2019-2020年高中生物 第四节 从化学能到生物能名师导航 中图版.doc

2019-2020年高中生物 第四节 从化学能到生物能名师导航 中图版【思维激活】1我们每天都在吃馒头，馒头松软可口，你知道馒头是用什么发制的吗？为什么馒头又松又软？发面时面块开始时硬，后来软，而且表面水汪汪的，你知道是什么原因吗？答案：发馒头用的是酵母菌。在和面时加入酵母菌，酵母菌利用面中的葡萄糖进行无氧呼吸产生的二氧化碳和酒精，二氧化碳受热膨胀使馒头体积增大，所以馒头又松又软。酵母菌在面块中由于缺氧进行无氧呼吸产生二氧化碳，使馒头体积增大，又松又软，面块表面由于氧气充足，酵母菌进行有氧呼吸产生大量的二氧化碳和水。2冬天你是否有这样的感觉：把手放到被窝里或者放到内衣里，会感到热，你知道是什么原因吗？答案：人通过有氧呼吸产生大量的能量，其中以大量热能的形式散失，用来维持体温和向体外散失，所以我们感到热。【自主整理】一、细胞呼吸的概念：细胞呼吸是细胞内有机物经过一系列的氧化分解，释放能量的过程，是生物体获得能量的主要代谢途径。二、.细胞呼吸的类型1.有氧呼吸：是指细胞在氧气的参与下，通过多种酶的催化作用，把糖类等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放大量能量的过程。有氧呼吸最常利用的物质是葡萄糖。2.无氧呼吸：是指细胞在无氧的情况下，通过多种酶的催化作用，把糖类等有机物不彻底氧化分解，产生少量能量的过程。二、 细胞呼吸的主要场所-线粒体1.形态：线粒体绝大多数呈椭球形。2.结构：线粒体有内外两层膜，内膜向内折叠形成嵴，嵴的周围充满液态的基质，在内膜、嵴和基质中有许多有氧呼吸酶，在线粒体内还含有少量的DNA、RNA。3.功能：是进行有氧呼吸形成ATP的主要场所。三、细胞呼吸的过程1.有氧呼吸的过程：（1）过程：概括为以下三个阶段第一阶段：葡萄糖的酵解场所：细胞质基质过程：C6H12O62C3H4O34H少量能量第二阶段：丙酮酸的分解场所：线粒体基质过程：2C3H4O36H2O6CO220H少量能量第三阶段：水的生成场所线粒体内膜过程24H6O212H2O大量能量（2）其反应式可简写成：C6H12O66H2O6O26CO212H2O大量能量2.无氧呼吸的过程（1）场所：细胞质基质第一阶段：C6H12O62C3H4O34H少量能量第二阶段：2C3H4O3 2C2H5OH2CO2或2C3H4O3 2C3H6O3（2）总反应式：C6H12O62C2H5OH2CO2少量能量或C6H12O62C3H6O3少量能量四、细胞呼吸的实质：分解有机物，释放能量，产生ATP。五、细胞呼吸的意义1.为生物体的生命活动提供能量。2.中间代谢产物是各种有机物之间转化的枢纽。六.细胞呼吸原理的应用（1）在农业生产上，要设法适当增强细胞呼吸，以促进作物的生长发育。（2）对粮食储藏和果蔬保鲜等来说，要设法降低细胞呼吸强度尽可能减少有机物消耗。【高手笔记】1.有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，葡萄糖不能进入线粒体，丙酮酸只有在的氧的条件下才能进入线粒体彻底氧化分解。无氧呼吸的场所只有细胞质基质。2.有氧呼吸产生能量最多的阶段是第三阶段，氧气参与的只有第三阶段。3.有氧呼吸过程第二阶段产生的二氧化碳中的氧来自葡萄糖和参加反应的水。4.有氧呼吸比无氧呼吸能量利用率高。【名师解惑】1.有氧呼吸与无氧呼吸的区别与联系剖析：有氧呼吸无氧呼吸不同点场所细胞质基质和线粒体始终在细胞质基质条件需氧分子、酶不需要分子氧，需酶产物CO2、H2O酒精和CO2或乳酸能量大量，合成38ATP少量，合成2ATP相同点联系从葡萄糖分解为丙酮酸阶段相同，以后阶段不同实质分解有机物，释放能量，合成ATP意义为生物体的各项生命活动提供能量2.