（新人教）生物必修一课件：5.3细胞呼吸的原理和应用（2）(共49张PPT)

(共49张PPT)
（新人教）生物必修一课件
一、有氧呼吸
1.主要场所:_______。
想一想:从结构与功能观的角度,分析该结构:
(1)内膜增大膜面积的方式:_______________________________________。
(2)与有氧呼吸有关的酶分布在该结构的位置:
①_____________。②___________。
必备知识·自主学习
线粒体
内膜的某些部位向线粒体的内腔折叠形成嵴
线粒体的内膜
线粒体基质
2.有氧呼吸的过程:
(1)过程和场所:
含 义 场 所
Ⅰ 第一阶段 ___________
Ⅱ _________ 线粒体基质
Ⅲ _________ ___________
细胞质基质
第二阶段
第三阶段
线粒体内膜
(2)物质变化:
①_______;②____;③___;④__;⑤___。
(3)能量释放:图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个阶段中有能量释放的是___________,其中能
量释放最多的是___。
3.有氧呼吸总反应式:
____________________________________。
丙酮酸
[H]
CO2
O2
H2O
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ
Ⅲ
C6H12O6+6O2+6H2O 6CO2+12H2O+能量
酶
4.有氧呼吸与有机物燃烧相比的不同点:
(1)过程:有氧呼吸过程_________________。
(2)能量:经过一系列的化学反应_________,一部分储存在____中。
【问·答】有氧呼吸时,氧气中的氧元素出现在哪种产物中
提示:水。
在温和条件下进行
逐步释放
ATP
二、无氧呼吸
1.反应式:
(1)酒精发酵的反应式:________________________________。
(2)乳酸发酵的反应式:C6H12O6 2C3H6O3+少量能量。
2.判一判:基于对无氧呼吸的理解,判断下列说法的正误:
(1)无氧呼吸第一阶段和第二阶段发生的场所都是细胞质基质。 ( )
(2)无氧呼吸所需酶的种类与有氧呼吸相同。 ( )
提示:无氧呼吸的酶与有氧呼吸的酶不同。
酶
C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+少量能量
√
×
酶
(3)无氧呼吸只有第一阶段产生能量。 ( )
(4)有CO2产生的呼吸一定不是无氧呼吸。 ( )
提示:无氧呼吸产物为酒精的类型中有CO2的产生。
(5)无氧呼吸的产物只有酒精或乳酸。 ( )
提示:产生酒精的无氧呼吸同时产生CO2。
(6)无氧呼吸过程中有机物中的能量主要以热能的形式散失。 ( )
提示:无氧呼吸过程中有机物中的能量大部分储存在酒精或乳酸中。
√
×
×
×
【问·答】 ——教材二次开发
教材【拓展应用】有氧呼吸与无氧呼吸最本质的区别是什么
提示:有氧呼吸有机物彻底氧化分解,葡萄糖中的能量全部释放,无氧呼吸有机物未彻底分解,葡萄糖中的能量大部分贮存在酒精或乳酸中。
三、细胞呼吸原理的应用
选一选:基于对细胞呼吸原理的理解,判断下列实例:
利用有氧呼吸原理的是_________;
利用无氧呼吸原理的是___。
①包扎伤口用透气的敷料
②利用粮食生产各种酒
③及时松土
④低温、低氧储存水果
⑤锻炼时提倡慢跑等有氧活动
①③④⑤
②
关键能力·合作学习
知识点一 细胞呼吸的类型及过程
1.有氧呼吸和无氧呼吸的比较:
项目 有氧呼吸 无氧呼吸
不
同
点 外界条件 需要氧气 不需要氧气
场所 细胞质基质:第一阶段
线粒体:第二、三阶段 细胞质基质
有机物分解 葡萄糖分解彻底 葡萄糖分解不彻底
产物 CO2、H2O 乳酸或酒精、CO2
能量释放 大量能量 少量能量
项目 有氧呼吸 无氧呼吸
相
同
点 外界
条件 需要酶和适宜的温度
本质 氧化分解有机物、释放能量,生成ATP
过程 第一阶段(葡萄糖→丙酮酸)相同
特别提醒:
①进行有氧呼吸的生物并不一定都含线粒体。如某些原核细胞虽无线粒体,但也能进行有氧呼吸。
