生物第三章 细胞的代谢第四节 细胞呼吸为细胞生活提供能量精品课件ppt

这是一份生物第三章 细胞的代谢第四节 细胞呼吸为细胞生活提供能量精品课件ppt，共50页。PPT课件主要包含了素养导学，内容梳理，随堂检测，概念突破，无机物，小分子有机物，需氧呼吸，厌氧呼吸，二氧化碳和水，线粒体等内容，欢迎下载使用。

1.细胞呼吸的本质是糖等有机物的氧化分解(1)概念:在细胞内进行的将 等有机物分解成 或者 ,并且释放出 的过程。(2)分类:根据是否有 参与,分为 和 。2.需氧呼吸(1)条件:必须有 参加,氧气把糖分子氧化成 。(2)反应场所:细胞溶胶和 中。
3.厌氧呼吸(1)概念:细胞在 条件下,将糖分子分解成 或 ,并释放少量能量的过程。
4.细胞呼吸是细胞代谢的核心(1)细胞代谢类型:包括 代谢和 代谢。(2)细胞分解代谢不同代谢途径分析①糖代谢:多糖先水解为 ,以单糖形式进行糖酵解,最后被完全氧化成CO2和水。②脂肪代谢:脂肪先分解成 和 , 形成一个三碳化合物后进入糖酵解, 则进一步被分解。③蛋白质代谢:先被分解为氨基酸,氨基酸脱去 后变成不同的有机酸,最后被完全氧化。
概念一　细胞呼吸的本质是糖等有机物的氧化分解[概念情境] 需氧呼吸是生物体细胞的一种高效产能方式,某同学学习了需氧呼吸的基本内容之后,绘制了某高等植物根尖细胞需氧呼吸概念图(如下图)。
请结合该同学绘制的概念图,思考以下问题。(1)需氧呼吸主要发生在线粒体中,线粒体有哪些结构特点与其功能相适应?提示:①内膜向内凹陷形成嵴,使内膜表面积大大增加;②内膜和基质中都含有与需氧呼吸有关的酶。(2)在该同学绘制的图示中,①②③分别表示什么过程?提示:①表示糖酵解过程,②表示丙酮酸的氧化过程,③表示电子传递链过程。(3)若停止供应氧气,该高等植物根尖细胞进行厌氧呼吸,该同学应如何修改此概念图?提示:在无氧条件下,高等植物根尖细胞进行乙醇发酵,该同学应该去掉线粒体内发生的丙酮酸的氧化过程和电子传递链过程,改为第一阶段产生的丙酮酸在酶的作用下,脱去CO2形成乙醛,然后乙醛被第一阶段产生的[H]还原为乙醇。
突破点1 探究酵母菌的呼吸方式
[典例1] 下列有关“探究酵母菌的呼吸方式”实验的叙述中,错误的是(　 　)A.酵母菌呼吸产生的酒精可使重铬酸钾溶液在酸性条件下由无色变为灰绿色B.实验中需控制的无关变量有温度、pH、培养液浓度等C.二氧化碳可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄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:酵母菌呼吸产生的酒精可使重铬酸钾溶液在酸性条件下由橙色变为灰绿色;该实验的自变量是氧气的有无,所以实验中需控制的无关变量有温度、pH、培养液浓度等。
探究酵母菌呼吸方式的实验图解
(2)实验原理①酵母菌是一种单细胞真菌,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可使澄清石灰水变浑浊,也可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄。根据石灰水浑浊程度或溴麝香草酚蓝溶液变成黄色所需时间长短,可以检测酵母菌培养液CO2的产生情况。③橙色的重铬酸钾溶液,在酸性条件下与乙醇(酒精)发生化学反应,由橙色变成灰绿色。(3)实验操作过程中的6个问题探究①配制酵母菌培养液时为什么要用新鲜的食用酵母菌?新鲜的酵母菌繁殖快,细胞代谢旺盛,实验效果明显。②为什么要将葡萄糖溶液煮沸,且冷却到常温后方可加入新鲜的酵母菌?煮沸的目的是杀菌和除去溶液中的氧,冷却到常温的目的是防止高温杀死酵母菌。
