1、第4课时ATP的主要来源细胞呼吸1.说出细胞呼吸的概念,了解细胞呼吸与细胞供能的关系。2.探究酵母菌细胞的呼吸方式。3.阐明有氧呼吸和无氧呼吸的过程。4.说明细胞呼吸的原理和意义。5.探讨细胞呼吸在生产和生活中的应用。一、细胞呼吸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,叫细胞呼吸。ATP分子的高能磷酸键中能量的主要来源是细胞呼吸。二、细胞呼吸的方式1.酵母菌在有氧和无氧的条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下,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,还能产生少量的CO2。2.科学家通过大量的实验证实,细胞呼吸可
2、分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。三、有氧呼吸1.概念:有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式,是指细胞在氧的参与下,通过多种酶的催化作用,把葡萄糖等有机物彻底氧化分解,产生CO2和H2O,释放能量,生成许多ATP的过程。2.有氧呼吸的主要场所是线粒体,线粒体的基本结构包括外膜、内膜、嵴、基质,内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。3.过程:有氧呼吸的过程可概括地分为三个阶段。第一阶段是葡萄糖分解形成丙酮酸,产生少量的H,并且释放少量的能量;第二阶段是丙酮酸和水彻底分解形成CO2和H,并且释放少量的能量;第三阶段是第一、二阶段产生的H与氧结合生成H2O,并且释放大量的能量。第一阶段在细胞质基质中进行
3、,第二阶段在线粒体基质中进行。第三阶段在线粒体内膜上进行。每个阶段的反应都有相应的酶催化。四、无氧呼吸1.概念:是指细胞在无氧条件下,通过多种酶的催化作用,把糖类等有机物分解成为不彻底的氧化产物,同时释放出能量的过程。2.过程及场所:无氧呼吸过程可概括地分为两个阶段,这两个阶段需要不同的酶催化,都在细胞质基质中进行。第一个阶段与有氧呼吸的第一个阶段完全相同;第二个阶段是丙酮酸在不同酶的作用下,分解成酒精和二氧化碳,或者转化成乳酸。1.关于有氧呼吸的特点(与无氧呼吸相比),下列表述中不正确的是()。A.需要多种酶参与B.分解有机物不彻底C.有水生成D.生成大量ATP2.下列不属于无氧呼吸产物的是
4、()。A.水B.HC.丙酮酸D.三磷酸腺苷3.有氧呼吸中产生能量最多的是()。A.形成CO2时B.形成H时C.形成水时D.形成丙酮酸时4.(2014年聊城高一月考)在有氧呼吸过程中,产生H和ATP最多的阶段分别是()。A.第一阶段和第二阶段B.第一阶段和第三阶段C.第二阶段和第三阶段D.第三阶段和第三阶段5.下列有关细胞呼吸的叙述正确的是()。A.酵母菌在有氧条件下的产物可以用重铬酸钾溶液检测B.有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体,无氧呼吸的场所是细胞质基质C.有氧呼吸产生的能量多,大部分储存在ATP中D.无氧呼吸产生的能量少,原因是大部分能量以热能的形式散失了知识点一:探究酵母菌细胞呼吸的方
5、式1.在配制酵母菌培养液时为什么要用新鲜的食用酵母菌?能否用蒸馏水代替葡萄糖溶液?2.以下甲、乙两装置可用来分别探究酵母菌的何种呼吸方式?A瓶中的NaOH溶液和C、E瓶中的澄清的石灰水的用途分别是什么?3.如何保证上题图乙中进入石灰水的CO2全部来自酵母菌的无氧呼吸?4.请叙述探究酵母菌细胞呼吸方式的实验原理。例1酿酒就是采用一种酿酒酵母对大米或其他谷类作物进行酒精发酵,一般采用的方法:开始几天在酒缸中装入大米,水分和酒曲(含酵母菌),敞开容器盖,目的是使酵母菌进行呼吸,获得足够的能量进行大量,从而获得足够数量的酵母菌。几天后,将容器盖密封起来,此时在容器中发生的生理作用的反应式是,酵母菌进行
