸的第一阶段是1分子葡萄糖分解成2分子①，产生少量②，并释放出少量的能量，其进行的场所是③；第二阶段是丙酮酸和水彻底分解成④，并释放出少量的能量，其进行的场所是⑤；第三阶段是上述两个阶段产生的⑥与⑦结合形成水，并释放出⑧，其进行的场所是⑨。有氧呼吸的反应式是⑩。4.①丙酮酸②[H]③细胞质基质④CO2和[H]⑤线粒体基质⑥[H]⑦氧⑧大量的能量⑨线粒体内膜⑩C6H12O6+6H2O+6O2→6CO2+12H2O+能量5.无氧呼吸的场所是①，第一阶段与有氧呼吸相同，第二阶段是丙酮酸在不同酶的催化作用下，分解成②，或者转化为③。酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫做④。无氧呼吸的反应式是⑤或⑥。5.①细胞质基质②酒精和二氧化碳③乳酸④发酵⑤C6H12O6→2C3H6O3+能量⑥C6H12O6→酶酶酶2C2H5OH+2CO2+能量【课堂探究】走得欢——探索中收获，收获中提升！一、细胞呼吸的方式以下是探究酵母菌在有氧条件下和无氧条件下呼吸的情况，请分析下列问题：[实验假设]（1）酵母菌在有氧条件下，呼吸作用的产物是C02和H2O；在无氧条件下，呼吸作用的产物是CO2和酒精。[材料用具]（2）材料、用品：酵母菌、培养基等（3）试剂：检测培养液中CO2的产生情况的试剂有①、②；检测酒精产生的试剂是③，颜色反应是④。（4）装置：装置(一)(二)的用途分别是①、②。[方法步骤]（5）检测CO2的产生按照上面装置图连接锥形瓶和导气管，各瓶中加入特定的溶液。酵母菌应加入到①瓶中，澄清的石灰水应加入到②瓶中，C瓶中加③。观察D、E两瓶中的溶液颜色变化是④。（6）检测酒精的产生一段时间后，从①瓶中吸取培养液2mL，加入试管中，再滴入O.5mL酸性重铬酸溶液，轻轻振荡混合后，试管中出现②色。（7）记录两组装置中的颜色变化。答案一、（3）①澄清的石灰水②溴存香草酚蓝水谘液③酸性重铬酸钾溶液④由橙色变成灰绿色（4）①探究酵母菌在有氧条件下的呼吸情况②探究酵母菌在无氧条件下的呼吸情况（5）①A、B②D、E③质量分数为10％的NaOH溶液⑩澄清的石灰水均变浑浊（6）①B②灰绿二、有氧呼吸1.下图是线粒体亚显微结构模式图，据图回答问题：（1）写出图中1～4的结构名称：1①；2②；3③；4④。（2）能够增大膜面积的结构是①，与有氧呼吸有关的酶存在于②。（填图中数字）（3）成人心肌细胞中的线粒体显著多于腹肌细胞的原因是①。线粒体在细胞内是固定不动的吗？②。二、1.（1）①外膜②内膜③基质④嵴（2）①4②2、3、4(3)①心肌细胞需要的能量比腹肌细胞多②不是（二）BE接橡皮球（或气泵）（一）CAD12342.右图是有氧呼吸过程图解，请依图回答问题：（1）写出1、2、3、4所代表的物质名称：1①；2②；3③；4④。（2）写出5、6、7所代表的能量的多少(“大量能量”或“少量能量”)：5①；6②；7③。(3)有氧呼吸第一阶段的产物有①，场所是②，第二阶段的产物有③，场所是④，第三阶段的产物有⑤，场所是⑥。（4）有氧呼吸中吸入的氧首先进入那种物质中？①。2.(1)①丙酮酸②[H]③H2O④CO2(2)①少量能量②少量能量③大量能量(3)①丙酮酸、[H]、ATP②细胞质基质③CO2、[H]、ATP④线粒体基质⑤H2O、ATP⑥线粒体内膜（4）①水中三、无氧呼吸1.根据下图回答问题：（1）无氧呼吸的场所是①，图中物质1和2分别是②。