有氧呼吸过程三个阶段比较剖析：阶段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物质变化1分子葡萄糖2分子丙酮酸少量H丙酮酸水CO2大量HHO2H2O能量释放少量能量少量能量大量能量O2参与情况不参与不参与参与3.有氧呼吸与体外燃烧有哪些异同点？剖析：有氧呼吸与体外燃烧的化学本质相同，都是脱氢、失去电子或与氧直接化合的过程，产物相同，过程中释放出相等的能量。但有氧呼吸与体外燃烧进行的方式大不相同。有氧呼吸是在细胞内进行，在体温近于中性和有水环境中进行的，在一系列酶的作用下完成的。而且有氧呼吸是逐步进行的，每一步都放出一部分的能量，但逐步释放能量的总和与体外进行燃烧时相同。这样不会因氧化过程中能量骤然释放而损害机体，同时使释放的能量得到有效的利用。有氧呼吸释放的能量，除了一部分以热能形式散失以外，还有一部分转移至高能化合物ATP中，以满足各种生命活动需要。4.发酵都是无氧呼吸吗？剖析：无氧呼吸是指生活细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物不彻底地氧化分解成为乙醇或乳酸等，同时释放出较少的能量的过程。发酵是指利用微生物或其他生物的细胞在有氧或无氧条件下繁殖或积累其代谢产物的过程。根据对氧的需求不同，发酵可分为有氧发酵和无氧发酵。所以发酵并不等于无氧呼吸。但酒精发酵、乳酸发酵属于微生物无氧呼吸的结果。5.植物光合作用与呼吸作用的区别与联系的哪些？剖析：这两种生理作用在体内是相互对立而又密切联系的两个方面。植物的光合作用为呼吸作用提供有机物和氧气，呼吸作用又可以为光合作用提供二氧化碳。光合作用呼吸作用(有氧呼吸)代谢性质合成代谢分解代谢发生部位含叶绿体的细胞（主要是叶肉细胞）所有生活细胞反应场所叶绿体细胞质基质和线粒体条件光、水、二氧化碳、适宜的温度、酶和色素适宜的温度、氧气和酶能量代谢光能转变为化学能储存在有机物中有机物中的化学能释放出来形成ATP物质代谢将无机物合成储存能量的有机物有机物（如葡萄糖）分解成无机物6. 影晌呼吸作用的因素有哪些？剖析：呼吸作用是生物的重要生理功能之一, 影响呼吸作用的因素有:温度、氧气浓度、二氧化碳浓度、含水量等,其中主要是温度。呼吸作用是酶促反应,温度能影响酶的活性,从而对呼吸作用产生影响。最适温度一般为: 2530 。对农业生产来说, 在不进行光合作用的夜晚,适当降低温度可以减少呼吸作用对有机物的消耗。 在一定范围内,有氧呼吸的强度随氧气浓度的升高而增大,氧气对无氧呼吸有抑制作用, 二氧化碳对有氧呼吸有抑制作用。 细胞含水量的多少影响原生质凝胶和溶胶的状态,含水量高,原生质呈溶胶状态,代谢增强。;在生产实践中,根据需要常采取一定措施促进或抑制呼吸作用。例如 :作物栽培中,采取中耕松土、防止土壤板结等措施,都是为了保证根的正常呼吸作用。种子的储藏,在收仓储存之前进行晾晒, 甚至风干,减少水分,降低呼吸消耗。如果种子含水量过高,呼吸加强,使储藏的种子堆中温度上升,反过来又进一步促进种子的呼吸,使种子品质变坏。干的种子在萌发时, 要浸泡使原生质变成溶胶状态,增强代谢,以利于种子的萌发。在果实和蔬菜的保鲜或储藏上,密封减少氧气(充CO2或 N2),降低呼吸消耗。隔绝氧气造成厌氧环境,有利于厌氧生物生活,如制作酸牛奶、泡菜等。 在农业生产中,为了使有机物向着人们需要的器官积累,常把下部变黄的,已无光合能力,仍需消耗养分的枝叶去掉,使光合作用的产物更多地转运到有经济价值的器官中去。 【讲练互动】【例题1】在自然条件下，有关植物的呼吸作用的叙述，正确的是（）A.