6、的细胞呼吸方式是。知识点二:细胞呼吸过程及影响因素1.细胞呼吸有哪两种方式?其分类依据是什么?请叙述细胞呼吸的实质和意义。2.请尝试设计表格,比较有氧呼吸的三个阶段。3.请叙述有氧呼吸和无氧呼吸在发生场所和产物两方面的区别。4.影响呼吸速率的因素有哪些?例2下图表示生物体内呼吸作用的过程,图中ad表示某种物质,表示相关生理过程,据图回答:(1)过程,能在人体细胞中进行的是;在线粒体中进行的是;在细胞质基质中进行的是;释放能量最多的是。(2)图中a物质表示,b表示,c表示。1.下列关于植物呼吸作用的叙述正确的是()。A.呼吸作用的中间产物丙酮酸可以通过线粒体的两层膜B.是否产生二氧化碳是有氧、无
7、氧呼吸的主要区别C.高等植物能够进行有氧呼吸,不能进行无氧呼吸D.种子库中贮存的风干种子不进行呼吸作用2.(2014年鹤壁高一检测)把鼠的肝细胞磨碎后高速离心,细胞匀浆分成a、b、c、d四层。往c层加入葡萄糖,没有CO2和ATP产生,再加入丙酮酸后,有CO2和ATP产生,则c层必定含有()。线粒体核糖体细胞质基质ADPA.和B.和C.和D.和3.(2014年淄博高一检测)右图为生物体内细胞呼吸过程的图解,有关说法正确的是()。A.图中过程中均能产生ATP和HB.过程在细胞质基质中进行,过程只能在线粒体中进行C.一种生物体内不可能进行图中所有反应D.不同动物体内产生1 mol CO2,消耗的氧气
8、量相同4.蔬菜和水果长时间储藏、保鲜所需要的条件为()。A.零上低温、干燥、低氧B.零上低温、湿度适中、低氧C.高温、干燥、高氧D.高温、湿度适中、高氧5.下图是关于探究酵母菌细胞呼吸方式的两组实验装置,请据图回答问题:(1)酵母菌应加到瓶中;澄清的石灰水应加到瓶中;A瓶中所加液体的作用是。(2)一段时间后在中取少量培养液,滴加溶液检测酒精的存在,颜色变化为。(3)右图表示大气中氧气的浓度对酵母菌产生CO2的影响,据图回答:从A到B,产生的CO2越来越少是因为。由B到C,酵母菌释放的CO2又逐渐增加出现高峰,其原因是。参考答案知识体系梳理细胞细胞呼吸高能磷酸键CO2和H2O酒精CO2CO2和H
9、2OATP线粒体丙酮酸和水CO2细胞质基质线粒体基质线粒体内膜不彻底细胞质基质乳酸预习效果检测1.B【解析】无氧呼吸和有氧呼吸过程中都需要有多种酶的催化,都能生成ATP。但有氧呼吸能把有机物彻底氧化分解,产生二氧化碳和水,并释放大量能量;而无氧呼吸的物质氧化分解不彻底,释放的能量较少。2.A【解析】水在有氧呼吸第三阶段产生,无氧呼吸不产生水。3.C【解析】有氧呼吸中产生能量最多的是第三阶段,H与氧结合形成水时,释放大量的能量。4.C【解析】有氧呼吸第二阶段中有丙酮酸和水参与反应,产生的H最多;有氧呼吸的第三阶段中,H和O2反应后会释放大量的能量。5.B【解析】酵母菌有氧呼吸产生CO2和H2O,
10、重铬酸钾溶液是用来检测酒精的,A错;有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体,无氧呼吸的场所是细胞质基质,B正确;有氧呼吸中产生的能量多,大多数以热能的形式散失了,C错;无氧呼吸产生能量少的原因是大部分能量仍储存在未分解的有机物中,D错。重点难点探究知识点一:探究酵母菌细胞呼吸的方式1.新鲜酵母菌生命力强、代谢旺盛、细胞分裂快,实验效果明显;不能用蒸馏水代替葡萄糖溶液,因为葡萄糖是酵母菌进行细胞呼吸的能源物质。2.甲装置用来探究酵母菌的有氧呼吸,乙装置用来探究酵母菌的无氧呼吸。NaOH溶液可用来洗除空气中的CO2,排除空气中的CO2对实验的干扰。澄清的石灰水用来检验呼吸作用的产物CO2的存在,CO2