②有CO2产生的不一定是有氧呼吸,有酒精或乳酸产生的呼吸类型一定为无氧呼吸。
③细胞呼吸释放的能量并不都储存起来。大部分以热能的形式散失,小部分储存在ATP中。
2.有氧呼吸和无氧呼吸过程图解:
特别提醒:
①能量释放:有氧呼吸三个阶段均有能量的释放,而无氧呼吸第二阶段不释放能量。
②元素的来源去路:有氧呼吸产生的CO2中的O来源于丙酮酸(葡萄糖)和水,而消耗的O2中的O全部生成水。
【思考探究】
情境探究: 若设计实验探究有氧呼吸时O2中的O是否进入CO2中,请说出你的实验
思路,并对结论进行分析。参照教材科学方法——同位素标记法。(科学探究)
(1)实验思路:________________________________________________________
_________________________。
(2)实验结论:______________________________________________。
将实验材料分为两组,一组提供正常的O2,一组提供18O2,检测两组
产生的CO2中是否含有放射性
两组产生的CO2均无放射性,说明O2中的O没有进入CO2
1.拓展探究:
酵母菌和乳酸菌无氧呼吸的产物不同,二者所含有的酶是否完全不同 (科学思维)
提示:否。二者无氧呼吸第一阶段所需要的酶相同,但第二阶段所需要的酶不同。
2.教材二次开发:教材【思考·讨论】拓展:1mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放2 870kJ的能量,其中有977.28kJ的能量储存在ATP中,试计算1mol葡萄糖彻底氧化分解时产生多少mol的ATP (科学思维)
提示:1mol ADP合成1mol ATP可以储存30.54 kJ,所以1mol葡萄糖彻底氧化分解可以产生977.28÷30.54=32 mol的ATP。
【知识拓展】
细胞呼吸方式的判断方法
(1)方法秘诀:写出反应式,找出O2消耗量和CO2释放量之间的数量关系:
①有氧呼吸:C6H12O6+6O2+6H2O 6CO2+12H2O+能量
②产生酒精:C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+少量能量
③产生乳酸:C6H12O6 2C3H6O3+少量能量
酶
酶
酶
(2)依据O2消耗量和CO2释放量,具体判断如下:
条件 结论
情况1 O2消耗量=CO2产生量 只进行有氧呼吸或既进行有氧呼吸
又进行产生乳酸的无氧呼吸
情况2 消耗O2量<释放CO2量 同时进行有氧呼吸和无氧呼吸
情况3 不消耗O2,释放CO2 只进行产生酒精的无氧呼吸
情况4 不消耗O2,不释放CO2 只进行产生乳酸的无氧呼吸或细胞
已经死亡
【典例示范】
(2020·济南高一检测)如图是细胞呼吸过程简图,其中字母表示物质,数字表示
过程。下列叙述正确的是 (　　)
A.过程②③④均发生在线粒体中
B.过程①②③④均有能量的释放,
但只有①②过程中有ATP的合成
C.酵母菌细胞可以进行过程①②③④
D.物质b是二氧化碳,O2参与过程②的反应
【解题思维】解答本题需突破以下两个关键点:
【解析】选D。过程①是细胞呼吸第一阶段,场所在细胞质基质,②是有氧呼吸第二、三阶段,场所在线粒体,③是进行产生酒精的无氧呼吸第二阶段,④是进行产生乳酸的无氧呼吸第二阶段,均发生在细胞质基质中,A错误;有氧呼吸三个阶段均释放能量,合成ATP,而无氧呼吸仅在第一阶段释放少量能量,B错误;酵母菌可以进行有氧呼吸也可以进行产生酒精的无氧呼吸,即可以进行过程①②③,C错误;无氧呼吸的产物是酒精和CO2 ,O2参与过程②的反应,D正确。
【审答误区】本题常见错因有两种:
(1)能量释放≠合成ATP。有氧呼吸(①②)三个阶段均有能量释放并合成ATP,无氧呼吸(过程①③④)只在第一阶段(过程①)释放出少量能量,生成少量ATP。
(2)忽略图中关键信息:③④为不同的无氧呼吸第二阶段,所需酶不同,一般生物体仅含其中一种酶,而酵母菌只能进行产生酒精的无氧呼吸,易误选C。
【母题追问】
(1)过程③④一般不会发生在同
一生物体内,其原因是什么
提示:因为③④是两个完全不同的反应过
