(共37张PPT)
第3节 细胞呼吸的原理和应用
第1课时 细胞呼吸的方式及有氧呼吸
第5章 细胞的能量供应和利用
课标内容要求
核心素养对接
必备知识·自主预习储备
01
氧化分解
能量
细胞呼吸
第一阶段
第二阶段
第三阶段
丙酮酸
[H]
O2
③
细胞质基质
线粒体基质
线粒体内膜
氧
多种酶
二氧化碳和水
ATP
逐步释放
ATP
关键能力·重难探究达成
02
核心点
应用创新·问题情境探究
03
学习效果·随堂评估自测
04
点击右图进入…
课
时
分
层
作
业
谢谢观看 THANK YOU!
W
C
日2O
第半
葡萄糖
结合
①
H2O
能量
a
a
少
少
能量
能量
C02
2
细胞质基质
浅仰芹
C6H1206
丙酮酸
2
02
H20
(一)
(二)
(三)
细胞呼吸的概念
细胞
呼吸
有氧条件
实验装置
探究酵母菌细
胞呼吸的方式
无氧条件
产物检测
第-阶段：C山，02丙珂唆+4H+少能量
细胞质
基质
酶
第二阶段：2丙酮酸+6H,06C02+20[H]+少量能量
第三阶段：24H+60,章12H,0+大昌能量
线粒体
①
②
H20
葡萄糖
酶
丙酮酸
酶
CO
2
3
[H]
+
4少
5
酶
我仰
h
团结守纪勤学春第3节 细胞呼吸的原理和应用
第1课时 细胞呼吸的方式及有氧呼吸
1．说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量。2．实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式。 1．生命观念——结构与功能观：线粒体结构与细胞呼吸的关系。2．科学思维——分析与综合：分析有氧呼吸的三个阶段，理解细胞呼吸的实质。3．科学探究——根据实验目的，设计探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置，实施方案，观察实验结果，得出正确结论。
一、呼吸作用的实质
细胞内的有机物氧化分解，并释放能量。呼吸作用也叫细胞呼吸。
二、有氧呼吸
1．总反应式
C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量。
2．过程
(1)写出图中①②③代表有氧呼吸的对应阶段：
①：第一阶段；②：第二阶段；③：第三阶段。
(2)写出a、b、c代表的物质：
a：丙酮酸；b：[H]；c：O2。
(3)三个阶段均释放出能量，释放能量最多的阶段是③(填图中序号)。
(4)写出图中①②③所处场所：
①：细胞质基质；②：线粒体基质；③：线粒体内膜。
3．概念
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，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。
4．有氧呼吸与有机物在体外燃烧的不同特点
(1)有氧呼吸过程温和。
(2)有氧呼吸进行时有机物中的能量经过一系列的化学反应逐步释放。
(3)有氧呼吸释放的能量有相当一部分储存在ATP中。
线粒体是有氧呼吸的主要场所，简述一下其与有氧呼吸相适应的结构特点。
(1)从线粒体内膜结构上分析：________________。
(2)从有氧呼吸所需酶的附着上分析：________________。
提示：(1)内膜的某些部位向线粒体的内腔折叠形成嵴，使内膜的表面积增大
(2)线粒体内膜和基质中含有许多与有氧呼吸有关的酶
(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．真核细胞都能进行有氧呼吸。 ( )
2．有氧呼吸全部在线粒体中进行。 ( )
3．有氧呼吸的三个阶段均可产生ATP，但第三阶段产生的最多。 ( )
4．氧气作为反应物参与有氧呼吸的第二、三阶段。 ( )
5．有氧呼吸的第三阶段既消耗水又产生水。 ( )
提示：1．× 真核细胞不一定进行有氧呼吸，如哺乳动物成熟的红细胞。
2．× 有氧呼吸第一阶段在细胞质基质中进行。
3．√
4．× 氧气参与有氧呼吸的第三阶段。
5．× 有氧呼吸的第二阶段消耗水，第三阶段产生水。
有氧呼吸
1．有氧呼吸的主要场所——线粒体
(1)线粒体结构示意图
(2)线粒体结构的理解
①外膜：外膜光滑，是位于线粒体最外层的单位膜结构，有较高的通透性。
②内膜：含有多种与有氧呼吸相关的酶，是包裹线粒体基质的单位膜结构，通透性较低。
③嵴：内膜的某些部分向内腔折叠而成，使内膜的表面积大大增加，含有许多种与有氧呼吸有关的酶。
④基质：通常呈液态，含有多种与有氧呼吸相关的酶。
2．有氧呼吸过程的物质和能量变化
