高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第3节 细胞呼吸的原理和应用学案设计

这是一份高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第3节 细胞呼吸的原理和应用学案设计，共22页。学案主要包含了呼吸作用的实质，探究酵母菌细胞呼吸的方式，细胞呼吸的过程，细胞呼吸原理的应用等内容，欢迎下载使用。

一、呼吸作用的实质
细胞内的有机物氧化分解，并释放能量，又叫细胞呼吸。
二、探究酵母菌细胞呼吸的方式
1．实验原理
(1)酵母菌：在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。
(2)反应过程
酵母菌eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(有氧条件下：葡萄糖→CO2＋H2O＋能量,无氧条件下：葡萄糖→酒精＋CO2＋能量))
(3)产物的检测
2.实验步骤
提出问题：酵母菌使葡萄糖发酵产生酒精是在有氧还是
无氧条件下？酵母菌在有氧和无氧条件下细
胞呼吸的产物是什么？
↓
作出假设：针对上述问题，根据已有的知识和生活经验
(如酵母菌可用于酿酒、发面等)作出合理的假设
↓
eq \a\vs4\al(设计实验)eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(（1）配制酵母菌培养液,（2）检测CO2产生，装置如下图所示：,,（3）检验酒精的产生：自锥形瓶A、B中各取2 mL,滤液分别注入编号为1、2的两支试管中→分别,滴加0.5 mL溶有0.1 g重铬酸钾的浓硫酸溶,液→振荡并观察溶液的颜色变化))
↓
实验现象eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(（1）甲、乙两装置中澄清的石灰水都变混浊，,且甲中混浊程度大且快,（2）2号试管中溶液由橙色变成灰绿色，1号,试管不变色))
↓
实验结论：eq \a\vs4\al(葡萄糖)—eq \b\lc\|(\a\vs4\al\c1(\(――→,\s\up9(\a\vs4\al(有O2)))CO2（大量）＋H2O,\(――→,\s\up9(\a\vs4\al(无O2)))酒精＋CO2（少量）))
三、细胞呼吸的过程
1．有氧呼吸
(1)主要场所——线粒体(写出代表的结构名称)
(2)化学反应式
C6H12O6＋6H2O＋6O2eq \(――→,\s\up9(酶))6CO2＋12H2O＋能量。
(3)物质转化过程
(4)能量转化
2．无氧呼吸
(1)条件：无氧条件下。
(2)场所：细胞质基质。
(3)过程
①第一阶段：葡萄糖eq \(――→,\s\up9(酶))丙酮酸＋[H](与有氧呼吸的第一阶段完全相同)
②第二阶段：
(4)类型
①乳酸发酵：C6H12O6eq \(――→,\s\up9(酶))2C3H6O3(乳酸)＋少量能量。
②酒精发酵：C6H12O6eq \(――→,\s\up9(酶))2C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量。
四、细胞呼吸原理的应用
(1)酒精在中性或酸性条件下与重铬酸钾溶液反应产生灰绿色。( × )
(2)有氧条件下，酵母菌产生ATP的主要部位是线粒体。( √ )
(3)有氧呼吸的第三阶段既消耗水又产生水。( × )
(4)无氧呼吸能产生ATP，但没有[H]的生成过程。( × )
(5)新鲜的蔬菜、水果应该在低温、无氧环境下保存。( × )
(6)种子风干脱水后呼吸强度减弱。( √ )
知识点一 探究酵母菌细胞呼吸的方式
下图甲、乙为探究酵母菌细胞呼吸方式的两个实验装置。
(1)条件：甲装置为有氧条件，必须持续通入空气，以保证氧气的充足。乙装置为无氧条件。
(2)试剂
①处为质量分数为10%的NaOH溶液，作用是吸收通入空气中的CO2，避免空气中的CO2影响实验结果。
②处为澄清石灰水。
③处为澄清石灰水。
发展素养
对比实验是指设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素与实验对象的影响。对比实验不设对照组，均为实验组(或互为实验组和对照组)，是对照实验的一种特殊形式，即相当于“相互对照实验”。
探究酵母菌细胞呼吸的方式实验中，设置有氧和无氧两个条件，该实验的对照类型是什么？(科学探究——水平二)
提示：相互对照实验。
1．(2020·甘肃天水一中高一检测)下列有关“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验的叙述，错误的是( )
A．CO2可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄
B．实验中需控制的无关变量有温度、pH、培养液浓度等
C．可通过观察澄清石灰水是否变混浊来判断酵母菌的呼吸方式
D．实验中将葡萄糖溶液煮沸的目的是灭菌和去除溶液中的O2