（2）B、C途径不同的原因是①；人体内无氧呼吸的途径是②，反应式是③；酵母菌无氧呼吸的途径是④，反应式是⑤。三、1.（1）①细胞质基质②丙酮酸、C2H5OH和CO2（2）①细胞内所含酶不同②AB③C6H12O62C3H6O3+能量④AD⑤C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量（3）①②所具有的酶不同2.有氧呼吸和无氧呼吸的比较有氧呼吸无氧呼吸不同点场所①②是否需氧③④产物⑤⑥释放能量⑦⑧相同点联系第一阶段相同，以后不同实质分解有机物，释放⑨，产生⑩2.①细胞质基质和线粒体②细胞质基质③需氧④不需氧⑤H2O和CO2⑥C3H6O3（乳酸）、C2H5OH（酒精）和CO2⑦多⑧少⑨能量⑩ATP四、细胞呼吸原理的应用1.农业上中耕松土的目的是①；酿酒时要先通气后密封，通气的目的②，密封的目的是③；用双氧水清理伤口的目的是④。四、1.①使根细胞进行充分的有氧呼吸，从而有利于根系的生长和对无机盐的吸收②让酵母菌进行有氧呼吸并大量繁殖③让酵母菌在无氧条件下进行酒精发酵④抑制厌氧型病原菌的繁殖和杀菌2.粮食贮藏需要的条件是①；蔬菜、水果贮藏的条件是②和适宜的③；温室内一般是白天适当提高温度，夜间适当降低温度，夜间适当降低温度酶2酶O24H2O763152酶C6H12O61乳酸C6H12O6ACB2酶酶的原因是④。2.①（零上）低温、低氧和干燥②（零上）低温、低氧③湿度④降低植物细胞呼吸的强度，减少有机物的消耗【难点突破】点得准——破解心中之惑！《细胞呼吸类型的判断》一、根据C02的释放量和02的消耗量判断在以C6H1206为呼吸底物的情况下，CO2的释放量和O2的消耗量是判断细胞呼吸类型的重要依据，方法如下：（一）呼吸过程中始终不消耗O2，则呼吸方式一定是无氧呼吸。1.无CO2释放时，细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸，此种情况下，容器内气体体积不发生变化，如马铃薯块茎的无氧呼吸。2.有CO2释放时，细胞只进行产生酒精的无氧呼吸，此种情况下容器内气体体积可增大，如酵母菌的无氧呼吸。（二）若呼吸过程中消耗了O2，肯定存在有氧呼吸，那么是否存在无氧呼吸呢？这要看释放的二氧化碳与消耗的氧气体积之间的关系。1.当释放的CO2与消耗的O2体积相等（CO2/O2＝1）时：(1)若该生物为高等植物，其细胞呼吸方式为有氧呼吸；(2)若该生物为高等动物，其细胞呼吸方式有两种可能性：一，只为有氧呼吸；二，既进行了有氧呼吸，又进行了产生乳酸的无氧呼吸。此时可根据各种反应的反应式及所消耗的O2与分解的C6H12O6的数量关系进行判断：有氧呼吸：C6H12O6+6H2O+6O2→6CO2+12H2O+能量高等动物无氧呼吸：C6H12O6→2C3H6O3（乳酸）+能量①若C6H12O6与O2的物质的量关系为1：6，则为第一种情况；②若C6H12O6与O2的物质的量关系大于1：6，则为第二种情况。2.当释放的CO2大于消耗的O2体积（CO2/O21）时：细胞同时进行产生酒精的无氧呼吸和有氧呼吸两种方式。此种情况下，判断哪种呼吸方式占优势，可根据反应式及CO2/O2做如下分析:有氧呼吸：C6H12O6+6H2O+6O2→6CO2+12H2O+能量无氧呼吸：C6H12O6→2C2H5OH（酒精）+CO2+能量①当CO2/O2=4/3时，有氧呼吸与无氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等；②当3/4CO2/O21时，有氧呼吸比无氧呼吸强；③当CO2/O23/4时，有氧呼吸比无氧呼吸弱。