資源簡介

第5章 細胞的能量供應和利用
第3節 細胞呼吸的原理和應用
第2課時 無氧呼吸和細胞呼吸 原理的應用
素養導引
1.生命觀念:從物質與能量的視角,闡明無氧呼吸的概念。
2.科學思維:通過對比有氧呼吸與無氧呼吸的異同,提高構建知識體系的能力。
3.社會責任:通過分析細胞呼吸原理在生產、生活中的應用,培養關心科學技術發展、關心社會生活的意識。
一、無氧呼吸
1.場所:細胞質基質。
2.過程:
(1)第一個階段:與有氧呼吸第一個階段相同(填“相同”或“不同”)。
(2)第二個階段:
①物質變化:
②能量變化:少量能量釋放,大部分能量儲存在酒精或乳酸中。
　[思考]　無氧呼吸第二階段的產物不同的直接原因是什么
提示:酶不同。
二、細胞呼吸原理的應用
1.對有氧呼吸原理的應用。
(1)提倡慢跑等有氧運動,使細胞進行有氧呼吸,避免肌細胞產生大量乳酸。
(2)稻田定期排水有利于根系有氧呼吸,防止幼根因缺氧變黑、腐爛。
(3)利用淀粉、醋酸菌或谷氨酸棒狀桿菌可以生產食醋或味精。
2.對無氧呼吸原理的應用。
(1)利用糧食通過酵母菌發酵可以生產各種酒。
(2)破傷風芽孢桿菌可通過無氧呼吸大量繁殖,包扎傷口應選用透氣的敷料,抑制破傷風芽孢桿菌的無氧呼吸;較深的傷口需及時清理、注射破傷風抗毒血清等。
　[思考]　給板結的土壤及時松土的主要目的是什么
提示:促進有氧呼吸的第三個階段的進行,從而產生大量能量,有利于無機鹽的吸收。
　2022年北京冬奧會參加單板滑雪比賽的運動員,在賽后肌肉會有酸痛的感覺,是因為無氧呼吸產生了乳酸。請結合所學知識判斷:
1.無氧呼吸的主要場所是細胞質基質。 (×)
分析:無氧呼吸的整個過程都在細胞質基質中進行。
2.無氧呼吸只在第一階段釋放少量能量,產生少量ATP。 (√)
學習任務一:細胞呼吸的原理
1.有氧呼吸與無氧呼吸的比較:
比較 有氧呼吸 無氧呼吸
場所 細胞質基質、線粒體 細胞質基質
是否需O2 需要 不需要
產物 CO2和H2O 酒精和CO2或乳酸
能量轉換 有機物中的化學能→ATP中的化學能+熱能　 有機物中的化學能→ATP中的化學能+熱能+酒精或乳酸中的化學能
相同點 ①第一階段完全相同②分解有機物,釋放能量,生成ATP
　提醒:
①玉米胚、甜菜塊根、馬鈴薯塊莖等植物細胞無氧呼吸的產物是乳酸。
②人體細胞無氧呼吸產物是乳酸,因此人體細胞產生二氧化碳只能通過有氧呼吸。
交流討論:
　(1)葉肉細胞中能生成CO2的場所有哪些
提示:細胞質基質、線粒體基質。
(2)動物細胞中生成ATP的場所有哪些
提示:細胞質基質、線粒體基質、線粒體內膜。
　　　　　　　【拓展歸納】
(1)葡萄糖不能進入線粒體,需要在細胞質基質中分解為丙酮酸和[H]后,丙酮酸才能在線粒體中進一步分解。
(2)真核細胞中哺乳動物成熟的紅細胞、蛔蟲無線粒體,只能進行無氧呼吸。線粒體不是進行有氧呼吸必需的結構,如藍細菌(原核生物)無線粒體,但能進行有氧呼吸。
2.細胞呼吸方式和類型的判斷方法:
(1)方法秘訣:寫出反應式,找出O2消耗量和CO2釋放量之間的數量關系:
①有氧呼吸:C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量
②無氧呼吸產生酒精:C6H12O62C2H5OH+2CO2+少量能量