(1)物质变化：有机物→无机物(CO2和H2O)。
(2)能量变化：有机物中稳定的化学能→热能(大部分)和ATP中活跃的化学能。
3．有氧呼吸过程中氧元素的来源和去路
试分析真核细胞内葡萄糖为什么必须分解为丙酮酸后才能进入线粒体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；同时线粒体内无催化葡萄糖分解的酶。
如图所示为某动物细胞内部分物质的代谢过程，下列相关叙述中正确的是( )
A．图解过程中大部分能量以热能形式散失
B．图解中(一)、(二)两阶段产生[H]的场所都是线粒体
C．图解中(三)阶段产生的H2O中的氢最终都来自葡萄糖
D．1分子丙酮酸在(二)、(三)阶段产生的能量一样多
A [细胞呼吸过程释放的能量只有少量储存在ATP中，大部分能量以热能形式散失，A正确；图解中(一)阶段产生[H]的场所是细胞质基质，(二)阶段产生[H]的场所是线粒体基质，B错误；图解中(三)阶段产生的H2O中的氢最终来自葡萄糖和第二阶段参与反应的水，C错误；细胞呼吸(二)阶段释放的能量少，(三)阶段释放的能量多，D错误。]
有氧呼吸的三个易错点
(1)误认为葡萄糖进入线粒体内被彻底氧化分解。
(2)能量不可写成ATP，有氧呼吸的能量大部分以热能形式散失，少量转移到ATP中。
(3)误认为有氧呼吸一定需要线粒体，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。
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1/3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。
通过材料分析知道了葡萄酒制作过程和注意事项，由此形成科学思维的学科素养。
(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，有利于发酵进行。
(2)为什么葡萄不要填满整个容器，要留出1/3空间？(科学思维)
提示：开始提供氧气，供酵母菌有氧呼吸，大量繁殖；无氧呼吸会产生CO2，防止发酵液溢出。
(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：提供无氧环境，并防止空气中的杂菌污染。
[课堂小结]
知 识 网 络 构 建 要 点 强 化 识 记
1．核心概念(1)对比实验：设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响的实验。(2)有氧呼吸：是指在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。2．结论语句(1)CO2可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄。(2)在酸性条件下，橙色的重铬酸钾溶液与酒精反应变成灰绿色。(3)有氧呼吸的反应式：C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量。(4)有氧呼吸的三个阶段发生的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。
1．进入血液的氧，通过血液循环输送到全身各处的组织细胞，被利用的部位是( )
A．细胞核 B．细胞质
C．叶绿体 D．线粒体
D [氧气参与有氧呼吸的第三阶段，其场所为线粒体内膜，故O2被利用的部位是线粒体。]
2．下图为酵母菌细胞有氧呼吸的部分示意图，下列有关叙述正确的是( )
葡萄糖丙酮酸二氧化碳
A．①过程进行的场所在线粒体
B．②过程的产物除了二氧化碳，还有H2O
C．①②过程一定都有能量释放
D．与②相比，①过程产生的[H]较多
C [①过程的场所是细胞质基质；②过程消耗H2O，不产生H2O；②过程比①过程产生的[H]多。]
3．下图表示的是有氧呼吸过程。下列有关说法正确的是( )
A．①②③中数值最大的是②
B．产生①②的场所是线粒体
C．④代表的物质是氧气
D．乳酸菌能完成图示全过程
C [有氧呼吸第三阶段释放的能量最多，故①②③中数值最大的是③，A错误；产生①的场所是细胞质基质，B错误；④代表的物质是氧气，C正确；乳酸菌为厌氧菌，不能完成图示全过程，D错误。]
4．下列有关“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O2
B．在探究有氧呼吸的实验过程中，泵入的空气应去除CO2
C．实验中需控制的无关变量有温度、pH、培养液浓度等
D．可通过观察澄清石灰水是否变浑浊来判断酵母菌的呼吸方式
