第5章 3同步课件

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第5章　细胞的能量供应和利用第3节　细胞呼吸的原理和应用课前 · 新知导学 1．实验原理(1)酵母菌是一种________真菌，其代谢类型是______________型，可用于研究________________的不同方式。探究酵母菌细胞呼吸的方式单细胞　兼性厌氧　细胞呼吸　(2)CO2的检测：①澄清石灰水＋CO2→变________，且混浊程度与CO2产量有关。②蓝色的______________溶液＋CO2→由____________________，且变黄时间长短与CO2产量有关。(3)酒精的检测：在酸性条件下，橙色的重铬酸钾溶液＋酒精，变成灰绿色。混浊　溴麝香草酚蓝　蓝变绿再变黄　2．组装实验装置(1)有氧条件装置(2)无氧条件装置【答案】(1)NaOH溶液　澄清的石灰水　(2)澄清的石灰水酵母菌　 (2)检测CO2的产生：装置如下图所示，将此实验装置放到25 ℃～35 ℃的环境中培养8～10 h。(3)检测酒精的产生【答案】重铬酸钾4．实验现象及结论(1)实验现象①甲、乙两装置中石灰水都变________，但甲中混浊程度高且速度________。②2号试管中溶液由橙色变成灰绿色，1号试管________。(2)实验结论①有氧条件下，酵母菌细胞呼吸产生________CO2。②无氧条件下，酵母菌细胞呼吸产生______和少量CO2。混浊　快　不变色　大量　酒精　为什么要将葡萄糖溶液先煮沸再冷却后加入培养瓶中？提示：加热煮沸的目的是杀死溶液中的细菌，同时还能排出溶液中的O2。冷却的原因是防止高温将酵母菌杀死。 下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验的叙述，错误的是(　　)A．实验中将葡萄糖溶液煮沸的目的是灭菌和去除溶液中的O2B．在探究有氧呼吸的实验过程中，泵入的空气应去除CO2C．实验中需控制的无关变量有温度、培养液浓度等D．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【答案】D　【解析】由于酵母菌的有氧呼吸和无氧呼吸均可产生CO2，所以不能根据澄清石灰水是否变混浊来判断酵母菌的呼吸方式。1．有氧呼吸的主要场所——线粒体(如图)(1)写出图中序号代表的结构名称：①________；②_____________；③____________。(2)与有氧呼吸有关的酶分布在________(填图中序号)上。(3)线粒体的分布：集中在________________的部位。2．有氧呼吸的总反应式：_____________________________________________。有氧呼吸外膜　内膜形成的嵴　②③　代谢旺盛　线粒体基质　3．物质转化过程4．能量转化【答案】ATP　热能我们常说的“呼吸”与细胞呼吸有什么区别？提示：呼吸是指通过呼吸运动吸入氧气，排出二氧化碳的过程。细胞呼吸是指分解有机物，生成二氧化碳或其他产物，释放能量并合成ATP的过程。 有氧呼吸过程中，产生[H]较多和产生ATP最多的阶段分别是(　　)①第一阶段　②第二阶段　③第三阶段A．①②　 B．②③　　　　C．①③　 D．③③【答案】B　【解析】有氧呼吸第一阶段仅产生少量的[H]和少量的ATP，第二阶段产生较多的[H]和少量的ATP，第三阶段消耗[H]，产生大量ATP。1．场所：__________。2．类型和过程无氧呼吸细胞质基质　丙酮酸　[H]　酒精　2C2H5OH＋2CO2＋少量能量　2C3H6O3＋少量能量　乳酸　 水稻种子萌发时，如果长时间缺氧，就会引起烂芽，主要是由于(　　)A．能量不足　　　 B．酒精中毒C．乳酸中毒　　　 D．CO2中毒【答案】B　【解析】水稻种子萌发时，如果长时间缺氧，进行无氧呼吸会产生酒精和二氧化碳，酒精含量过多对细胞有毒害作用，引起烂芽。1．有氧呼吸原理的应用(1)利用淀粉、_________或谷氨酸棒状杆菌可以生产食醋或味精。(2)提倡慢跑等有氧运动使细胞进行________，避免肌细胞产生大量________。(3)栽培时及时松土有利于______________。(4)稻田定期排水有利于根系___________，防止幼根变黑、腐烂。