③無氧呼吸產生乳酸:C6H12O62C3H6O3+少量能量
(2)依據O2消耗量和CO2釋放量,具體判斷如下:
項目 條件 結論
情況1 O2消耗量=CO2產生量 只進行有氧呼吸或既進行有氧呼吸又進行產乳酸的無氧呼吸
情況2 消耗O2量<釋放CO2量 同時進行有氧呼吸和無氧呼吸
情況3 不消耗O2,釋放CO2 只進行產生酒精的無氧呼吸
情況4 不消耗O2,不釋放CO2 只進行產生乳酸的無氧呼吸或細胞已經死亡
【學習加點料】
　思維易錯:試分析無氧呼吸釋放能量少的原因。
提示:無氧呼吸過程中,有機物分解不徹底,大量的能量儲存在酒精或乳酸中。
　(2022·寧德高一檢測)如圖是酵母菌細胞呼吸示意圖,相關敘述正確的是 (　　)
A.X、Y條件下產生物質a的部位是相同的
B.試劑甲在酸性條件下與酒精反應呈灰綠色
C.條件Y下葡萄糖在線粒體中被分解成CO2和H2O
D.條件X下葡萄糖釋放的能量大部分轉移到ATP中
[解題思維]
提取關鍵點 酵母菌細胞呼吸
轉化知識點 有氧呼吸和無氧呼吸的條件、產物及產物鑒定
排除障礙點 葡萄糖分解的場所是細胞質基質
【解析】選B。條件X下無氧呼吸產生CO2的場所為細胞質基質,條件Y下有氧呼吸產生CO2的場所為線粒體基質,A錯誤;試劑甲重鉻酸鉀溶液在酸性條件下與酒精反應呈灰綠色,B正確;條件Y有氧條件下葡萄糖在細胞質基質中被分解成丙酮酸和[H],丙酮酸進入線粒體與水生成CO2和[H],生成的[H]與O2結合生成H2O,C錯誤;條件X無氧條件下葡萄糖釋放的能量大部分存留在酒精或乳酸中,少部分儲存在ATP中,D錯誤。
　[借題發揮]　給酵母菌提供18O,經過較長一段時間后,圖中含有18O的物質有哪些
提示:物質a和物質b。O2參與有氧呼吸第三階段,生成水,即物質b。水參與有氧呼吸第二階段,產物為CO2,即物質a,因此經過較長一段時間后,物質a和物質b都含有18O。
1.生物進行無氧呼吸和有氧呼吸都能產生的中間產物是 (　　)
A.乳酸　　　　　 B.二氧化碳
C.酒精 D.丙酮酸
【解析】選D。根據生物細胞有氧呼吸和無氧呼吸的過程可知,兩種生理過程的產物中都一定有ATP、丙酮酸,D符合題意。
2.(2022·南充高一檢測)人體在劇烈運動時,骨骼肌細胞處于暫時相對缺氧狀態,葡萄糖消耗量劇增,但只釋放少量能量,這是因為 (　　)
A.大量能量隨汗液流失
B.大量能量在葡萄糖中未釋放出來
C.大量能量在酒精中未釋放出來
D.大量能量在乳酸中未釋放出來
【解析】選D。水和無機鹽等物質能隨汗液流失,能量不能隨汗液流失,A錯誤;據分析可知,大量能量儲存在不徹底氧化分解產物乳酸中未釋放出來,所以此時葡萄糖氧化分解只釋放少量的能量,D正確,B、C錯誤。
3.(2022·莆田高一檢測)酵母菌有氧呼吸時產生CO2的場所與無氧呼吸時產生CO2的場所分別位于 (　　)
A.線粒體與葉綠體 　　　 B.葉綠體與細胞質基質
C.線粒體與細胞質基質 　　　D.核糖體與線粒體
【解析】選C。酵母菌有氧呼吸時產生CO2的場所是線粒體基質,無氧呼吸產生CO2的場所是細胞質基質,C正確。
學習任務二:細胞呼吸的影響因素和應用
1.O2濃度:
(1)原理:直接影響呼吸速率和呼吸性質,O2的存在對無氧呼吸有抑制作用。
(2)曲線:
(3)關鍵點分析:
A點 只進行無氧呼吸
D點 無氧呼吸消失點
