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第2课时细胞呼吸的原理及应用,学习视点,明确目标,1.说出线粒体的结构和功能2.说明有氧呼吸和无氧呼吸的异同3.说明细胞呼吸的原理，并探讨其在生产和生活中的应用,关注重难点,1.细胞呼吸两种方式的概念、过程、场所的比较2.细胞呼吸两种方式的过程中物质、能量变化的分析,一、有氧呼吸,多种酶,1.概念：细胞在氧的参与下，通过的催化作用，把葡萄糖等有机物，产生，释放能量，生成大量ATP的过程。2.主要场所：,彻底氧化分解,二氧化碳和水,线粒体,3过程,细胞质基质,线粒体内膜,葡萄糖,丙酮酸、水,H2O、ATP,少量能量,5.特点(1)必要条件：有参与，催化。(2)过程特点：能量是的，有机物。6.能量转化：1moL葡萄糖彻底氧化分解后释放出2870kJ的能量，其中kJ的能量储存在ATP中，其余的能量以热能形式散失掉。,氧,多种酶,逐步释放,彻底氧化分解,1161,酒精,二、无氧呼吸1类型：对于微生物而言，根据产物的不同，可分为发酵和乳酸发酵。2两种类型的比较：,细胞质基质,H丙酮酸,酒精CO2,乳酸,三、细胞呼吸原理的应用连线,一、有氧呼吸1教材问题探讨分析(1)仔细观察教材P93图58，分析线粒体与其功能相适应的结构特点有哪些？提示：线粒体内膜向内腔折叠形成嵴，大大增加了内膜表面积，在内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。(2)观察教材P93图59，并阅读教材文字叙述，讨论并交流下列问题：试从元素角度分析有氧呼吸过程中各物质的来源、去向，写出反应式并用箭头进行标注。提示：,分析糖类(葡萄糖)为什么必须分解成丙酮酸后才能进行有氧呼吸的第二、三阶段？提示：因为线粒体膜上不含有运输葡萄糖的载体蛋白，葡萄糖不能进入线粒体(或线粒体内没有催化葡萄糖分解的酶)。细胞呼吸过程中能量发生了怎样的变化？提示：细胞呼吸过程中储存在有机物中的稳定化学能，转变成储存在ATP的高能磷酸键中活跃化学能和热能。2判断下列说法是否正确(1)细胞有氧呼吸的场所是线粒体。()(2)有氧呼吸过程中产生能量最多的是第三阶段。()(3)细胞呼吸分解有机物释放的所有能量都用于合成ATP。(),二、无氧呼吸读教材P94P95无氧呼吸内容，讨论并交流下列问题：1所有生物无氧呼吸的产物相同吗？说明理由。提示：不同。因为不同生物细胞所具有的酶不同，导致反应途径不同，产物也不同。2无氧呼吸为什么产生的能量是少量的？提示：因为无氧呼吸生成的乳酸或酒精中储存大部分能量。,一、有氧呼吸和无氧呼吸的联系与区别1细胞呼吸的过程图解,特别提醒(1)图中忽略细胞与线粒体的大小比例。(2)有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段完全相同。从丙酮酸开始由于是否有氧的存在及酶种类的差异，才分别沿着不同的途径形成不同的产物。,2有氧呼吸与无氧呼吸的比较,特别提醒(1)由葡萄糖的有氧呼吸反应式可知，消耗的O2与生成的CO2体积相等。(2)有氧呼吸和酒精发酵中都有CO2生成，但H2O是有氧呼吸的特有产物。(3)人和动物无氧呼吸产生乳酸，但有些高等植物的某些器官如玉米胚、马铃薯块茎、甜菜块根等无氧呼吸也产生乳酸。,二、影响细胞呼吸的外界因素1温度：通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸速率。与温度影响酶催化效率的曲线特征一致。如图所示：,生产上常利用这一原理在低温下储存蔬菜、水果，在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降温，来降低细胞呼吸，减少有机物的消耗。