细胞呼吸原理的应用醋酸杆菌　有氧呼吸　乳酸　根系生长　有氧呼吸　2．无氧呼吸原理的应用(1)利用粮食通过________发酵可以生产各种酒。(2)包扎伤口应选用________的敷料。(3)破伤风芽孢杆菌可通过____________进行大量繁殖，皮肤破损较深时，需清理伤口并注射破伤风抗毒血清等。酵母菌　透气　无氧呼吸　 储藏苹果时既要保持其口感又要减少水分的消耗，下列最适宜的储藏条件是(　　)A．高CO2浓度、低氧浓度和零下低温B．低CO2浓度、高氧浓度和零下低温C．低氧浓度、高CO2浓度和零上低温D．完全无氧、高CO2浓度和零上低温【答案】C　【解析】储藏苹果时，细胞呼吸速率低，有机物消耗最少时最佳，故应选低氧、高CO2和零上低温，零下低温会引起冻伤。课堂 · 素养初培 1．实验课题的分析(1)本实验的探究课题可以转变为：探究有氧条件和无氧条件下酵母菌细胞呼吸的情况。(2)根据检测目的不同，可细化为两个子课题：①在有氧或无氧条件下酵母菌细胞呼吸产生CO2的多少；②在有氧或无氧条件下酵母菌细胞呼吸是否产生酒精。具体分析如下：酵母菌细胞呼吸的方式[知识归纳]2．实验装置的分析(1)甲装置中的第一个锥形瓶中盛放的试剂是NaOH溶液，其目的是：使进入A瓶中的空气先经NaOH处理后，排除空气中CO2对实验结果的干扰。(2)乙装置中B瓶放置一段时间后，才能与装有澄清石灰水的锥形瓶连接，其目的是让酵母菌将B瓶中的氧气消耗掉，确保产物CO2均来自无氧呼吸。1．能否以CO2的产生为指标来确定酵母菌的细胞呼吸方式？分析其原因。提示：不能。有氧呼吸和无氧呼吸都能产生CO2，故不能以CO2的产生为指标确定酵母菌的细胞呼吸方式。应以酒精为指标，因为酵母菌只有进行无氧呼吸时才能产生酒精。2．用酸性重铬酸钾可检测司机是否饮酒吗？为什么？提示：可以。酸性重铬酸钾可以检测有无酒精的存在，利用这一原理可以检测司机是否饮酒。3．在利用酵母菌酿酒时，往往向发酵池注入一部分空气，为什么？提示：酵母菌是兼性厌氧菌，发酵前期先进行有氧呼吸，大量繁殖获得大量菌种，把氧气耗尽，然后进行无氧呼吸产生酒精。1．下图是探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置，以下说法中正确的是(　　)[对点精练]A．两个装置均需要在黑暗条件下进行B．装置乙在Ⅱ处可检测到有酒精生成C．装置乙是对照组，装置甲是实验组D．装置甲中NaOH的作用是吸收Ⅰ处的CO2【答案】B　【解析】两个装置均不需要在黑暗条件下进行；Ⅱ处酵母菌产生酒精；此实验是对比实验，没有对照组，都是实验组；装置甲中NaOH溶液的作用是吸收空气中的CO2。2．下列关于探究酵母菌细胞呼吸方式实验的分析，错误的是(　　)A．实验过程中氧气的有无是引起酵母菌呼吸方式不同的外界因素B．培养液中葡萄糖浓度过高会影响酵母菌的繁殖和生长C．在有氧和无氧条件下培养酵母菌的培养液温度都升高D．酵母菌细胞呼吸的产物都能用酸性重铬酸钾溶液检测【答案】D　【解析】本实验的自变量是氧气的有无，A正确；培养液中葡萄糖浓度过高会导致酵母菌过度失水死亡，B正确；有氧呼吸和无氧呼吸均可产生能量，故培养酵母菌的培养液温度都升高，C正确；酵母菌细胞无氧呼吸的产物有酒精，能用酸性重铬酸钾溶液检测，有氧呼吸的产物不能用酸性重铬酸钾溶液检测，D错误。1．有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解有氧呼吸和无氧呼吸[知识归纳]2．有氧呼吸过程中各元素的来源和去路(1)CO2是在第二阶段产生的，是由丙酮酸和水反应生成的，场所是线粒体基质。(2)O2参与了第三阶段，[H]和O2结合生成水，所以细胞呼吸产生的水中的氧来自O2，场所是线粒体内膜。(3)有氧呼吸过程中的反应物和生成物中都有水，反应物中的水用于第二阶段和丙酮酸反应，生成物中的水是有氧呼吸第三阶段[H]和O2结合生成的。3．有氧呼吸与无氧呼吸的比较【易错点拨】(1)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。(2)无线粒体的真核细胞(生物)只能进行无氧呼吸，如哺乳动物的成熟红细胞和蛔虫等。1．糖类(葡萄糖)为什么必须分解成丙酮酸后才能进行有氧呼吸的第二、三阶段？提示：因为线粒体膜上不含运输葡萄糖的载体蛋白，葡萄糖不能进入线粒体(或线粒体内没有催化葡萄糖分解的酶)。