生物必修1《分子与细胞》第3节 ATP的主要来源──细胞呼吸导学案及答案

这是一份生物必修1《分子与细胞》第3节 ATP的主要来源──细胞呼吸导学案及答案，共5页。学案主要包含了学习目标，要点梳理，典型例题，总结升华，举一反三等内容，欢迎下载使用。

【学习目标】
1、理解细胞呼吸的概念、方式
2、掌握有氧呼吸的概念、过程和特点。
3、重点：有氧呼吸的过程及原理
4、难点：细胞呼吸的原理和实质；探究酵母菌细胞的呼吸方式。
【要点梳理】
要点一、细胞呼吸方式
1、细胞呼吸的概念及本质
（1）概念：指有机物在细胞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。
(2)本质：细胞内的有机物氧化分解，并且释放能量
要点诠释：细胞呼吸的概念可从以下五个方面理解掌握：
①发生场所：生活状态的细胞内。
②分解底物：生物体内的有机物(糖类、脂质和蛋白质等)。
③呼吸产物：CO2和水或不彻底的氧化产物(因呼吸类型而异)。
④反应类型：氧化分解(生物氧化)。
⑤能量变化：有机物中化学能释放，生成ATP。
2、实验——探究酵母菌细胞呼吸的方式
（1）实验目的：用兼性厌氧菌——酵母菌来研究细胞呼吸的不同方式。
设计和进行对比实验，分析有氧和无氧条件下酵母菌细胞的呼吸情况。
（2)产物的鉴定：酒精+重铬酸钾的浓硫酸溶液 灰绿色；
CO2+Ca(OH)2 ＝CaCO3 + H2O
CO2+溴麝香草酚蓝水溶液 变绿 变黄
（3)实验步骤：
①配制酵母培养液，20g新鲜食用酵母菌+240ml质量分数为5%的葡萄糖溶液
②检测CO2的产生，装置如图所示

③检测酒精的产生：
自A、B中各取2ml酵母菌培养滤液注入已编号1、2的两支试管中 分别滴加0.5ml溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液 震荡并观察溶液中颜色变化。
（4)实验现象及分析：
（5)实验结论
酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的CO2和H2O，在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精，还产生少量的CO2。
要点诠释：
对照实验：实验组的结果是实现未知，而对照组结果是已知的。
对比实验：两个实验组结果都是事先未知的。
要点二、有氧呼吸
1、有氧呼吸的主要场所
外膜：光滑
结构 内膜：嵴——增大了膜表面积，分布与有氧呼吸有关的酶
线粒体 基质：含有与有氧呼吸有关的酶、DNA
分布：均匀分布在细胞质中，但代谢旺盛的部位或细胞多。
2、有氧呼吸过程图解
3、有氧呼吸过程三个阶段的比较：
4有氧呼吸反应式及元素去向
C6H12O6 + 6H2O + 6O26CO2 + 12H2O+ 能量
要点诠释：（1）有氧呼吸反应式中箭头不能写成等号，能量不能写成ATP
（2）葡萄糖是有氧呼吸最常利用的物质，但不是唯一的物质，有氧呼吸时1O2~1CO2，但分解其他物质（如脂质）时不一定是此关系。
5、特点
必要条件：有氧的参与、多种酶的催化
过程特点：①能量是逐步释放的；②有机物彻底氧化分解。
6、能量转化
1ml葡萄糖彻底氧化分解后，释放出2870KJ的能量，其中1161KJ左右的能量储存在ATP中，转化效率只有40%，其余以热能形式散失掉。
【典型例题】
类型一：细胞呼吸的方式
例1、（2015北京海淀期末考）关于种子或食物储存的说法中，正确的是（ ）
A．食品包装上的“胀袋勿食”是指微生物进行乳酸发酵产气
B．晒干后的种子在贮存时不进行细胞呼吸
C．可以采用低氧、零下低温和干燥的方法来保存水果
D．真空包装熟牛肉抑制了微生物的有氧呼吸
【答案】D
【解析】微生物进行乳酸发酵不产生气体，A错误；经晒干的种子失去的是自由水，细胞呼吸减弱，利于贮存；可以在低氧、零上低温和具有一定湿度的条件下保存水果；真空包装形成无氧环境，抑制了微生物的有氧呼吸。
【总结升华】本题主要考查呼吸方式的知识。
例2、下图表示的是测定保湿桶内温度变化实验装置。某研究小组以该装置探究酵母菌在不同条件下呼吸作用的情况。材料用具：保温桶（500mL）、温度计活性干酵母、质量浓度0.1g/mL的葡萄糖溶液、棉花、石蜡油。
实验假设：酵母菌在有氧条件下呼吸作用比无氧条件下呼吸作用放出热量更多。
（1）取A、B两装置设计实验如下，请补充下表中内容：
（2）B装置葡萄糖溶液煮沸的主要目的是 ，这是控制实验的 变量。
（3）要测定B装置因呼吸作用引起的温度变化量，还需要增加一个装置C。请写出装置C的实验步骤：
（4）实验预期：在适宜条件下实验，30分钟后记录实验结果，若装置A、B、C温度大小关系是：
（用“<、=、>”表示），则假设成立。
【答案】
（1）①不加入石蜡油；②加入10g活性干酵母
（2）去除氧气 自
（3）③加入240mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液；④不加入活性干酵母
（4）A>B>C
【解析】分析表中相关内容，考虑到实验要遵循对照性原则、科学性原则和单一变量原则这几个原则，因此①处应填：不加入石蜡油，②处应填：加入10g活性干酵母。B装置葡萄糖溶液煮沸的主要目的是去除氧气，这样来控制实验的自变量。要测定B装置因呼吸作用引起的温度变化量，还需要增加一个装置C，因此应设计成空白对照，即：③加入240mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液，④不加入活性干酵母。因为有氧条件下比无氧条件下呼吸作用放出热量多，因此，装置A、B、C温度大小关系是A>B>C。
【总结升华】本题考查通过探究酵母菌在有氧条件下和无氧条件下呼吸作用放出热量的情况。
【举一反三】：
【变式一】
某同学为了研究酵母菌呼吸作用的类型，制作了如下图所示的实验装置。甲、乙中各加等量的经煮沸后冷却的葡萄糖溶液，并加等量的酵母菌，乙内用液体石蜡隔绝空气。对该实验的分析，错误的是( )
A．该实验不能以有无CO2的产生来判断酵母菌的呼吸作用类型
B．将葡萄糖溶液煮沸可以防止杂菌污染，以免影响实验结果
C．乙和甲比较，说明酵母菌在不同的条件下有不同的呼吸作用类型
D．乙为甲的空白对照实验，以排除无关因素对酵母菌呼吸作用的影响
【答案】D
【变式二】
在一普通锥形瓶中，加入含有酵母菌的葡萄糖溶液，如下图所示。在下列有关的坐标图中，不正确的是（ ）。