,2O2浓度(1)对于无氧呼吸：随氧气浓度增加而受抑制，氧气浓度越高，抑制作用越强，氧气浓度达到一定值时，被完全抑制，如图1所示：(2)对于有氧呼吸：氧气是有氧呼吸的原料之一，在一定范围内，随着氧气浓度的增加，有氧呼吸速率增强，但当氧气浓度增加到一定值时，有氧呼吸速率不再增加。如图2所示：,(3)绝大多数植物的非绿色器官或酵母菌的呼吸速率受氧气浓度的影响。如图所示：,特别提醒除了温度、氧气外，二氧化碳对有氧呼吸有抑制作用。生物含水量的多少影响呼吸作用，在一定范围内，呼吸作用强度随含水量的增加而增大。,(江苏高考)如图为细胞呼吸作用的过程，其中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(多选)(),A和都具有双层生物膜B和所含酶的种类不同C和都能产生大量ATPD甲、乙分别代表丙酮酸、H,解析分析题图可推测为细胞质基质，为线粒体基质，为线粒体内膜；甲为丙酮酸，乙为H。与中的反应类型不同，故所含酶也不同；中进行有氧呼吸第三阶段能产生大量ATP，中进行有氧呼吸第二阶段，产生少量ATP。答案BD,现有一瓶酵母菌和葡萄糖的混合液，通入不同浓度的氧气，产生的酒精和二氧化碳如图所示。则在氧气浓度为a时(),A酵母菌只进行无氧呼吸不进行有氧呼吸B用于无氧呼吸的葡萄糖的比例是2/5C酵母菌有氧呼吸消耗9mol氧气DO2浓度对酵母菌的呼吸作用方式无影响,解析假设有氧呼吸消耗的葡萄糖为x，消耗的氧气为y，则由图中数据和细胞呼吸的反应式可计算出：C6H12O66H2O6O26CO212H2O166xy156得x3/2，y9C6H12O62CO22C2H5OH122366因此，酵母菌既进行无氧呼吸也进行有氧呼吸；用于无氧呼吸的葡萄糖比例为2/3；有氧呼吸消耗的氧气为9mol；从图中看出，随着O2浓度的增加，产生的酒精量逐渐减少直至不产生酒精，可见O2可促进有氧呼吸，同时抑制无氧呼吸。,答案C,细胞呼吸方式的判断方法(1)依据O2吸收量和CO2释放量判断：不消耗O2，释放CO2只进行无氧呼吸；O2吸收量CO2释放量只进行有氧呼吸；O2吸收量CO2释放量两种呼吸方式同时进行，且多余CO2来自无氧呼吸。(2)依据酒精和CO2生成量判断：酒精量CO2量只进行无氧呼吸；酒精CO2量两种呼吸方式同时进行，且多余CO2来自有氧呼吸。,课堂归纳,网络构建,填充：C6H12O62丙酮酸4H少量能量2丙酮酸6H2O6CO220H少量能量24H6O212H2O大量能量细胞质基质线粒体酶的活性有氧无氧抑制,关键语句,1在有氧呼吸过程中，水分子参与反应的过程和生成水分子的过程分别发生在()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第三阶段和第二阶段解析：选C在有氧呼吸的第二阶段，2分子的丙酮酸和6分子的水在酶的作用下，生成6分子的CO2和20分子H并释放少量的能量；第三阶段是前两阶段产生24分子H与6分子的O2反应，生成水并释放大量的能量。,2有氧呼吸的三个阶段都产生的是()A二氧化碳B丙酮酸CH和ADPDATP解析：选D在有氧呼吸的三个阶段中，都释放出能量，合成ATP。,3下列细胞中，其呼吸过程会产生乙醇的是()A缺氧条件下的马铃薯块茎细胞B剧烈运动时的人骨骼肌细胞C酸奶生产中的乳酸菌D受涝的植物根细胞解析：选D动物细胞、乳酸菌、马铃薯块茎、玉米胚等进行无氧呼吸可产生乳酸。植物的常态根细胞在受涝(缺氧)条件下呼吸作用产生乙醇。,4用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，18O的转移途径是()A葡萄糖丙酮酸水B葡萄糖丙酮酸氧C葡萄糖氧水D葡萄糖丙酮酸二氧化碳解析：选D有氧呼吸过程中，物质变化过程为：C6H1218O6C3H418O3(丙酮酸)C18O2。