D [由于酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸均可产生CO2，但有氧呼吸产生CO2速率快，可通过观察澄清石灰水变浑浊程度来判断酵母菌的呼吸方式，而不是通过观察石灰水是否变浑浊。所以D项错误。]课时分层作业(18) 细胞呼吸的方式及有氧呼吸
题组一 细胞呼吸的方式
1．细胞呼吸的实质是( )
A．分解有机物，储存能量
B．合成有机物，储存能量
C．分解有机物，释放能量
D．合成有机物，释放能量
C [细胞呼吸是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．下列关于细胞呼吸方式的叙述，不正确的是( )
A．酵母菌在有氧和无氧条件下均能生成CO2，只是生成量不同
B．酵母菌的细胞呼吸方式有有氧呼吸和无氧呼吸两种
C．人体成熟的红细胞只能进行无氧呼吸
D．细菌等原核生物中有线粒体，可进行有氧呼吸
D [酵母菌有氧呼吸生成大量CO2，无氧呼吸生成少量CO2，A正确；酵母菌的细胞呼吸方式有有氧呼吸和无氧呼吸两种，B正确；人体成熟的红细胞没有线粒体，只能进行无氧呼吸，C正确；细菌等原核生物中无线粒体，D错误。]
3．在一定条件下，某同学利用葡萄糖溶液培养酵母菌并探究酵母菌细胞呼吸的方式。在该实验中不会出现的现象是( )
A．只有在无氧条件下酵母菌才能进行增殖并代谢产生CO2
B．酒精与酸性重铬酸钾溶液混合后，溶液出现灰绿色
C．CO2使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄
D．用葡萄糖溶液培养酵母菌时，培养液的温度发生变化
A [酵母菌属于兼性厌氧型生物，在有氧和无氧条件下，酵母菌都能进行增殖并代谢产生CO2，A错误；酵母菌无氧呼吸产生的酒精在酸性条件下能与橙色的重铬酸钾溶液反应使其变成灰绿色，B正确；酵母菌细胞呼吸产生的CO2使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，C正确；用葡萄糖溶液培养酵母菌时，酵母菌能进行有氧呼吸和无氧呼吸，都能释放出能量，使培养液的温度发生变化，D正确。]
4．下图为某生物小组探究酵母菌呼吸方式的实验设计装置。有关叙述正确的是( )
A．乙、丙两试管加入干酵母后应煮沸
B．实验自变量为是否通入O2
C．实验因变量为是否产生CO2
D．气泵泵入的气体应先除去O2
B [加入干酵母后煮沸冷却，会杀死加入的酵母菌，因此应该先煮沸冷却，再加入酵母菌，A错误；本实验探究酵母菌的呼吸方式，实验自变量为是否通入O2，B正确；因变量为CO2产生量的多少或者酒精的有无，C错误；乙是验证酵母菌有氧呼吸方式的装置，需要O2，所以不需要除去O2，D错误。]
5．如图表示的是测定保温桶内温度变化的实验装置。某研究小组以该装置探究酵母菌在不同条件下细胞呼吸的情况。材料用具：保温桶(500 mL)、温度计、活性干酵母、质量浓度为0.1 g/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细胞呼吸比无氧条件下细胞呼吸放出热量更多。
(1)取A、B两装置设计实验如下，请补充下表中内容：
装置 方法步骤一 方法步骤二 方法步骤三
A 加入240 mL的葡萄糖溶液 加入10 g活性干酵母 ①_____________
B 加入240 mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液 ②______________ 加入石蜡油，铺满液面
(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装置因细胞呼吸引起的温度变化量，还需要增加一个装置C。请写出装置C的实验步骤：
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
(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________(填“<”“＝”或“>”)，则假设成立。
[解析] A、B两个实验装置作对照，A为有氧条件下的细胞呼吸，B为无氧条件下的(步骤三加入石蜡油，隔绝氧气)细胞呼吸。B装置中葡萄糖煮沸的目的是去除氧气。两装置步骤二应相同，都是加入10 g活性干酵母，体现了单一变量的实验原则。C装置是和B作对照的，用来排除其他因素造成的温度变化，因此，除了步骤二不加入活性干酵母外，其他条件应该和B相同。装置A、B、C温度大小应该和三个装置细胞呼吸类型有关，A中酵母菌进行了有氧呼吸释放大量能量，温度会最高；C装置没有酵母菌，没有细胞呼吸，温度最低；B装置中酵母菌进行无氧呼吸，释放的能量比A中少。