程,需要两种不同的酶来催化,这是酶的
专一性所决定的。而在同一生物体内不
可能同时存在这两种酶。
(2)决定酵母菌细胞中进行过程②还是进行过程③的外界条件是___________
___。
氧气是否充
足
【类题精练】细胞呼吸的过程如图所示,其中①～③代表有关生理过程发生的
场所,甲、乙代表有关物质。下列相关叙述错误的是 (　　)
A.①是细胞质基质,③是线粒体
B.甲进入③的前提是有O2存在
C.若乙是乳酸,则①②③中都能
够产生ATP
D.图示的生理过程如果发生在酵
母菌体内,则乙一定是酒精和CO2
【解析】选C。①表示细胞呼吸第一阶段的场所,即细胞质基质;③表示有氧呼吸第二和第三阶段的场所,即线粒体,A正确;甲是丙酮酸,只有在有氧气存在的条件下才能进入③线粒体进行有氧呼吸的第二和第三阶段,B正确;若乙是乳酸,则②中不能产生ATP,C错误;酵母菌无氧呼吸的产物是酒精和CO2,D正确。
【补偿训练】
如图表示细胞呼吸的过程,其中①～③代表有关生理过程发生的场所,甲、乙代
表有关物质。下列相关叙述正确的是 (　　)
A.①和③都具有双层生物膜
B.①和②所含酶的种类不同
C.②和③都能产生大量ATP
D.甲、乙分别代表ATP、[Η]
【解析】选B。根据题图提供的信息可知,葡萄糖在①中分解为丙酮酸和[Η],故①是细胞质基质,丙酮酸与水在线粒体基质中反应,生成CO2和[Η],故甲是丙酮酸,乙是[Η],②是线粒体基质,[Η]被O2氧化生成水,故③是线粒体内膜。细胞质基质和线粒体内膜不是双层膜,A错误;①和②所含酶的种类不同,B正确;线粒体内膜能产生大量ATP,而线粒体基质产生的ATP较少,C错误;甲是丙酮酸,乙是[Η],D错误。
知识点二 影响细胞呼吸的外界因素及其应用
1.温度对细胞呼吸速率的影响:
(1)影响机理:通过影响细胞呼吸酶的活性来影响细胞呼吸速率。
(2)曲线模型:
①特征:与温度影响酶活性的曲线特征一致。
②变化趋势:随温度的升高,呼吸速率先升高,达到一定温度后,随温度的升高,呼吸速率降低。
2.O2浓度对细胞呼吸速率的影响:
(1)影响机理:O2是有氧呼吸所必需的,且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。
(2)曲线模型:
①分析方法:依据曲线变化趋势找出关键点的含义,分析O2浓度对细胞呼吸速率的影响。
②曲线分析:
O2浓度 细胞呼吸
0 只进行无氧呼吸
0→5% 无氧呼吸下降:说明无氧呼吸逐渐被抑制
有氧呼吸升高:说明有氧呼吸不断加强
5% CO2释放总量最少,细胞呼吸总体曲线达到最低,说明此时细胞
呼吸总体强度最弱
O2浓度 细胞呼吸
10% 无氧呼吸曲线与横轴相交,说明无氧呼吸停止,此时只进行有
氧呼吸
大于10% 有氧呼吸曲线先增强后基本不变(受呼吸酶数量等因素的影
响),且细胞呼吸的曲线与有氧呼吸的曲线重合
【思考探究】
教材二次开发:教材【思考·讨论】拓展:基于温度、O2浓度对细胞呼吸影响的
理解,分析实例:(社会责任)
(1)健康生活。
实例1:包扎伤口用透气创可贴。
原理分析:____________________________________。
实例2:剧烈运动后肌肉会产生酸胀感。
原理分析:____________________________________。
提供有氧环境,抑制厌氧型微生物的繁殖
肌肉细胞进行了部分无氧呼吸,产生乳酸
(2)生产应用。
实例:“锄头下面有肥”——农作物及时松土。
原理分析:_____________________________________________________。
(3)生活应用。
实例:低温、低氧储存水果。
原理分析:______________________________。
松土增加氧气浓度,根细胞有氧呼吸增强,吸收更多的无机盐
抑制有氧呼吸,减少有机物的消耗
拓展探究:除温度、O2浓度等影响细胞呼吸外,水分和CO2也会影响细胞呼吸,请探讨:
(1)粮食入仓前常需要进行晾晒,请探讨这样做的原因是什么 (社会责任)
提示:减少含水量,降低呼吸作用,减少有机物的消耗。
(2)鲜果保鲜时常往包装袋中充入适量CO2(或氮气),你知道这样做的原理是什么吗 说出你的理由。(社会责任)