,5某种抑制剂使细胞的呼吸作用明显下降，则同期下列物质吸收和产生减少的分别是()ACa2、丙氨酸B甘油、二氧化碳C氧气、水D脂肪酸、乙醇解析：选C细胞进行有氧呼吸消耗葡萄糖和氧气，产生CO2和水；利用某种抑制剂抑制细胞呼吸的进行，氧气的消耗量和水的产生量都会同期减少。,6某些植物在早春开花时，花序细胞的耗氧速率高出其他细胞100倍以上，但单位质量葡萄糖生成ATP的量却只有其他细胞的40%，此时的花序细胞()A主要通过无氧呼吸生成ATPB产生的热量远多于其他细胞C线粒体基质不参与有氧呼吸D没有进行有氧呼吸第三阶段解析：选B耗氧速率高说明有氧呼吸强；单位质量的葡萄糖有氧分解产生的总能量，有产热和形成ATP两个去路，ATP少说明产热多，B正确。,7如图是酵母菌细胞有氧呼吸过程的图解。请根据图回答下列问题。,(1)图中所代表的物质分别是_、_。(2)依次写出图中、所代表的能量多少：_(选填“少量”或“大量”)。(3)如果氧气供应不足，其产物是_，反应的场所是_，该反应可以写成：_。,解析：(1)根据图示物质转化关系及有氧呼吸过程中的物质变化过程判断，是葡萄糖，丙酮酸，是氧气，都是能量。(2)有氧呼吸第一阶段、第二阶段都释放出少量能量，第三阶段则释放出大量能量。(3)若氧气供应不足，酵母菌进行无氧呼吸，产生酒精和CO2，其反应场所是细胞质基质。,(时间：45分钟；满分：100分)一、选择题(每小题5分，共50分)1高等植物有氧呼吸和无氧呼吸都能产生CO2，它们分别形成于()细胞质基质叶绿体核糖体线粒体ABCD解析：选D有氧呼吸放出的CO2是在线粒体内进行的第二阶段产生的，无氧呼吸只在细胞质基质中进行。,2关于细胞呼吸的叙述，正确的是()A种子风干脱水后呼吸强度增强B土壤淹水可导致根系发生无氧呼吸C破伤风杆菌在有氧条件下能大量繁殖D小麦种子萌发过程中有氧呼吸逐渐减弱解析：选B种子风干脱水后呼吸强度减弱；土壤淹水，导致根系因缺氧而发生无氧呼吸；破伤风杆菌属于厌氧型细菌，无氧条件下才能大量繁殖；种子萌发过程中有氧呼吸逐渐增强。,3在生物体内有机物氧化分解的全过程中，完全在线粒体内进行的是()AC6H12O66O2CO26H2O能量B丙酮酸和水形成CO2和HCC6H12O62C2H5OH2CO2能量D丙酮酸转化成乳酸解析：选B除有氧呼吸的后两个阶段是在线粒体中进行以外，无氧呼吸全过程、有氧呼吸第一阶段均在细胞质基质中进行。,酶,酶,4在用酵母菌进行家庭酿酒的过程中，从密闭的发酵罐中检测到3种化学物质，其浓度变化如图，图中P、Q、R三曲线依次代表(),ACO2、C2H5OH、O2BCO2、O2、C2H5OHCC2H5OH、O2、CO2DC2H5OH、CO2、O2解析：选A在密闭的容器内，酵母菌开始进行有氧呼吸，消耗容器内的氧气，产生CO2和水，随着氧气的消耗酵母菌进行无氧呼吸，产生酒精和CO2，在整个过程中，O2减少直至消耗干净，酒精和CO2都是逐渐增加，直至容器内的葡萄糖被消耗干净，酒精和CO2的产生量不再增加,5一密闭容器中加入葡萄糖溶液和酵母菌，1小时后测得该容器中O2减少24mL，CO2增加48mL，则在1小时内酒精发酵所消耗的葡萄糖量是有氧呼吸的()A1/3倍B1/2倍C2倍D3倍解析：选D酵母菌进行有氧呼吸消耗O2，容器中O2减少24mL就等于有氧呼吸消耗的O2为24mL，根据有氧呼吸的反应式可推出有氧呼吸消耗O2的量等于其产生的CO2量，这样有氧呼吸产生的CO2为24mL，容器中CO2增加量为酵母菌进行呼吸作用产生的CO2总量，则无氧呼吸产生的CO2为(4824)24(mL)，那么无氧呼吸所消耗的葡萄糖/有氧呼吸所消耗的葡萄糖(24/2)/(24/6)3。