A點到D點 有氧呼吸和無氧呼吸同時進行
D點后 只進行有氧呼吸
E點 細胞呼吸強度最弱,有機物消耗最少
　[思考探究]　水果蔬菜儲存時,應在圖中哪個點對應的濃度下較適宜
提示:E點對應的濃度。因為此時細胞呼吸強度最弱,有機物消耗最少。
2.溫度對細胞呼吸速率的影響模型:
(1)影響機理:通過影響細胞呼吸酶的活性影響細胞呼吸速率。
(2)變化趨勢:
①在一定范圍內隨溫度的升高,呼吸速率先升高。
②達到一定溫度后,隨溫度的升高,呼吸速率降低。
　[思考探究]　根據學習過的有關細胞呼吸的知識,談一談如何更好地儲藏新鮮瓜果和干種子。
提示:新鮮的瓜果需要在低溫、低氧、保持一定的濕度條件下儲存;種子儲藏需要低溫、低氧、干燥的條件。
　下圖表示O2濃度和溫度①對洋蔥根尖細胞有氧呼吸速率②的影響,有關敘述錯誤的是 (　　)
A.O2濃度為0時,細胞進行無氧呼吸
B.O2濃度低于20%時,30 ℃、35 ℃兩溫度對有氧呼吸速率影響不大
C.由圖可知,細胞有氧呼吸的最適溫度位于30 ℃和35 ℃之間
D.與b點相比,限制c點有氧呼吸速率的因素有O2濃度和溫度
[解題思維]
提取關鍵點 ①O2濃度和溫度②有氧呼吸速率
轉化知識點 分析曲線圖,最適溫度的判斷
排除障礙點 圖中30 ℃的曲線在其他溫度上方,但最適溫度不一定是30 ℃
【解析】選C。O2濃度為0時,細胞只能進行無氧呼吸,A正確;O2濃度低于20%時,30 ℃和35 ℃兩曲線幾乎重合在一起,說明此時兩溫度對有氧呼吸速率影響不大,B正確;由圖可知,細胞有氧呼吸的最適溫度在30 ℃左右,不一定在30 ℃和35 ℃之間,C錯誤;與b點相比,限制c點有氧呼吸速率的因素有O2濃度和溫度,D正確。
　[借題發揮]　30 ℃時,洋蔥根尖細胞利用O2的具體場所是什么
提示:線粒體內膜。
1.(2022·張掖高一檢測)用地窖儲存蔬菜水果應用了細胞呼吸原理,下列選項不屬于儲存蔬菜水果的條件的是 (　　)
A.有一定的濕度
B.溫度低但不至于在零下
C.氧氣濃度低但不至于無氧
D.干燥
【解析】選D。據分析可知,水果蔬菜保存需要零上低溫,避免水果蔬菜細胞中的水結冰,傷害細胞,還需要低氧的環境,但不能無氧,避免無氧呼吸太強產生過多的酒精毒害細胞,同時還需要保持一定濕度的環境,保持細胞的活性。
2.有一種荔枝的儲存保鮮技術叫做自發氣體儲藏法,做法是將荔枝裝塑料袋密封后置于1~5 ℃條件下,可使荔枝在30~40天內保持其色、香、味。請根據環境因素對細胞呼吸影響的原理進行分析,下列敘述不正確的是 (　　)
A.該措施可通過抑制細胞呼吸增加有機物的消耗
B.自發氣體環境是低O2和高CO2的環境
C.密閉低氧環境使荔枝細胞呼吸強度較低
D.低溫條件下酶活性下降,荔枝的細胞呼吸減弱
【解析】選A。自發氣體技術是指將荔枝放在密閉空間,自身細胞呼吸產生了二氧化碳,二氧化碳充實了密閉空間,導致荔枝細胞呼吸減弱,達到延長保鮮的目的,所以抑制細胞呼吸,可減少有機物消耗,A錯誤;自發氣體環境,荔枝因細胞呼吸產生二氧化碳,消耗氧氣,二氧化碳充實密閉空間,氧氣減少,B正確;在密閉空間內,荔枝消耗了氧氣,所以荔枝的細胞呼吸強度越來越低,C正確;荔枝裝塑料袋密封后,置于1~5 ℃條件下,低溫條件下,酶的活性降低,細胞呼吸隨之降低,D正確。
PAGE
- 3 -

展開更多......

收起↑