【答案】B
【解析】图示为酵母菌的无氧呼吸，在此过程中酵母菌消耗葡萄糖，产生酒精和 CO2。 CO2溶于水导致 pH 降低。酵母菌的数量经过快速增长后处于稳定后期，随后，由于营养物质的消耗和环境的改变酵母菌的死亡率大于出生率，最终导致细菌的数量下降。
类型二：有氧呼吸
例3、（2015—2016学年南师大二附中月考）如图表示有氧呼吸过程，下列有关说法正确的是（ ）

A．①②④中数值最大的是① B．③代表的物质名称是氧气
C．线粒体能完成图示全过程 D．原核生物能完成图示全过程
【答案】D
【解析】A．④是有氧呼吸的第三阶段释放的能量，有氧呼吸第三阶段释放的能量最多，A错误；B．③是第二阶段的反应物水，不是氧气，B错误；C．有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，线粒体只能完成有氧呼吸的第二阶段和第三阶段，C错误；D．原核生物如蓝藻，能完成有氧呼吸过程，D正确。故选D。
【总结升华】本题主要考查的有氧呼吸的过程。
【举一反三】：
【变式一】
下图是有氧呼吸过程的图解，据图回答：
(1)有氧呼吸的全过程分为________个阶段。释放的CO2是在第________阶段产生的；H2O是通过第________阶段形成的；产生ATP最多的是第________阶段。
（2）有氧呼吸的主要场所是_______，进入该场所的呼吸底物是__________。
（3）写出有氧呼吸的总反应式________ ___ __。
（4）下列反应在细胞质基质和线粒体内均能完成的是( )
A．葡萄糖→丙酮酸
Ｂ．ADP＋Pi＋能量→ATP
Ｃ．H2O→[H]＋O2
【答案】（1）三 二 三 三
（2）线粒体 丙酮酸
（3） 反应式 ：C6H12O6 + 6H2O + 6O26CO2 + 12H2O+ 能量
（4） B现象
分析结果
甲、乙石灰水都变浑浊
酵母菌在有氧和无氧条件下都产生CO2
甲装置浑浊快且程度高
酵母菌在有氧比无氧时放出的CO2多且快
2号试管由橙色变成灰绿色
无氧时酵母菌分解葡萄糖产生酒精
1号试管不变色
第一阶段
第二阶段
第三阶段
场所
细胞质基质
线粒体基质
线粒体内膜上
反应物
1葡萄糖（C6H12O6 ）
2丙酮酸（CH3COCOOH）和6H2O
24[H]和6O2
产物
2丙酮酸、4[H]、2ATP
6 CO2、20[H]、2ATP
12H2O和34 ATP
氧
不需要
不需要
需要
装置
方法步骤一
方法步骤二
方法步骤三
A
加入240ml的葡萄糖溶液
加入10g活性干酵母
①
B
加入240ml煮沸后冷却的葡萄糖溶液
②
加入石蜡油，铺满液面
装置
方法步骤一
方法步骤二
方法步骤三
C
③
④
加入石蜡油，铺满液面