提示:适当增加了CO2浓度,抑制细胞呼吸,减少了有机物的消耗。
【典例示范】
(2020·石家庄高一检测)甲、乙两图描述的是环境因素与呼吸作用间的关系,
下列叙述错误的是 (　　)
A.图甲中的变量①可表示在一定呼
吸强度范围内细胞中的含水量
B.图甲中的变量①可表示O2浓度,无
氧条件下呼吸速率最低,适合储藏
C.图乙中的变量②可表示温度,大棚种植时夜间适当降温,有利于增产
D.图乙中的变量②可表示pH,pH过高会抑制细胞呼吸
【解题思维】解答本题需突破以下两个关键点:
【解析】选B。图甲呼吸速率随着变量①的升高而升高,则变量①可以表示在一定呼吸强度范围内细胞中的含水量,A正确;图甲呼吸速率随着变量①的升高而升高,但影响呼吸作用的因素除了O2之外,还有酶的数量等,所以曲线不能一直增加,且无氧条件下呼吸速率不是最低,适合储藏时应是有机物消耗最少时,即低氧浓度下,B错误;图乙呼吸速率随着变量②的升高而先升高后下降,温度和pH可以影响呼吸酶的活性,所以该图可以表示呼吸速率与温度或pH之间的关系,大棚种植时夜间适当降温,减弱呼吸作用,减少有机物消耗,有利于增产,C、D正确。
【审答误区】常见以下两种错误:
(1)O2浓度对细胞呼吸和有氧呼吸的影响不同:O2浓度对细胞呼吸的影响曲线是先降低后增加最后平稳,而对有氧呼吸的影响曲线是先增加后平稳。
(2)蔬菜保鲜不能通过降低含水量实现:水果蔬菜保鲜储存时,不能通过降低含水量延长保存,因为缺水会造成水果蔬菜的萎蔫。
【方法规律】根据曲线判断影响细胞呼吸速率的因素
(1)随因素的增加细胞呼吸速率先增加后减少,则影响因素为温度或含水量。
(2)随因素的增加,细胞呼吸速率先增加后平稳,则影响因素为O2浓度。
【类题精练】
某植物器官的呼吸强度(用CO2释放量表示)与大气中O2浓度的关系如图所示,下
列分析正确的是 (　　)
A.a点时释放的CO2全部是无氧呼吸的产物
B.a点时细胞呼吸的产物中有酒精
C.b点时有氧呼吸和无氧呼吸的CO2释放量相等
D.O2浓度越低,呼吸强度越小
【解析】选B。a点时既有有氧呼吸又有无氧呼吸,故A错误;a点时有酒精发酵,故B正确;b点时二氧化碳的释放量和氧气的吸收量相等,说明此时只进行有氧呼吸,故C错误;从曲线来看,随O2浓度的增大,呼吸强度先减小后增大,故D错误。
【补偿训练】
如图所示研究人员将水稻的根浸入水中,持续检测CO2产生速率和水中酒精含量
的变化曲线。据图分析,下列说法不正确的是 (　　)
A.OA段根尖细胞产生CO2的场所为线粒体
B.A时刻根尖细胞开始进行无氧呼吸
C.OB段下降原因和CD段下降原因相同
D.CD段根细胞可能逐渐失去活性
【解析】选C。图中OA段酒精含量为0,根尖细胞只进行有氧呼吸,不进行无氧呼吸,产生CO2的场所是线粒体,A项正确。A时刻水中出现酒精,说明根尖细胞开始进行无氧呼吸,B项正确。随着酒精含量的逐渐增多,细胞逐渐失去活性,CD段下降的原因是酒精含量过多,细胞逐渐失去活性,而OB段下降的原因是水中的O2逐渐减少,C项错误、D项正确。
有氧呼吸
第一阶段：葡萄糖→丙酮酸+[H]+少量能量
第二阶段：丙酮酸+H2O →[H]+CO2+少量能量
第三阶段：[H]+O2→H2O+大量能量
氧气浓度
温度
pH
无氧呼吸
酶
第二阶段：
丙酮酸+[H]→乳酸或
丙酮酸+[H]→酒精+CO2
线粒体内膜
线粒体基质
细胞质基质
细胞质基质
促进
抑制
决定
影响
过程
场所
影响因素
【生产情境】葡萄酒不仅美味还具有养生作用,下面是自酿葡萄酒的简单步骤。洗净葡萄,沥干水分,用力捏破,越碎越好,铺在坛中,一层葡萄铺好之后均匀撒一层糖。葡萄不要填满整个容器,一定要留出1/4空间来让葡萄发酵。最后一步很重要,就是用2层的保鲜膜覆盖在容器口。
核心素养·情境探究
探究:
(1)酿葡萄酒为什么要捏破葡萄 (科学思维)
提示:使酵母菌与葡萄汁充分接触,有利于发酵的进行。
(2)为什么葡萄不要填满整个容器,要留出1/4空间 (科学思维)
提示:开始时提供氧气,供酵母菌进行有氧呼吸,大量繁殖;无氧呼吸会产生CO2,防止气体冲出装置。
(3)为什么最后一步用2层的保鲜膜覆盖在容器口 (科学思维)
提示:①提供无氧环境;②防止空气中的杂菌污染。