③为什么要把装置放置在25～35 ℃的环境下培养?在25～35 ℃的条件下,酵母菌中酶的活性最高,生命活动最旺盛,细胞呼吸明显,可保证实验效果。④A组装置中用气泵间歇性地通入空气的目的是什么?保证酵母菌有充足的氧气,以进行需氧呼吸。⑤质量分数为10%的NaOH溶液的作用是什么?作用是除去空气中的CO2,以保证A组需氧呼吸装置第三个锥形瓶中,澄清石灰水变浑浊是由酵母菌需氧呼吸产生的CO2所致。
⑥B组装置中,为什么要将B瓶封口放置一段时间后,再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶?B瓶刚封口后,锥形瓶中有氧气,酵母菌进行需氧呼吸,两瓶产生CO2的速度和量基本相等,所以需将开始产生的CO2排掉,一段时间后B瓶中的氧消耗完,再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶,可确保是厌氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水,否则会出现两组澄清石灰水浑浊程度差不多的情况。
突破点2 细胞呼吸的概念
[典例2] 下列关于生物体中细胞呼吸的叙述中,正确的是(　 　)A.原核生物只进行厌氧呼吸B.细胞呼吸一定能将有机物分解为无机物C.活细胞都能进行细胞呼吸D.细胞呼吸需要在氧气的参与下才可进行
解析:有的原核生物能进行需氧呼吸,如好氧型细菌;细胞呼吸将糖类等有机物分解为无机物或者小分子有机物,释放能量;活细胞都能进行呼吸作用,为生命活动提供能量;细胞呼吸根据是否有氧参与分为需氧呼吸与厌氧呼吸。
[概念误区] 细胞呼吸的本质是分解有机物,释放能量,但在这个过程中能量是逐步释放的,而不是一次性释放出来。
突破点3 需氧呼吸过程
[典例3] 如图是需氧呼吸过程的示意图,①②③表示反应阶段。下列叙述正确的是(　 　)A.葡萄糖中的大部分能量在①阶段释放B.②阶段需要①阶段产生的[H]C.③阶段需要电子传递链参与D.①②阶段为③阶段提供ATP
解析:葡萄糖中的大部分能量在需氧呼吸的第三阶段,即图中的③阶段释放;②阶段不需要①阶段产生的[H],③阶段需要①、②阶段产生的[H]参与反应;③阶段属于需氧呼吸第三阶段,该过程中需要电子传递链参与;①②阶段为③阶段提供[H]。
需氧呼吸三个阶段的比较
突破点4 厌氧呼吸过程
[典例4] 真核生物厌氧呼吸过程中葡萄糖分解的两个途径如图所示。下列叙述错误的是(　 　)A.甲过程中有ATP的生成B.乙过程需要乳酸脱氢酶参与C.丙过程可发生在人体肌肉细胞中D.甲过程为乙、丙过程提供还原剂
解析:分析图示可知,甲过程表示糖酵解,产生少量ATP;乙过程是在乳酸脱氢酶的作用下,[H]将丙酮酸还原为乳酸;人体厌氧呼吸不能产生乙醇;甲过程产生[H],用于乙、丙过程中物质的还原。
两种厌氧呼吸方式的比较
解析:原核细胞中也可以进行①②过程;酵母菌细胞在有氧和无氧条件下均可进行②过程,产生CO2;原核生物需氧呼吸发生在细胞溶胶中;无氧条件下丙酮酸在②过程中生成CO2的同时还有乙醛生成。
