高中生物必修1-5.3(沈秋如)知识点.doc

第三节ATP的主要来源细胞呼吸课标三维目标课标解读常见题型真题链接1.说出线粒体的结构和功能。选择题、简答题2012江苏高考，T23，3分2.说出有氧呼吸和无氧呼吸的异同。选择题、综合题2012安徽理综，T29，10分3.说明细胞呼吸的原理，并探讨其在生产和生活中的应用。选择题、应用题2012全国理综，T29，11分4.进行酵母菌细胞呼吸方式的探究。选择题、实验题2011江苏高考，T26，8分三层完全解读1.知识能力聚焦 1.什么是细胞呼吸 18世纪，法国化学家拉瓦锡发现物质燃烧需要氧气，并且把呼吸作用比作碳和氢的“缓慢燃烧过程”。后来人们发现，呼吸作用的实质是细胞内有机物的氧化分解，并且释放能量。由于细胞呼吸是在细胞内进行的，因此也叫细胞呼吸。 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。细胞的能量“通货”是ATP。ATP分子的高能磷酸键中能量的主要来源是细胞呼吸。2. 探索酵母菌细胞呼吸方式 （1）实验原理 酵母菌是兼性厌氧菌，在有氧和无氧条件下均能生存，有氧呼吸产生H2 0和CO2 ，无氧呼吸产生酒精和CO2。 CO2:可使澄清的石灰水变混浊，也可使嗅麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。根据石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短.可以检测酵母菌培养液中C02的产量。橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与乙醇发生化学反应，变成灰绿色。 (2)实验过程 提出问题：酵母菌使葡萄糖发酵产生酒精是在有氧还是无氧条件下；酵母菌在有氧和无氧条件下细胞呼吸的产物是什么。 作出假设：针对上述问题，根据已有的知识和生活经验(如酵母菌可用于酿酒、发面等)作出合理的假设。 实验过程 a.配制酵母菌培养液。 b.检测CO2的产生，装置如图所示： c.检测酒精的产生：自A、B中各取2 mL滤液分别注人编号为1、2的两支试管中分别滴加0. 5 mL溶有0.lg重铬酸钾的浓硫酸溶液(体积分数为95%97%)振荡并观察溶液中颜色变化。 (3)实验现象：甲、乙两装置中石灰水都变混浊，但甲中混浊程度高且速度快，2号试管中溶液由橙色变成灰绿色，1号试管不变色。 (4)实验结论：酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳和水；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精，还产生少量的二氧化碳。 【注意】空气通人A瓶之前先用NaOH溶液吸收CO2，排除空气中CO2对实验结果的干扰。 B瓶应封口放置一段时间后，再连通澄清石灰水，其原因是：封口放置一段时间后，酵母菌会将瓶中的氧气消耗尽，可以确保通人澄清石灰水(或溴麝香草酚蓝水溶液)的CO2是酵母菌无氧呼吸所产生的。3. 有氧呼吸 概括地说，有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，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。同有机物在生物体外的燃烧相比，有氧呼吸具有不同的特点：有氧呼吸是在温和的条件下进行的，有机物中的能量是经过一系列的化学反应逐步释放的，这些能量有相当一部分储存在ATP中。 对于绝大多数生物来说，有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式，这一过程必须有氧的参与。有氧呼吸的主要场所是线粒体。线粒体具有内、外两层膜，内膜的某些部位向线粒体的内腔折叠形成嵴，嵴使内膜的表面积大大增加。嵴的周围充满了液态的基质。线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。 一般地说，线粒体均匀地分布在细胞质中。但是，活细胞中的线粒体往往可以定向地运动到代谢比较旺盛的部位。肌细胞内的肌质体就是由大量变形的线粒体组成的，肌质体显然有利于对肌细胞的能量供应。有氧呼吸最常利用的物质是葡萄糖，其反应式可以简写成：C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量有氧呼吸的全过程十分复杂，可以概括地分为三个阶段，每个阶段的反应都有相应的酶催化。有氧呼吸过程三个阶段比较(如下表) 阶段 项目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反应物葡萄搪(C6H12O6）丙酮酸(CH3COCOOH)+H20H+02产物丙酮酸HCO2、HH2O产生ATP数量少量(2)少量(2)大量(34)与氧的关系无关无关需氧 【说明】这里的H是一种十分简化的表示方式。这一过程实际上是氧化型辅酶I( NAD+)转化成还原型辅酶I(NADH)。 综合上述每氧化1 mol葡萄糖，生成6 mol二氧化碳和12 mol水，同时生成38 mol ATP。