,6将酵母菌研磨成匀浆，离心后得上清液(细胞质基质)和沉淀物(含线粒体)，把等量的上清液、沉淀物和未曾离心的匀浆分别放入甲、乙、丙三个试管中，各加入等量葡萄糖溶液，然后置于隔绝空气的条件下。下列叙述正确的是()A甲试管中最终产物为CO2和H2OB乙试管中不发生反应C丙试管中有大量的ATP产生D丙试管中无CO2产生解析：选B根据题目中对酵母菌的处理，甲试管中装入的是细胞质基质，乙试管中装入的是线粒体，丙试管中装入的是未曾离心的酵母菌匀浆。三只试管中都装入葡萄糖，在无氧条件下，甲试管能够完成无氧呼吸的整个过程，产生酒精和CO2，释放出少量的能量；乙试管不发生反应；丙试管中能够完成整个的无氧呼吸过程。,7如图表示呼吸作用过程中葡萄糖分解的两个途径。酶1、酶2和酶3依次分别存在于(),A线粒体、线粒体和细胞质基质B线粒体、细胞质基质和线粒体C细胞质基质、线粒体和细胞质基质D细胞质基质、细胞质基质和线粒体解析：选C图中酶1参与催化葡萄糖分解生成丙酮酸，为无氧呼吸和有氧呼吸的第一阶段，是在细胞质基质中进行的；酶2参与的是有氧呼吸的第二、三阶段，它是在线粒体中进行的；酶3参与的是无氧呼吸的第二阶段，它是在细胞质基质中进行的。,8我国加入WTO，提高产品的竞争力是当务之急，其中，延长保鲜期是让产品在竞争中取胜的条件之一。为了延长水果、蔬菜的保鲜期，可采取如下措施()A充入O2，温度为5B充入O2，温度为20C充入N2，温度为5D充入N2，温度为20解析：选C生产中延长水果、蔬菜的保鲜期，实质上是降低其有氧呼吸速率，减少有机物的消耗，因此可采用充入N2，抑制有氧呼吸，控制0以上低温，降低酶的活性，从而使细胞呼吸速率减慢。,9有一瓶混有酵母菌的葡萄糖培养液，当通入不同浓度的氧气时，其产生的C2H5OH和CO2的量如下表所示。通过对表中数据分析可得出的结论是(),A.a浓度时酵母菌有氧呼吸速率等于无氧呼吸速率Bb浓度时酵母菌有氧呼吸速率大于无氧呼吸速率Cc浓度时有50%的葡萄糖用于酵母菌的无氧呼吸Dd浓度时酵母菌只进行有氧呼吸未进行无氧呼吸解析：选D酵母菌无氧呼吸的反应式为：C6H12O62C2H5OH2CO2少量能量，有氧呼吸反应式为：C6H12O66H2O6O26CO212H2O大量能量。氧浓度为a时，CO2和C2H5OH产生量相等，说明酵母菌只进行无氧呼吸；氧浓度为b时，无氧呼吸产生的C2H5OH的量等于CO2的产生量，都是6.5mol，消耗葡萄糖的量为6.523.23mol；有氧呼吸释放的CO2为12.56.56mol，消耗的葡萄糖为1mol，无氧呼吸速率大于有氧呼吸。氧浓度为c时，无氧呼吸消耗葡萄糖3mol，有氧呼吸产生CO2的量为1569mol，消耗葡萄糖为1.5mol，用于酵母菌无氧呼吸的葡萄糖占331.5100%66.7%；d浓度时，没有酒精产生，表明酵母菌只进行有氧呼吸过程，没有进行无氧呼吸。,酶,酶,10将苹果储藏在密闭容器中，较长时间后会闻到酒香。当通入不同浓度的氧气时，其O2的消耗量和CO2的产生量如表所示(假设细胞呼吸的底物都是葡萄糖)。则下列叙述错误的是(),A.氧浓度为a时，苹果的细胞呼吸只在细胞质基质中进行B氧浓度为c时，苹果产生C2H5OH的量为0.6mol/minC氧浓度为d时，消耗的葡萄糖中有1/4用于酒精发酵D氧浓度为b时，较适宜苹果的储藏解析：选C氧浓度为a时，细胞只进行无氧呼吸，场所是细胞质基质；氧浓度为c时，两种呼吸方式并存，无氧呼吸产生的CO2与酒精均为0.6mol/min；氧浓度为d时，有氧呼吸与无氧呼吸CO2产生量分别为1.2mol/min和0.4mol/min，消耗葡萄糖之比为11，即有1/2葡萄糖用于酒精发酵；CO2产生量最少的氧浓度点是储藏苹果的最佳浓度。,解析：(1)根据细胞呼吸过程中的物质变化可判断，A是丙酮酸，其产生的部位是细胞质基质。