解析：选C。CO2可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，A正确；在该实验中，温度、pH、培养液浓度等都属于无关变量，无关变量需相同且适宜，B正确；酵母菌是兼性厌氧菌，有氧呼吸和无氧呼吸都有CO2生成，而CO2可使澄清石灰水变混浊，因此通过观察澄清石灰水是否变混浊不能判断酵母菌的呼吸方式，C错误；实验中将葡萄糖溶液煮沸的目的是灭菌和去除溶液中的O2，D正确。
2．(2020·河南濮阳高一期末)一位学生将葡萄糖和酵母菌溶液放入一个保温瓶中，并用带有两个孔的塞子封口，如下图所示。随着反应进行，指示剂的颜色开始改变(该指示剂遇酸变红)。下列判断正确的是( )
A．保温瓶内的温度将一直慢慢升高
B．保温瓶中氧气的含量对酵母菌细胞呼吸的类型有重要的影响
C．实验可用来测定酵母菌细胞呼吸释放的CO2量
D．指示剂变色的情况与保温瓶中空气的量无关，与葡萄糖的量有关
答案：B
知识点二 细胞呼吸的过程分析
1．有氧呼吸和无氧呼吸的比较
[温馨提醒]
(1)有氧呼吸过程中各元素的去向和来源
(2)无氧呼吸第二阶段不产生ATP和[H]，第一阶段产生的[H]还原丙酮酸产生酒精和CO2或乳酸。
(3)不是所有植物的无氧呼吸产物都是酒精和二氧化碳，如马铃薯块茎、玉米胚、甜菜根等的无氧呼吸产物为乳酸。
2．判断细胞呼吸方式的三大依据
3．有氧呼吸和无氧呼吸(产生酒精)的有关计算
(1)消耗等量的葡萄糖时产生的CO2摩尔数：无氧呼吸∶有氧呼吸＝1∶3。
(2)消耗等量的葡萄糖时需要的O2和产生的CO2摩尔数：有氧呼吸需要的O2∶有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2之和＝3∶4。
(3)产生等量的CO2时消耗的葡萄糖摩尔数：无氧呼吸∶有氧呼吸＝3∶1。
发展素养
运动成为当今人们生活的一种时尚，人在剧烈运动时，会因骨骼肌进行无氧呼吸积累过多的乳酸而感到肌肉酸痛。健身教练提倡有氧运动，请从有氧呼吸和无氧呼吸的产物及释放能量多少的角度分析原因。(科学思维——水平二)
提示：有氧呼吸的产物是CO2和H2O，对于机体的影响较小且有机物中的能量全部释放。而无氧呼吸的产物为乳酸，其对机体不利且有机物中的能量仅释放一部分。
1．(2020·吉林长春模拟)下图表示萌发的小麦种子中可能发生的相关生理过程，a～e表示物质，①～④表示过程。下列有关叙述正确的是( )
A．催化反应②和④的酶都存在于细胞质基质中
B．图中物质c为[H]，它只在有氧呼吸过程中产生
C．图中①②过程主要发生在小麦种子萌发的早期，其中e为ATP
D．①④③过程为有氧呼吸的三个阶段，其中物质a、d分别是丙酮酸和O2
解析：选D。题图为细胞呼吸的全过程，①②过程为无氧呼吸，①④③过程为有氧呼吸，a、b、c、d、e分别表示丙酮酸、CO2、[H]、O2、酒精；催化反应②和④的酶分别存在于细胞质基质和线粒体中，无氧呼吸的第一阶段也产生[H]。
2．(2020·湖南岳阳模拟)下表是某种植物种子在甲、乙、丙三种不同的条件下萌发，测得的气体量的变化结果。下列说法正确的是( )
A．在甲条件下进行的是产生CO2和乳酸的无氧呼吸
B．在乙条件下有氧呼吸消耗的葡萄糖比无氧呼吸多
C．在丙条件下有氧呼吸强度达到了最大值
D．在乙条件下释放的CO2来自细胞质基质和线粒体
解析：选D。甲条件下只释放CO2，不吸收O2，进行的是产生CO2和酒精的无氧呼吸，不产生乳酸，A错误；乙条件下O2吸收量为6，则有氧呼吸消耗葡萄糖的量为1，无氧呼吸CO2释放量为8－6＝2，无氧呼吸消耗葡萄糖的量为1，有氧呼吸和无氧呼吸中消耗的葡萄糖相等，B错误；丙条件下只进行有氧呼吸，但不能判断有氧呼吸强度达到了最大值，C错误；乙条件下释放的CO2来自细胞的细胞质基质和线粒体，D正确。
3．下图表示某植物的非绿色器官在氧浓度为a、b、c、d时，CO2释放量和O2吸收量的变化。下列相关叙述正确的是( )
A．氧浓度为a时，最适于储藏该植物器官，此时呼吸产物除CO2外还有酒精和乳酸
B．氧浓度为b时，无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的5倍
C．氧浓度为c时，只进行有氧呼吸
D．氧浓度为d时，有氧呼吸强度与无氧呼吸强度相等
答案：B
知识点三 影响细胞呼吸的环境因素及应用
1．温度
(1)分析：细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响酶的活性而影响细胞呼吸速率。如下图所示，细胞呼吸的最适宜温度一般在25～35 ℃之间。
(2)应用eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(①低温储存食品,②大棚栽培在夜间和阴天适当降温,③温水和面发酵快))
2．氧气
(1)分析：如下图所示，O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。
①O2浓度＝0时，只进行无氧呼吸。
②0