突破点5 细胞呼吸方式的综合分析
A.①②过程只能在真核细胞中进行B.酵母菌细胞只有在有氧条件下才进行②过程C.②过程在线粒体中进行,不能在细胞溶胶中进行D.无氧条件下丙酮酸在②过程中生成CO2的同时有乙醛生成
[技巧总结] 1.细胞呼吸方式的快速判断
2.根据气体体积变化推断呼吸类型(1)实验装置欲确认某生物的呼吸类型,应设置两套呼吸装置,如图所示(以酵母菌为例):
(2)实验结果预测和结论(见下表)
突破点6 影响细胞呼吸的因素
[典例6] 如图表示一植物的非绿色器官在不同的O2浓度下气体交换的相对值的变化,下列有关叙述正确的是(　 　)A.图中曲线QR区段下降的主要原因是O2浓度增加,需氧呼吸受抑制B.Q点只进行厌氧呼吸,P点只进行需氧呼吸C.若图中的AB段与BC段的距离等长,此时需氧呼吸消耗的葡萄糖量等于厌氧呼吸D.O2浓度应调节到Q点的对应浓度,更有利于水果的运输
解析:题图中曲线QR区段下降的主要原因是O2浓度增加,厌氧呼吸受抑制;Q点不吸收O2,说明只进行厌氧呼吸,P点O2吸收量等于CO2生成量,说明只进行需氧呼吸;若图中的AB段与BC段的距离等长,说明需氧呼吸和厌氧呼吸产生等量的CO2,根据反应式可知此时需氧呼吸消耗的葡萄糖量与厌氧呼吸消耗的葡萄糖量之比是 1∶3;图中R点时CO2生成量表现为最低,则有机物的分解量最少,即呼吸作用最弱,调节到该点对应的O2浓度,更有利于水果的运输和储存。
(1)温度对细胞呼吸的影响①原理:通过影响与细胞呼吸有关的酶的活性来影响呼吸速率。
②曲线分析a.在最适温度时,呼吸速率最大。b.超过最适温度,呼吸酶活性降低甚至变性失活,呼吸速率下降。c.低于最适温度,酶活性下降,呼吸速率下降。③应用a.在零上低温环境下储存蔬菜和水果。b.蔬菜大棚夜间适当降温以降低呼吸消耗,提高产量。
(2)氧气浓度对细胞呼吸的影响①原理:O2是需氧呼吸所必需的,且O2对厌氧呼吸过程有抑制作用。
②曲线分析a.O2浓度=0时,只进行厌氧呼吸。b.0③应用a.中耕松土促进植物根部细胞需氧呼吸。b.厌氧发酵过程需要严格控制无氧环境。c.低氧仓储存粮食、水果和蔬菜。
(3)CO2浓度对细胞呼吸的影响①原理:CO2是细胞呼吸的产物,积累过多会抑制细胞呼吸的进行。
③应用:在蔬菜和水果保鲜中,增加CO2浓度可抑制细胞呼吸,减少有机物的消耗。
概念二　细胞呼吸是细胞代谢的核心[概念情境] 资料1(一)糖类与蛋白质之间的转化代谢关系组成蛋白质的20种氨基酸大多可通过脱氨基作用形成相应中间代谢产物,然后变为糖。反之,糖代谢的中间产物可以氨基化生成氨基酸,但也只能合成12种非必需氨基酸,其余8种必需氨基酸不能在人体内合成,必须从食物中获取。(二)糖类与脂肪之间的转化代谢关系人体细胞内,糖转变成脂肪是通过糖分解代谢产物乙酰辅酶A合成脂肪酸,并进而大量合成脂肪。然而,脂肪转变为糖较为困难并且数量有限。因为人体内的乙酰辅酶A不能直接生成丙酮酸,只有脂肪的分解产物——甘油经过肝、肾等组织中的甘油激酶催化形成α-磷酸甘油后,再通过糖异生途径生成糖。