[答案] (1)①不加入石蜡油 ②加入10 g活性干酵母 (2)去除氧气 自 (3)③加入240 mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液 ④不加入活性干酵母(或加入10 g死亡的干酵母) (4)A>B>C
题组二 有氧呼吸
6．线粒体是有氧呼吸的主要场所。下列关于线粒体结构和功能的叙述，正确的是( )
A．有氧呼吸酶主要分布在线粒体的外膜、内膜和基质中
B．线粒体可在有氧条件下将葡萄糖氧化分解为CO2和水
C．线粒体内膜向内折叠形成嵴可显著增大膜面积
D．能进行有氧呼吸的细胞都含有线粒体
C [有氧呼吸的第一阶段是在细胞质基质中完成的，将葡萄糖分解成为丙酮酸。丙酮酸进入线粒体进行有氧呼吸的第二阶段和第三阶段，这两个阶段分别是在线粒体基质和线粒体内膜上完成的。线粒体内膜向内折叠形成嵴可显著增大膜面积。某些原核细胞虽然没有线粒体，但是具有和有氧呼吸有关的酶，也可以进行有氧呼吸，如硝化细菌等。]
7．真核细胞有氧呼吸中含碳物质的变化是葡萄糖丙酮酸CO2，其中①②表示两个阶段。下列叙述不正确的是( )
A．①和②中产生[H]较多的是②
B．①和②产生的[H]都用于生成H2O
C．①和②是有氧呼吸中释放大量能量的阶段
D．①和②发生的场所分别是细胞质基质和线粒体
C [有氧呼吸第一、二阶段均能产生[H]，其中产生[H]较多的是第二阶段，A正确；①和②产生的[H]都与氧气结合生成水，B正确；释放大量能量的是有氧呼吸的第三阶段，题中①和②分别代表有氧呼吸的第一、二阶段，C错误；①代表有氧呼吸的第一阶段，发生的场所是细胞质基质，②代表有氧呼吸的第二阶段，发生的场所是线粒体，D正确。]
8．用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，18O转移的途径是( )
A．葡萄糖→丙酮酸→水
B．葡萄糖→丙酮酸→O2
C．葡萄糖→O2→水
D．葡萄糖→丙酮酸→CO2
D [根据有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，含18O的葡萄糖中的18O到了丙酮酸中；再根据第二阶段是丙酮酸和水反应生成CO2和[H]，含18O的丙酮酸中的18O到了CO2中。]
9．如图为线粒体的结构示意图，其中不可能发生的反应是( )
A．②处发生丙酮酸的分解
B．①处产生ATP
C．②处产生CO2
D．③处发生[H]与O2的结合反应
B [①②③分别表示线粒体内外膜间隙、线粒体基质、嵴。丙酮酸分解产生CO2发生在②线粒体基质中；[H]与O2的结合反应在嵴上完成；物质氧化分解过程不能在①处进行，①处也不能产生ATP。]
10．如图是有氧呼吸过程的图解，据图回答下列问题：
(1)有氧呼吸是从________的氧化分解开始的，全过程分为________个阶段。
(2)有氧呼吸的主要场所是________；进入该场所的呼吸底物是________；释放的CO2是在第________阶段产生的；H2O是在第________阶段形成的；产生能量最多的是第________阶段。
(3)有氧呼吸中O2的作用是________________________________，写出有氧呼吸的总反应式：______________________________。
[解析] 有氧呼吸的过程主要分为三个阶段。第一阶段发生在细胞质基质中，1分子葡萄糖被催化分解为2分子的丙酮酸，同时生成[H]和少量能量；第二阶段发生在线粒体基质中，丙酮酸和水被彻底分解产生CO2，同时生成[H]和少量能量；第三阶段发生在线粒体内膜上，[H]和O2结合生成H2O，同时产生大量能量。
[答案] (1)葡萄糖 三 (2)线粒体 丙酮酸 二 三 三 (3)与[H]结合生成H2O，产生大量的能量 C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量
11．下图表示细胞呼吸作用的过程，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2过程分别发生在线粒体、细胞质基质中
B．1和2过程所参与的酶的种类相同
C．2和3都能产生大量ATP
D．甲、乙分别代表丙酮酸、[H]
D [根据题意可知，1和2过程分别发生在细胞质基质、线粒体基质中，故A错误；1和2发生的生理过程不同，所含酶的种类不同，故B错误；1和2产生少量ATP，3产生大量ATP，故C错误；甲、乙分别代表丙酮酸、[H]，故D正确。]