有氧呼吸过程中，中间产物丙酮酸必须进入线粒体B.高等植物只能进行有氧呼吸，不能进行无氧呼吸C.有氧呼吸产生CO2，无氧呼吸不产生CO2D.有氧呼吸的强度晚上比白天强【解析】高等植物的呼吸作用以有氧呼吸为主，也可进行无氧呼吸(如水淹时)。有氧呼吸产生CO2，无氧呼吸产生酒精的同时也产生CO2。呼吸作用是由酶催化的一系列反应过程，因此，呼吸作用对温度的变化很敏感。在一定范围内，呼吸作用随温度升高而加快，但超过最适温度，呼吸作用将逐渐减弱，直至停止。【答案】A【黑色陷阱】错选C，注意无氧呼吸有2种，产物是乳酸。【变式训练】下列有关呼吸作用的叙述中，错误的是（）A.蛔虫进行无氧呼吸B.哺乳动物的红细胞只能进行无氧呼吸C.长跑时，人体产生的CO2是有氧呼吸和无氧呼吸的共同产物D.发酵和无氧呼吸均有氧化过程【解析】蛔虫、哺乳动物的红细胞没有线粒体只能进行无氧呼吸，人长跑时主要进行有氧呼吸，少量细胞由于缺氧进行无氧呼吸产生乳酸。发酵和无氧呼吸都有脱氢过程，所以都有氧化过程。【答案】C【例题2】（xx江苏卷，15）关于真核细胞呼吸正确的说法是 A.无氧呼吸是不需氧的呼吸，因而其底物分解不属于氧化反应 B.水果贮藏在完全无氧的环境中，可将损失减小到最低程度 C.无氧呼吸的酶存在于细胞质基质和线粒体 D.有氧呼吸的酶存在于细胞质基质、线粒体内膜、线粒体基质【解析】无氧呼吸是在缺氧环境中有机物氧化分解的过程，无氧呼吸第一阶段的脱氢过程就是有机物被氧化的过程。水果的贮存需要的环境是低温、低氧和低湿环境，低温、低氧是为了抑制无氧呼吸和有氧呼吸，减少有机物的消耗。若贮藏在完全无氧环境，无氧呼吸将会加强，产生大量酒精，既大量消耗了有机物，又增加了水果中酒精的含量，降低了水果的品质和质量。无氧呼吸的酶存在于细胞质基质中，有氧呼吸的酶存在于细胞质基质和线粒体内膜和基质中。【答案】D【绿色通道】水果的贮存需要的环境是低温、低氧和低湿环境，低温、低氧是为了抑制无氧呼吸和有氧呼吸，减少有机物的消耗。低湿环境是为了降低水果水分的蒸发。【变式训练】生物体吸收的O2用于 ()A在线粒体内合成CO2B. 在细胞质基质中与H结合成水C.部分形成CO2,部分与H结合成水D. 在线粒体内与H结合成水【解析】此题考查有氧呼吸的全过程。题干中 “ 生物体吸收O2用于什么 ?” 显然是用于有氧呼吸。有氧呼吸全过程分为三个阶段: 第一阶段是葡萄糖分解为丙酮酸,产生少量H和释放少量能量, 这个阶段是在细胞质基质中进行的;第二个阶段是丙酮酸分解成CO2和H,释放少量能量,该过程是在线粒体中进行的;第三个阶段是氧气与H结合成水,并放出大量能量,该过程也是在线粒体中进行的。由此可看出,选项 A 的C02中氧来源不正确; 选项 B 的反应部位有误; 选项 C 没有指明反应部位,而且说“部分形成 CO2”, 所以也不正确;只有选项 D,化学反应及其进行部位均正确。【答案】D 。【例题3】（xx上海卷，7）酵母菌发酵（无氧呼吸）产生二氧化碳的摩尔数为N。在安静状态下，人消耗同样数量的葡萄糖可以产生的二氧化碳量是（）A1/3 NmolB3 NmolC6 NmolD12Nmol【解析】酵母菌无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，产生Nmol的二氧化碳，消耗的葡萄糖为N/2mol。在安静状态下，人有氧呼吸消耗葡萄糖N/2mol，产生的二氧化碳量是3Nmol。【答案】B图3232【绿色通道】无氧呼吸和有氧呼吸的反应式计算是解决该类题型的规律。【变式训练】现有一瓶混有酵母菌和葡萄糖的培养液，通入不同浓度的氧气时，其产生的酒精和CO2的量如图3232所示（两种呼吸作用速率相等），问：在氧浓度为a时A.