2．只有葡萄糖才能作为细胞呼吸的底物吗？提示：脂肪、蛋白质也可以作为底物参与细胞呼吸。3．有氧呼吸的生成物CO2中的C和O分别来自哪里？有氧呼吸的生成物H2O中的O从何而来？提示：有氧呼吸的生成物CO2中的C来自葡萄糖，O来自葡萄糖和水。有氧呼吸的生成物H2O中的O来自氧气。【方法技巧】判断细胞呼吸方式的三大依据：1．(2020·河北衡水考试)下图表示生物体内细胞呼吸的过程，下列叙述正确的是　(　　)A．②过程既有水参与，又有水产生B．植物种子萌发过程中不可能发生①→③的过程C．①②③过程中都需要酶参与，都有能量释放D．在剧烈运动中，人体细胞主要通过③过程获得能量[对点精练]【答案】A　【解析】由题图可知②过程既包括有氧呼吸第二阶段，也包括有氧呼吸第三阶段，第二阶段有水参与，第三阶段又会产生水，A正确；某些进行乳酸发酵的植物种子在种子萌发过程中可能发生①→③的过程，B错误；无氧呼吸的第二阶段③无能量的释放，C错误；在剧烈运动中，人体细胞主要通过①②过程获得能量，③过程不产生能量，D错误。2．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(相对值)的变化结果(假设细胞呼吸的底物都是葡萄糖)。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【答案】D　【解析】甲条件下只释放CO2，不吸收氧气，进行的是产生CO2和酒精的无氧呼吸，不产生乳酸，A错误；乙条件下消耗氧气的量为6，则有氧呼吸消耗葡萄糖的量为1，无氧呼吸产生二氧化碳的量为8－6＝2，无氧呼吸消耗葡萄糖的量为1，有氧呼吸消耗的葡萄糖和无氧呼吸相等，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是否达到了最大值，C错误；乙条件下释放的CO2来自细胞质基质和线粒体，D正确。1．温度(1)影响(如图)：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。细胞呼吸的最适温度一般在25 ℃～35 ℃ 之间。影响细胞呼吸的主要外界因素及应用[知识归纳]2．O2浓度(1)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。4．CO2浓度(1)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，如图所示。(2)应用：适当增加CO2浓度，有利于水果和蔬菜的保鲜。下面甲、乙、丙三图分别表示温度、含水量、CO2浓度对细胞呼吸的影响。1．分析甲图，思考温度影响细胞呼吸的原理是什么？提示：温度是通过影响有关酶的活性来影响细胞呼吸的。2．结合甲图思考，在温室大棚中应如何通过控制温度来提高产量？提示：温室栽培夜晚要通风降温，以减少呼吸消耗有机物。3．结合乙图，分析含水量与呼吸速率之间的关系。提示：在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，当含水量过多时，呼吸速率减慢，甚至死亡。4．根据乙图分析种子在储藏前为什么要晾干？干种子萌发时为什么要浸泡处理？提示：储存种子之前要进行晾干处理，以降低含水量，从而降低呼吸速率。干种子萌发前要浸泡处理，以增加含水量提高呼吸速率。5．结合丙图所示的原理思考在蔬菜、水果保鲜时我们可采取什么措施？提示：在蔬菜、水果保鲜中，增加CO2浓度(或充入N2)可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。1．(2020·河南六市检测)如图是外界条件对植物呼吸速率的影响曲线图，以下分析错误的是(　　)[对点精练]A．从甲图可知细胞呼吸最旺盛时的温度是B点对应的温度B．乙图中曲线Ⅰ表示有氧呼吸，曲线Ⅱ表示无氧呼吸C．乙图中曲线Ⅰ表示的生理过程所利用的有机物主要是葡萄糖D．乙图中曲线Ⅱ最终趋于平衡，可能是受到温度或呼吸酶数量的限制【答案】B　【解析】甲图中B点温度下植物呼吸作用相对速率最大，说明该温度下细胞呼吸最旺盛；随氧气浓度增大，有氧呼吸增强，无氧呼吸减弱，故乙图中曲线Ⅰ表示无氧呼吸，曲线Ⅱ表示有氧呼吸；细胞呼吸利用的有机物主要是葡萄糖；有氧呼吸需要酶的参与，温度会影响酶的活性，故有氧呼吸还受温度或呼吸酶数量的限制，使曲线Ⅱ最终趋于平衡。