(三)蛋白质与脂肪之间的转化代谢关系在人体内脂肪转变为氨基酸的数量极为有限,仅其水解产物甘油可通过特殊的代谢途径生成一些代谢中间产物,进而转变为某些非必需氨基酸。蛋白质中的氨基酸在分解代谢过程中,有些中间产物在相关酶的作用下,转化成合成脂肪的原料,继而合成脂肪。总体而言,人体的蛋白质转化为脂肪数量极为有限。资料2糖类之所以被称为肥胖的罪魁祸首,并不在于它的热量高低(能量计算上糖类和蛋白质单位热量是相同的),而在于摄入后在体内代谢快。糖类是消化吸收最快的物质,摄入同样的适量热量的糖或蛋白质或脂肪,摄入糖类的人在短时间内被身体判断热量过剩的可能性更高,同时糖类摄入触发胰岛素分泌,刺激合成代谢,“过剩热量”立刻储存为脂肪,而另外两类食物短时间内被判断“热量过剩”的可能性较小,血糖水平较低,胰岛素水平较低,合成脂肪动力较小。因此,糖类摄入后对血糖的影响是远远大于蛋白质和脂肪的。
请思考以下问题。(1)为什么人每天的糖类、脂肪和蛋白质摄入量应该有一个合理的比例?提示:糖类、脂肪和蛋白质之间的相互转化是有条件的。一般情况下,脂肪不易转化为糖类和蛋白质,但容易由糖类转化生成,脂肪总的需求量相对较少。糖类转化为氨基酸必须经过转氨基的作用,且只能生成非必需氨基酸,不增加氨基酸的总量,所以必须保证足量蛋白质摄入。(2)糖尿病患者为什么提倡低糖高蛋白饮食?提示:蛋白质摄入较多,在产生氨基酸之后,氨基酸经过脱氨基的作用转化为糖类,从而保证能量供应,同时又不会快速升高血糖。(3)只要保证一天热量总数达标,就不会长胖。这种观念正确吗?提示:总热量是一个衡量标准但不是全部。人体并不是按照一天热量总数是否达标这个模式来运作脂肪存储和分解的,脂肪存储和分解时时刻刻都在进行,各种生物指标和激素无时无刻不在撬动这个天平。
突破点 细胞呼吸与各种代谢
[典例] 如图显示蛋白质代谢的部分过程,其中X表示的是(　 　)A.氨基 B.二碳化合物C.碳链 D.CO2
解析:蛋白质水解成氨基酸后,通过脱氨基作用,分解为含氮部分和不含氮部分,其中含氮部分为氨基,可进一步合成尿素。
[概念误区] 无论是糖代谢、脂肪代谢还是蛋白质代谢,最初的途径都是通过水解作用得到相应单体,然后再进入糖酵解或脱氨基反应,最终被完全氧化分解。
某生物兴趣小组同学课后欲探究水稻细胞的呼吸方式,进行了如下实验。如图所示A瓶中装入10棵水稻幼苗和一定的培养液,B瓶装入适量的澄清石灰水,步骤如下:
步骤Ⅰ:将A瓶置于适宜环境中。步骤Ⅱ:打开阀门1、2,从左侧通入空气,一段时间后观察B瓶变化。步骤Ⅲ:停止空气通入,更换B瓶内澄清的石灰水,关闭阀门1,阀门2依旧开启,一段时间后观察B瓶变化。
回答下列问题。(1)步骤Ⅰ:将A瓶置于 (填“充足光照”或“黑暗”)的适宜环境中。(2)步骤Ⅱ:B瓶变化是 。
解析:(1)探究水稻细胞的呼吸方式,应将A瓶置于黑暗的适宜环境中,排除光合作用的影响。(2)A瓶内水稻进行呼吸作用释放CO2,使B瓶中的澄清石灰水变浑浊。
(3)步骤Ⅲ:出现步骤Ⅱ的现象,不能说明水稻进行了厌氧呼吸,原因是 ,更正措施为 。(4)欲检测步骤ⅢA瓶中是否含有酒精,可以吸取培养液,滴加 . 检测。(5)该实验初步可得出结论: 。
解析:(3)A瓶中有氧气,若要测定水稻是否进行厌氧呼吸,需让水稻呼吸一段时间耗尽氧气后,再与B瓶连接。(4)酸性重铬酸钾溶液可用于检测酒精。(5)由实验可知,A瓶中有氧气时,澄清石灰水变浑浊,说明水稻可进行需氧呼吸;A瓶中氧气耗尽后,澄清石灰水也变浑浊,说明水稻也可进行厌氧呼吸。
让水稻呼吸一段时间后再连接B瓶
水稻既能进行需氧呼吸,也能进行厌氧呼吸