在细胞内，1 mol葡萄糖彻底氧化分解以后，释放出来的总能量是2 870 kj，其中只有1 161 kJ转移至ATP的高能磷酸键上，能量转变效率只有40%左右，其余部分(1 709 kJ)的能量都以热能的形式散失掉了。 从以上可以看出有氧呼吸有如下特点：(1)有氧呼吸需要氧气。氧气是氧化剂，将有机物氧化分解。(2)有氧呼吸能将有机物彻底氧化分解。所谓的彻底氧化分解，是指把有机物分解为二氧化碳和水等无机物。(3)释放大量的能量。由于有机物被分解成无机物，有机物分子化学键中储存的能量全部释放出来，所以释放大量的能量。4.无氧呼吸一般地说，无氧呼吸最常利用的物质也是葡萄糖。无氧呼吸的全过程，可以概括地分为两个阶段，这两个阶段需要不同酶的催化，但都是在细胞质基质中进行的。 总反应式：C6H12O62C2H5OH（酒精）2CO2+能量C6H12O62C3H6O3（乳酸）+能量无氧呼吸的概念：无氧呼吸是指在无氧条件下，通过酶的作用，细胞把糖类等有机物分解成不彻底的氧化产物，同时释放少量能量的过程。如果用于微生物，习惯上称为发酵。产生酒精的叫做酒精发酵；产生乳酸的叫做乳酸发酵。无氧呼吸有以下几个特点：（1）细胞的无氧呼吸是在缺氧的条件下进行的，以适应不利的环境条件。（2）细胞在无氧呼吸过程中，把有机物不彻底氧化分解，形成不彻底氧化产物。所谓不彻底的氧化产物，是指有机物经过无氧呼吸分解后，仍然是一些小分子有机物,如酒精、乳酸等。（3）释放能量少。因为这个过程没有氧气参与，只依靠细胞内的酶来分解有机物，形成的不彻底的氧化产物中仍储存着大量能量，所以无氧呼吸过程释放的能量很少。 【注意】无氧呼吸产生的乳酸或酒精对细胞有害，例如，用酵母菌使葡萄汁发酵产生葡萄酒，当酒精含量达到1216时，发酵就停止了。 1mol葡萄糖在分解成乳酸以后，只释放出196.65kJ的能量，其中只有61.08kJ的能量储存在ATP中，近69的能量都以热能的形式散失了。无氧呼吸过程不但释放的能量很少，而且产生的酒精等不彻底氧化产物对生物细胞有毒害作用，所以，一般陆生植物和动物细胞不能长期忍受无氧呼吸。2方法技巧平台5. 有氧呼吸与无氧呼吸的比较项目有氧呼吸无氧呼吸不同点条件需O2、酶和适宜的温度不需O2，需酶和适宜的温度场所细胞质基质（第一阶段）线粒体基质(第二个阶段)线粒体内膜(第三个阶段)细胞质基质产物CO2和H2OCO2和酒精或乳酸能量2 870 kJ/mol，l 161 kJ转移至ATP中，1 709 kJ以热能形式散失。利用率为40. 45%，产生38 mol ATP196.65 kJ/mol(乳酸)，利用率为31. 06%。222 kJ/mol(酒精)，利用率为27. 51。均有61. 08 kJ转移至ATP，产生2 mol ATP相同点实质分解有机物，释放能量，生成ATP供生命活动需要意义（1）为生物体的各项生命活动提供能量 (2)细胞呼吸能为体内其他化合物的合成提供原料(如丙酮酸)有氧呼吸与无氧呼吸的区别与联系续表相同点联系第一个阶段从葡萄糖到丙酮酸完全相同，之后在不同条件下，不同的场所，不同的酶作用下沿不同的途径形成不同的产物。葡萄糖丙酮酸有氧 无氧 CO2+H2O+能量（大量） C2H2OH（酒精）+CO2+能量（少量） 或C3H6O3（乳酸）+能量（少量） 【注意】有氧呼吸与无氧呼吸的计算 规律一：消耗等量的葡萄糖时，无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2摩尔数之比为1:3。 规律二：消耗等量的葡萄糖时，有氧呼吸消耗的氧气与有氧和无氧呼吸产生的CO2摩尔数之和的比为3：4。 规律三：产生等量的CO2时，无氧呼吸与有氧呼吸消耗的葡萄糖摩尔数之比为3：1。 规律四：产生等量的CO2时，无氧呼吸与有氧呼吸产生的ATP摩尔数之比为3：19。 规律五：消耗等量的葡萄糖时，无氧呼吸与有氧呼吸产生的ATP摩尔数之比为1:19。3.创新思维拓展 6.影响细胞呼吸的外界因素分析 (1)温度:温度主要影响呼吸酶的活性。生产上常利用这一原理在低温下贮存蔬菜、水果，在大棚蔬菜的栽培过程中，夜间适当降温，降低呼吸作用，减少有机物的消耗，提高产量。(见图一) (2)O2的浓度:O2浓度为零时只进行无氧呼吸；浓度为10%以下，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；浓度为10%以上，只进行有氧呼吸。生产中常利用降低氧的浓度能够抑制呼吸作用减少有机物消耗这一原理来延长蔬菜、水果的保鲜时间。(见图二) (3)C02浓度:CO2浓度增加，呼吸速率下降。据此原理，在蔬菜和水果的保鲜中，增加CO2的浓度也具有良好的保鲜效果。 (4)含水量:在一定范围内呼吸作用强度随含水量的增加而加强，随含水量的减少而减弱。小麦等种子含水量超过14. 5%时，呼吸速率即骤然上升。(见图三)7. 细胞呼吸的意义 (1)细胞呼吸能为生物体生命活动提供所需要的能量。细胞呼吸释放能量的速度较慢，而且是逐步释放的，因此适合于细胞利用。细胞呼吸释放出来的能量，一部分转变为热能而散失掉了，另一部分以ATP的形式储存着。:以后，当ATP分解时，它储存的能量就释放出来，供给生物进行生命活动的需要乙 (2)呼吸过程为体内其他化合物的合成提供原料。在呼吸过程中所产生的一些中间产物，可以成为合成体内一些重要化合物的原料。如葡萄糖分解时的中间产物丙酮酸，可以通过氨基转换作用合成氨基酸，也可以通过另外的途径合成脂肪。