(2)图中是有氧呼吸或无氧呼吸第一阶段，不需要氧气参与，是有氧呼吸第二、三阶段，其中第三阶段需要在有氧条件下完成，和表示无氧呼吸过程，其中能够在人体细胞进行的是。(3)苹果贮藏久了，内部果肉细胞会进行无氧呼吸，产生酒精和CO2，即图中过程。(4)有氧呼吸的反应式：C6H12O66H2O6O2酶6CO212H2O大量能量，无氧呼吸的反应式：C6H12O6酶2C2H5OH2CO2少量能量，如果有氧呼吸和无氧呼吸产生等量的CO2，所消耗的葡萄糖之比为13。,二、非选择题(共50分)11(14分)生物体内葡萄糖分解代谢过程的图解如下，请据图回答：,(1)图中A是_，其产生的部位是_。(2)反应中，必须在有氧条件下进行的是_，可在人体细胞中进行的是_。(3)苹果贮藏久了，会有酒味产生，其原因是发生了图中_过程。(4)如果有氧呼吸和无氧呼吸产生等量的CO2，所消耗的葡萄糖之比为_。,答案:(1)丙酮酸细胞质基质(2)(3)(4)13,12.(18分)为研究淹水时KNO3对甜樱桃根呼吸的影响，设四组盆栽甜樱桃，其中一组淹入清水，其余三组分别淹入不同浓度的KNO3溶液，保持液面高出盆土表面，每天定时测定甜樱桃根有氧呼吸速率，结果如图。,解析：(1)细胞有氧呼吸第二阶段生成CO2，进行的场所是线粒体基质；由图示可知，A、B、C三点中A点有氧呼吸速率最高，在单位时间内生成的H最多。(2)据图可知，加KNO3溶液组与清水组对照，有氧呼吸速率在相同时间内都高于清水组，说明KNO3溶液对甜樱桃根有氧呼吸速率降低有减缓作用，其中30mmolL1的KNO3溶液组速率最高，作用效果最好。(3)根系缺氧会导致根细胞无氧呼吸增强，但不能改用CO2作为检测有氧呼吸速率的指标，因为无氧呼吸可能会产生CO2。,请回答：(1)细胞有氧呼吸生成CO2的场所是_，分析图中A、B、C三点，可知_点在单位时间内与氧结合的H最多。(2)图中结果显示，淹水时KNO3对甜樱桃根有氧呼吸速率降低有_作用，其中_mmolL1的KNO3溶液作用效果最好。(3)淹水缺氧使地上部分和根系的生长均受到阻碍，根系缺氧会导致根细胞无氧呼吸增强，实验过程中能否改用CO2作为检测有氧呼吸速率的指标？请分析说明。_。答案：(1)线粒体基质A(2)减缓30(3)不能，因为无氧呼吸可能会产生CO2,13(18分)如图是一种可测定呼吸速率的密闭系统装置。,解析：(1)关闭活塞，在适宜温度下，30分钟后，消耗氧气，产生二氧化碳，但二氧化碳被NaOH溶液吸收，故容器中减少的气体量就是消耗的氧气量，所以读取的是有色液滴向左移动的距离。(2)为了使测得的有色液滴移动数值更准确，必须进行校正，应设置对照组，按照等量原则和单一变量原则，校正装置的容器和小瓶中应分别放入与实验组等量的消毒的无活力(如加热后冷却)的樱桃、与实验组等量的20%的NaOH溶液。(3)本实验的目的是探究机械损伤能否引起樱桃呼吸速率升高，因此实验变量应为机械损伤，实验假设可以是“机械损伤能引起樱桃呼吸速率升高”或“机械损伤不能引起樱桃呼吸速率升高”。,(1)关闭活塞，在适宜温度下，30分钟后，读取有色液滴向_(选填“左”或“右”)移动的距离。(2)为了使测得的有色液滴移动数值更准确，必须进行校正。校正装置的容器和小瓶中应分别放入_、_。(3)生活中发现，受到机械损伤后的樱桃易腐烂。有人推测易腐烂与机械损伤引起樱桃呼吸速率升高有关。请结合测定呼吸速率的实验装置，设计实验探究机械损伤能否引起樱桃呼吸速率升高。实验变量：_。实验假设：_。实验步骤：第一步：按图安装装置，关闭活塞，在适宜温度下，30分钟后，记录有色液滴移动距离为a。第二步：_。第三步：_i如果ab，说明机械损伤能引起樱桃呼吸速率降低,
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