二、根据坐标曲线图判断1.当氧气浓度为0时，细胞只进行无氧呼吸，Q点对应的纵坐标大小表示无氧呼吸的强度。2.当氧气在0～N之间，有氧呼吸与无氧呼吸并存，随着氧气浓度增加，无氧呼吸强度减弱，有氧呼吸强度增强。3.当氧气浓度大于或等于N时，无氧呼吸消失，此后只进行有氧呼吸，但当氧气浓度达到一定值后，有氧呼吸强度不再随氧气浓度的增大而增强。O气体交换的相对值O2浓度QNCO2生成总量O2吸收量4.两条实线间的距离可表示无氧呼吸的强度，当两条曲线重合时，无氧呼吸强度为0。三、根据细胞呼吸的实验现象判断在一个恒定容积的容器中，某生物或其器官吸收O2，释放CO2。若吸收O2量等于CO2的释放量，则容器内的压强不变，此时该生物或其器官只进行有氧呼吸；若吸收O2量小于CO2的释放量，则容器内的压强增大，此时有氧呼吸和无氧呼吸同时存在；若没有O2消耗，只释放CO2，则容器内的压强也增大，此时该生物或其器官只进行无氧呼吸；若在容器内放入NaOH，由于NaOH能吸收CO2，当生物在进行无氧呼吸时容器内的压强不变。通过几组相同装置进行对照实验，观察与容器相连的U型管两侧液面高度的变化，或玻璃管中液滴的移动方向，推测容器内气体压强的大小，判断某生物的呼吸类型。【课堂巩固】跑得快——活学活用，学以致用！1.以下叙述中错误．．的是（）A.有氧呼吸全过程的三个阶段中都能产生氢B.细胞中的氧气在线粒体内与氢结合生成水C.有氧呼吸和无氧呼吸过程中都能产生丙酮酸、氢和ATPD.不是所有的细胞呼吸都能产生二氧化碳1.C有氧呼吸的前两个阶段都能产生氢，但第三个阶段不能产生氢；A项错误；O2参与有氧呼吸的第三阶段，在线粒体内与前两个阶段产生的[H]结合形成水，放出大量能量，B项正确；项正确；有氧呼吸和无氧呼吸的第一个阶段是相同的，所以都能产生氢、丙酮酸和ATP，C项正确；人和高等动物组织的无氧呼吸的产物只是乳酸，没有二氧化碳产生。2.下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2都具有双层生物膜B.1和2所含酶的种类不同C.1、2、3都能产生大量ATPD.甲、乙分别代表丙酮酸、H22.B图中的1为细胞质基质，2为线粒体基质，3为线粒体内膜，甲为丙酮酸，乙为[H]。有氧呼吸的第一、二阶段产生ATP较少，第三阶段能产生大量的ATP。酶具有专一性，1和2所含酶的种类不同。3.某生物实验小组为“探究酵母菌呼吸方式”设计了如图实验装置。请据图回答下列问题：（1）利用甲、乙试管来探究酵母菌呼吸方式时，可以探究酵母菌是否进行呼吸，为减少实验误差，空气泵泵入的气体中应去除。（2）在利用丙、丁试管探究酵母菌呼吸方式时，用石蜡油密封酵母菌和葡萄糖溶液，防止试管上部空气中O2进入反应混合液，为实验提供无氧条件。除此之外，还需要对葡萄糖溶液进行处理，然后再加入活化的酵母菌。（3）此装置能否用于探究乳酸菌的呼吸方式?。（4）请根据以上实验装置，预期可能的实验现象及结论：接空气泵适宜恒温酵母菌和葡萄糖液Ca(OH)2溶液Ca(OH)2溶液石蜡油丙乙甲丁CO2②甲乙C6H12O6→①乙③O2H2O①；②；③。3.（1）有氧CO2（2）煮沸和冷却（3）不能（4）①甲、丁试管中溶液均变浑浊，酵母菌既可进行有氧呼吸，又可以进行无氧呼吸；②甲试管中溶液变浑浊，乙试管不变浑浊，酵母菌进行有