酵母菌只进行厌氧发酵B.67的酵母菌进行厌氧发酵C.33的酵母菌进行厌氧发酵D.酵母菌停止厌氧发酵【解析】酵母菌为兼性厌氧微生物，在有氧时进行有氧呼吸，产物是CO2和H2O，1molC6H12O6产生6molCO2；在无氧时进行无氧呼吸，产物是酒精和CO2,1molC6H12O6产生2mol酒精和2molCO2.由题意知，进行有氧呼吸和进行无氧呼吸的速率相等，又知在氧浓度为a时，产生酒精6mol，需消耗C6H12O63mol，同时产生6molCO2。所以，有氧呼吸产生CO21569mol，则进行有氧呼吸消耗的C6H12O6为96mol。因此，进行厌氧发酵的酵母菌占3（396）23。【答案】B【例题4】（xx江苏卷，19）蔬菜和水果长时间储藏、保鲜所需要的条件应为（）A低温、干燥、低氧B低温、湿度适中、低氧C高温、干燥、低氧D高温、湿度适中、高氧【解析】低温降低酶的活性，减少呼吸作用对有机物的消耗；湿度适中可降低蔬菜和水果水分的过分丢失，降低蔬菜和水果的品质；低氧可维持较低的有氧呼吸，提供最低限度的能量供给，同时防止无氧呼吸产生酒精，导致水果和蔬菜腐烂变质。【答案】B【绿色通道】贮存蔬菜和水果应该保持蔬菜和水果的品质不受影响，有机物的消耗最少，所以应该降低蔬菜和水果的呼吸作用对有机物的消耗，还不能让蔬菜和水果的呼吸作用产生酒精影响品质，所以提供的储藏条件是低温、湿度适中、低氧。【变式训练】下图3233是研究豌豆种子萌发过程中的温度变化，其中哪一幅图表示实验的结果（）图3233【解析】萌发的豌豆种子细胞呼吸放出热量，煮熟并灭菌的豌豆种子不进行细胞呼吸，不产生热量。【答案】A【例题5】 用黄豆生豆芽，1 kg黄豆可以生5 kg豆芽，在这一过程中，有机物含量的变化是A.变少 B.变多C.不变 D.先变少，后变多【解析】黄豆在萌发过程中，细胞呼吸十分强烈，有机物消耗明显，因此有机物会变少。培养黄豆芽是用黑布罩起来培养的，不让黄豆芽见光，所以在培养黄豆芽的过程中有机物是不可能增加的。黄豆芽重量的增加主要是大量吸水的缘故。【答案】A【黑色陷阱】不少学生由于认为黄豆种子萌发过程中，子叶的光合作用会随之而来，有机物的含量会逐渐升高，因此误选D。这实际上是由于对生活中的一些现象缺乏细致地观察和理性地分析导致的错误推断。【变式训练】番茄种子播种在苗床上，在适宜的条件下，第6天子叶展开，第9天幼叶出现，研究人员从种子到幼苗形成期每天测定其干重，并绘制成曲线，下面四个曲线图3234中，正确的是【答案：】A图3234【体验探究】农民在作物栽培时，常进行中耕松土；在储藏粮油种子时，常使种子处于风干状态；在生活中，常将果实和蔬菜放入冰箱中，以达到保鲜的目的，某些果实和蔬菜可放在低温下或降低空气中氧含量及增加二氧化碳的浓度，延缓老化。【问题】影响有氧呼吸的因素有哪些？【导思】在解答此题时，应该学会举一反三，对相应问题产生联想：（1）对农业生产来说，在不进行光合作用的夜晚，为什么适当降低温度反而有利于提高产量？（2）粮食在收仓储存之前为什么要进行晾晒，甚至烘干，减少水分？（3）干种子在萌发时，为什么要进行浸泡？（4）在贮藏植物果实时，为了保持其品质，有时需要将果实用塑料布密封，抽出空气再充入氮气，这样操作的理论依据是什么？【探究】联系有关生产生活实际是生物学命题的基本趋势，将生产和生活中的实际问题与生物学基本知识相联系，这类题型并不难得出答案。影响有氧呼吸的因素主要有温度、水分、氧气、二氧化碳。（1）温度：有氧呼吸是酶促反应，温度对有氧呼吸的影响是通过影响酶的催化效率体现的。（2）水分：水既是有氧呼吸的环境，也是有氧呼吸的原料。一般当含水量高时，代谢增强。（3）氧气：氧气是有氧呼吸所必需的，氧气充足可以增强有氧呼吸，抑制无氧呼吸，氧气缺乏，细胞进行无氧呼吸代偿产能。