1.给小鼠静脉注射适宜浓度的18O标记的葡萄糖溶液,该葡萄糖分子参与细胞呼吸所生成的下列物质中,最终形成的具有18O 的是(　 　)A.水 B.乙醇C.丙酮酸D.二氧化碳
解析:葡萄糖中氧元素的转移途径是葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳。
2.下列有关细胞呼吸及其应用的叙述中,错误的是(　 　)A.在“发面”时酵母菌会产生乙醇和二氧化碳B.人体肌肉细胞产生的乳酸可再生成葡萄糖C.马铃薯的叶肉细胞在缺氧条件下会产生乳酸D.长期处于水淹的玉米植株易烂根是因为厌氧呼吸产生了乙醇
解析:在“发面”时酵母菌会进行厌氧呼吸而产生乙醇和二氧化碳;人体肌肉细胞产生的乳酸可运至肝脏再生成葡萄糖;马铃薯的叶肉细胞在缺氧条件下会产生乙醇和二氧化碳;长期处于水淹的玉米植株易烂根是因为厌氧呼吸产生了乙醇,对细胞有毒害作用。
3.如图所示为人体运动强度与血液中乳酸含量和O2消耗速率的关系。结合所学知识,分析下列说法正确的是(　 　)
A.ab段为需氧呼吸,bc段为需氧呼吸和厌氧呼吸,cd段为厌氧呼吸B.运动强度大于c后,肌肉细胞CO2的产生量将大于O2的消耗量C.厌氧呼吸使有机物中的能量大部分以热能的形式散失,其余储存在ATP中D.若运动强度长时间超过c,肌肉会因为乳酸大量积累而酸胀乏力
解析:cd段氧气的消耗速率维持在较高水平的相对稳定状态,同时血液中乳酸含量较高,故cd段既进行需氧呼吸也进行厌氧呼吸;人体细胞厌氧呼吸的产物是乳酸,CO2只能来自需氧呼吸,因此肌肉细胞CO2的产生量等于O2的消耗量;厌氧呼吸过程中有机物中的能量一部分释放出来,大部分储存在不彻底的氧化产物乳酸中,释放的能量大部分以热能的形式散失,其余储存在ATP中;如果运动强度长时间超过c,血液中乳酸的积累量增大,内环境pH下降,会造成肌肉酸胀乏力。
4.(2018·浙江11月学考)温度对某植物细胞呼吸速率影响的示意图如图。下列叙述正确的是(　 　)A.a～b段,温度升高促进了线粒体内的糖酵解过程B.b～c段,与细胞呼吸有关的酶发生热变性的速率加快C.b点时,氧与葡萄糖中的碳结合生成的二氧化碳最多D.c点时,细胞呼吸产生的绝大部分能量储存在ATP中
解析:糖酵解发生在细胞溶胶中;b～c段,温度升高,酶的活性降低,酶发生热变性的速率加快;b点时,呼吸速率最快,但氧仅与[H]结合,形成水;细胞呼吸产生的绝大部分能量以热能的形式散失,少部分储存在ATP中。
5.将含酵母菌的葡萄糖溶液均分为4份,分别置于甲、乙、丙、丁四种条件下培养,测得CO2和O2体积变化的相对值如图。下列叙述正确的是(　 　)A.甲条件下,细胞呼吸的产物除CO2外,还有乳酸B.乙条件下,需氧呼吸比厌氧呼吸消耗的葡萄糖多C.丙条件下,细胞呼吸产生的ATP最少D.丁条件下,产物中的CO2全部来自线粒体
解析:甲条件下,酵母菌只进行厌氧呼吸,产物是乙醇和二氧化碳,没有乳酸;乙条件下,释放的二氧化碳量是吸收的氧气量的四倍,说明厌氧呼吸释放的二氧化碳是需氧呼吸的三倍,根据细胞呼吸的反应式,可判断需氧呼吸比厌氧呼吸消耗的葡萄糖少;甲条件下,酵母菌只进行厌氧呼吸,产生的ATP最少,丙条件下,酵母菌同时进行需氧呼吸和厌氧呼吸,产生的ATP并不是最少的;丁条件下,酵母菌只进行需氧呼吸,产生二氧化碳的场所是线粒体基质。
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