2．以下甲、乙两图都表示苹果组织细胞中CO2释放量和O2吸收量的变化。下列相关叙述不正确的是(　　)A．甲图中氧浓度为a时的情况对应的是乙图中的A点B．甲图中氧浓度为b时的情况对应的是乙图中的CD段C．甲图的a、b、c、d四个浓度中c是最适合苹果贮藏的氧浓度D．甲图中氧浓度为d时没有酒精产生【答案】B　【解析】甲图中氧浓度为a时，细胞只释放CO2不吸收O2，说明细胞只进行无氧呼吸，对应乙图中的A点，A正确；甲图中氧浓度为b时，CO2的释放量远远大于O2的吸收量，说明既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，且无氧呼吸强度大，应对应乙图中AC段，B错误；贮藏植物器官应选择CO2产生量最少即细胞呼吸最弱时(图甲中的c浓度)的氧浓度，故C正确；氧浓度为d时，CO2的释放量与O2的吸收量相等，细胞只进行有氧呼吸，因此没有酒精产生，D正确。课堂 · 延伸提分 易错易混：细胞呼吸的5个易错点(1)产生CO2的不只是有氧呼吸，无氧呼吸产生酒精的过程中也有CO2的产生。(2)有氧呼吸过程中生成的水和反应物中的水的来源和去向不同，所以不是同一分子。(3)无氧呼吸只有第一阶段释放少量能量，第二阶段不释放能量。(4)呼吸作用释放的能量小部分转化成ATP中的能量，大部分以热能的形式散失。(5)不是所有植物的无氧呼吸产物都是酒精和二氧化碳，玉米胚、甜菜根等植物组织的无氧呼吸产物为乳酸。例1　有氧呼吸与无氧呼吸的相同点是(　　)①都在线粒体中进行　②都需要酶　③都需要氧　④都产生ATP　⑤都经过生成丙酮酸的过程A．①②⑤ B．②③④　C．②③⑤ D．②④⑤错因分析：一是对有氧呼吸和无氧呼吸过程不熟悉；二是无氧呼吸类型弄混淆；三是细胞呼吸各阶段的区别与联系没有完全掌握。【答案】D　【解析】生物体内的化学反应都需要酶的催化，②正确；有氧呼吸与无氧呼吸的第一阶段都在细胞质基质中进行且都产生丙酮酸，⑤正确；有氧呼吸与无氧呼吸的实质相同，都是分解有机物，释放能量，形成ATP的过程，④正确。综上，②④⑤正确，选D。解题技巧：细胞呼吸方式的判断与计算题的解题技巧例2　在a、b、c、d条件下，测得某植物种子萌发时CO2和O2体积变化的相对值如下表。若底物是葡萄糖，则下列叙述中正确的是(　　)A．a条件下，呼吸产物除CO2外还有酒精和乳酸B．d条件下，产生的CO2全部来自线粒体C．b条件下，有氧呼吸消耗的葡萄糖比无氧呼吸多D．c条件下，无氧呼吸最弱审题流程：第一步　解读题干和表格，提取信息。分析题干内容，概括信息主旨。由题干和表格信息可知，该植物细胞无氧呼吸的类型是酒精发酵；a条件下不消耗O2，释放CO2，只进行无氧呼吸；d条件下消耗O2量等于释放的CO2量，只进行有氧呼吸；b和c条件下释放CO2量多于消耗O2量，故同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，但强度不同。第二步　对接教材，迁移知识。弄清考查的知识点，对应教材中的相关章节。根据题干“测得某植物种子萌发时CO2和O2体积变化的相对值如下表。若底物是葡萄糖”，考查的知识点与教材中第5章第3节“细胞呼吸的原理和应用”密切相关。依据O2消耗量和CO2产生量来判断细胞呼吸方式：①不消耗O2：a．无CO2产生：细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸；b．有CO2产生：细胞只进行产生酒精的无氧呼吸。②消耗O2，产生CO2：a．VCO2/VO2＝1，细胞只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸。b．VCO2/VO21，细胞同时进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸。此种情况下，判断哪种细胞呼吸方式占优势的方法：若VCO2/VO2＝4/3，有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等；若VCO2/VO2>4/3，无氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于有氧呼吸，无氧呼吸占优势；若VCO2/VO2