11、能使澄清的石灰水变混浊。3.实验开始时,应将D瓶密封后放置一段时间,以消耗完瓶中的氧气,然后再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶,确保通入石灰水的CO2是由酵母菌无氧呼吸产生的。4.酵母菌是单细胞真菌,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;CO2可使澄清石灰水变混浊,也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。根据石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短,可以检测酵母菌培养液中CO2的产生情况;橙色重铬酸钾溶液在酸性条件下与乙醇(俗称酒精)发生化学反应,变成灰绿色,从而检测酒精的产生。例1有氧繁殖C6H12O62C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能
12、量无氧呼吸【解析】酵母菌细胞有两种呼吸方式,在有氧条件下进行有氧呼吸,在无氧条件下进行产生酒精和二氧化碳的无氧呼吸。民间酿酒的原理就是酵母菌无氧呼吸产生酒精。为达到一定的菌体数量,可在酵母菌无氧发酵前创造有氧环境,使酵母菌在有氧条件下大量繁殖。知识点二:细胞呼吸过程及影响因素1.根据是否有O2参与,可将细胞呼吸分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。实质是分解有机物,释放能量,生成ATP供生命活动所需。意义是为生命活动提供能量,为物质转化提供原料。2.阶段项目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反应物葡萄糖(C6H12O6)丙酮酸+水(C3H4O3)+H2OH+O2生成物丙酮酸+
13、HCO2+HH2O产生能量的多少少量少量大量与氧的关系不参与不参与参与3.有氧呼吸和无氧呼吸比较,发生场所前者是细胞质基质和线粒体,后者是细胞质基质。产物前者是CO2和H2O,后者是乳酸或CO2和酒精。4.内因:就呼吸速率的大小而言,一般是陆生植物水生植物,阴生植物成熟期,生殖器官营养器官,幼嫩组织衰老组织。外因:如温度、CO2浓度、O2的浓度、H2O等。例2(1)(2)丙酮酸水水【解析】ad依次为丙酮酸、水、水、CO2,依次为有氧呼吸第一阶段、有氧呼吸第二阶段、有氧呼吸第三阶段、无氧呼吸、无氧呼吸。当堂知能检测1.A【解析】呼吸作用的中间产物丙酮酸可以通过线粒体的两层膜进入线粒体参与有氧呼吸
14、的第二阶段反应,A项正确;植物有氧呼吸和无氧呼吸都有二氧化碳产生,B项错误;高等植物既能进行有氧呼吸,也能进行无氧呼吸,C项错误;风干种子仍有活力,要进行呼吸,只是呼吸作用较弱,D项错误。2.C【解析】由于c层能够分解丙酮酸,属于有氧呼吸的第二阶段,是在线粒体中进行的;同时ATP的形成需要ADP和Pi作原料。3.D【解析】图中过程中能产生ATP和H的只有和,A项错误;原核生物的有氧呼吸只能在细胞质中进行,B项错误;马铃薯或甜菜体内能进行图中所有反应,C项错误;动物细胞只有有氧呼吸产生CO2,所以不同动物体内分解葡萄糖产生1 mol CO2,消耗的氧气量相同,D项正确。4.B【解析】蔬菜和水果不断进行细胞呼吸,消耗有机物,为了尽量减少有机物的消耗,需要降低细胞呼吸速率,温度能够影响酶的活性,所以低温、低氧能够降低细胞呼吸速率;保鲜需要适宜的湿度,以抑制蒸腾作用对水分的散失。全新视角拓展5.(1)B、DC、E吸收空气中的二氧化碳(2)B、D酸性重铬酸钾橙色变为灰绿色(3)氧气抑制了无氧呼吸的进行,而有氧呼吸又很弱随氧气的增加,有氧呼吸增强