12．某同学为了研究酵母菌细胞呼吸的方式，制作了如下图所示的实验装置。甲、乙瓶中各加等量的经煮沸后冷却的葡萄糖溶液，并加入等量的酵母菌，乙瓶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细胞呼吸方式
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．乙瓶中通过滴加酸性重铬酸钾溶液鉴定是否有酒精生成
D．乙瓶为甲的空白对照实验，以排除无关因素对酵母菌细胞呼吸的影响
D [酵母菌的有氧呼吸和无氧呼吸都可以产生CO2，因此不能以有无CO2的产生来判断酵母菌的细胞呼吸方式，A项正确；将葡萄糖溶液煮沸可以杀菌，防止杂菌的细胞呼吸对实验结果产生影响，B项正确；橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下遇酒精变成灰绿色，以此鉴定是否有酒精生成，C项正确；甲、乙都是实验组，该实验为相互对照实验，D项错误。]
13．下图是细胞呼吸过程，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ代表生理过程发生的场所，①至③代表生理过程，甲、乙代表物质。有关叙述正确的是( )
A．Ⅰ和Ⅱ都具有双层生物膜
B．甲、乙分别代表丙酮酸和[H]
C．①释能最多，③释能最少
D．Ⅲ代表线粒体基质
B [据图分析，Ⅰ表示细胞质基质，Ⅱ表示线粒体基质，Ⅲ表示线粒体内膜，A、D项错误；甲表示丙酮酸，乙表示[H]，B项正确；图示三个过程中，③释放的能量最多，C项错误。]
14．秸秆的纤维素经酶水解后可作为生产生物燃料乙醇的原料。生物兴趣小组利用自制的纤维素水解液(含5%葡萄糖)培养酵母菌并探究其细胞呼吸(如图)。下列叙述正确的是( )
甲 乙
A．培养开始时向甲瓶中加入重铬酸钾以便检测乙醇生成
B．乙瓶中的溶液由蓝色变成红色，表明酵母菌已产生了CO2
C．在酵母菌培养液中加斐林试剂后出现砖红色沉淀
D．实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量
D [应在充分反应之后向甲瓶中加入橙色的酸性重铬酸钾溶液检测乙醇生成，A错误；乙瓶的溶液由蓝色变成绿色再变黄色，表明酵母菌已产生了CO2，B错误；在酵母菌培养液中加斐林试剂后，需要水浴加热才能出现砖红色的沉淀，C错误；由于培养液中葡萄糖含量一定，因此增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量，D正确。]
15．种子生活力是种子的发芽潜在能力和胚所具有的生命力，能够反映种子的优劣。可依据细胞呼吸的原理对种子生活力进行检测。如图是细胞有氧呼吸的过程，请回答有关问题：
(1)图中4、5、6所代表能量最多的是________。
(2)细胞中有氧呼吸的主要场所是________，进入该场所参与后续反应的物质有________。
(3)常见的检测种子生活力的方法有BTB(溴麝香草酚蓝)法和TTC法。其中BTB(溴麝香草酚蓝)法的原理是活种子在细胞呼吸过程中，产生的CO2能够使BTB(溴麝香草酚蓝)发生颜色变化，该变化过程是________。
(4)TTC法：TTC是一种指示剂，它的氧化型为无色，还原型为红色。现将吸水充足的某植物种子平均分成甲、乙两组，并进行TTC染色实验来检测种子的生活力，结果如表所示。
分组 甲组 乙组
处理 种子与适量的TTC溶液混合保温 种子煮沸后与等量的TTC溶液混合保温
结果 种子中的胚呈红色 种子中的胚未呈红色
甲组的胚发生了氧化还原反应，呼吸作用产生的________使TTC发生转化变成红色；乙组种子中，胚未呈红色，原因是____________________________
___________________________________________________________________。
[解析] (1)题图中4、5、6所代表能量最多的是6，其为有氧呼吸的第三阶段。(2)细胞中有氧呼吸的主要场所是线粒体，进入该场所参与后续反应的物质有丙酮酸、水、氧气、[H]。(3)活种子在细胞呼吸过程中，产生的CO2能够使BTB(溴麝香草酚蓝)由蓝变绿再变黄。(4)甲组的胚发生了氧化还原反应，呼吸作用产生的[H]使TTC变成红色；乙组种子中，胚未呈红色，原因是高温将种子杀死，无呼吸作用。
[答案] (1)6 (2)线粒体 丙酮酸、水、氧气、[H] (3)由蓝变绿再变黄 (4)[H] 高温将种子杀死，无呼吸作用
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