資源簡介

5.3細胞呼吸的原理和應用學案
【學習目標】
（1）通過教材圖文閱讀，說出線粒體的結構和功能。
（2）通過合作探究，闡明有氧呼吸的過程。
（3）通過合作探究，闡明無氧呼吸的過程。
【學習重難點】
教學重點：（1）探究酵母菌細胞呼吸的方式
有氧呼吸過程中物質與能量的變化
教學難點：（1）探究酵母菌細胞呼吸的方式
（2）有氧呼吸過程中物質與能量的變化
【預習新知】
細胞呼吸的方式
1．呼吸作用的實質：細胞內的有機物氧化分解，并釋放能量。
2．探究酵母菌細胞呼吸的方式
酵母菌是一種單細胞真菌，在有氧和無氧的條件下都能生存，屬于兼性厭氧菌，便于用來研究細胞呼吸的不同方式。
(1)提出問題：酵母菌在有氧和無氧條件下都能產生二氧化碳嗎？酒精和二氧化碳是在什么條件下產生的？
(2)作出假設：酵母菌在有氧的條件下產生更多的二氧化碳；酵母菌在無氧條件下產生酒精和少量的二氧化碳。
(3)設計方案
①變量的分析和控制
②材料選擇
食用酵母菌、質量分數為5%的葡萄糖溶液、質量分數為10%的NaOH溶液、澄清石灰水、溴麝香草酚藍溶液、重鉻酸鉀溶液、質量分數為95%～97%的濃硫酸溶液、錐形瓶等。
(4)實施方案
①酵母菌培養液的配制：取20 g新鮮的食用酵母菌，分成兩等份，分別放入錐形瓶A(500 mL)和錐形瓶B(500 mL)中。向錐形瓶A、B中分別加入240 mL質量分數為5%的煮沸后冷卻的葡萄糖溶液。
②連接裝置
③產物檢測
(5)實驗結果
(6)實驗結論：酵母菌在有氧條件下進行有氧呼吸，產生大量的CO2和水，在無氧條件下進行無氧呼吸，無氧呼吸的產物有酒精，同時也產生少量的CO2。
3．科學方法——對比實驗
對比實驗：設置兩個或兩個以上的實驗組，通過對結果的比較分析，來探究某種因素對實驗對象的影響，這樣的實驗叫做對比實驗也叫相互對照實驗。探究酵母菌在不同氧氣條件下細胞呼吸的方式，有氧和無氧兩種條件都是實驗組，這兩個實驗組的結果都是事先未知的，通過對比可以看出氧氣條件對細胞呼吸的影響。
有氧呼吸
1．總反應式
C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量。
2．線粒體與有氧呼吸相適應的結構特點
(1)內膜的某些部位向線粒體的內腔折疊形成嵴，使內膜的表面積增大。
(2)線粒體內膜和基質中含有許多與有氧呼吸有關的酶。
3．過程
(1)寫出圖中①②③代表有氧呼吸的對應階段：
①：第一階段；②：第二階段；③：第三階段。
(2)寫出a、b、c代表的物質：
a：丙酮酸；b：[H]；c：O2。
(3)三個階段均釋放出能量，釋放能量最多的階段是③(填圖中序號)。
(4)寫出圖中①②③所處場所：
①：細胞質基質；②：線粒體基質；③：線粒體內膜。
4．概念
(1)場所：細胞質基質和線粒體。
(2)條件：有氧參與、多種酶催化。
(3)物質變化
①反應物：葡萄糖等有機物。
②產物：二氧化碳和水。
(4)能量變化：釋放能量并生成大量ATP。
5．有氧呼吸與有機物在體外燃燒的不同特點
(1)有氧呼吸過程溫和。
(2)有氧呼吸進行時有機物中的能量經過一系列的化學反應逐步釋放。
(3)有氧呼吸釋放的能量有相當一部分儲存在ATP中。
無氧呼吸
1．場所：細胞質基質。
2．過程
(1)第一個階段：與有氧呼吸的第一階段完全相同。
(2)第二個階段：丙酮酸在酶(與催化有氧呼吸的酶不同)的催化作用下，分解成酒精和二氧化碳，或者轉化成乳酸。
3．類型及反應式
4．概念：無氧呼吸是指細胞在沒有氧氣參與的情況下，葡萄糖等有機物經過不完全分解，釋放少量能量的過程。
細胞呼吸原理的應用
影響細胞呼吸的因素及其應用
(1)內因
①遺傳特性：不同種類的植物呼吸速率不同。
實例：旱生植物小于水生植物，陰生植物小于陽生植物。
②生長發育時期：同一植物在不同的生長發育時期呼吸速率不同。
實例：幼苗期呼吸速率高，成熟期呼吸速率低。
③器官類型：同一植物的不同器官呼吸速率不同。
實例：生殖器官大于營養器官。
(2)外因
①溫度
a．影響：細胞呼吸是一系列酶促反應，溫度通過影響酶的活性來影響細胞呼吸速率。細胞呼吸的最適溫度一般在25～35 ℃之間。
b．應用
②氧氣
a．影響(如圖)：O2是有氧呼吸所必需的，且O2對無氧呼吸過程有抑制作用。
Ⅰ.O2濃度＝0時，只進行無氧呼吸。
Ⅱ.0Ⅲ.O2濃度≥10%時，只進行有氧呼吸。
Ⅳ.O2濃度＝5%時，有機物消耗最少。
b．應用
③水分
a．影響
b．應用
④CO2
a．影響：CO2是細胞呼吸的最終產物，積累過多會抑制細胞呼吸的進行。如圖：
b．應用：適當增加CO2濃度，有利于水果和蔬菜的保鮮。
【易錯提示】
有氧呼吸的三個易錯點
(1)誤認為葡萄糖進入線粒體內被徹底氧化分解。
(2)能量不可寫成ATP，有氧呼吸的能量大部分以熱能散失，少量轉移到ATP中。
(3)誤認為有氧呼吸一定需要線粒體，沒有線粒體的原核生物也能進行有氧呼吸，其場所是細胞質。
【鞏固訓練】
1.細胞呼吸是有機物在細胞內的氧化分解過程。下列有關描述正確的是( )
A.有氧呼吸是細胞呼吸的主要形式，這一過程必須要有氧的參與
B.有氧呼吸能把葡萄糖氧化分解為二氧化碳和水，場所是線粒體
C.有氧呼吸不同階段釋放的能量不同，能量大多在第二階段釋放
D.無氧呼吸形成的ATP數量較少，是因為能量大多以熱能形式釋放
2.真核細胞有氧呼吸時含碳物質的變化過程如下所示，其中I、Ⅱ表示兩個階段，下列相關敘述正確的是( )
A.階段I只能發生在有氧呼吸時 B.階段I和Ⅱ均有[H]和ATP產生
C.階段I和階段Ⅱ產生大量ATP D.階段I和Ⅱ均在線粒體中進行
3.釀酒過程中密閉容器內酵母菌呼吸速率變化情況如圖所示。下列敘述正確的是( )
A.有氧呼吸在一定程度上有利于酵母菌的繁殖
B.0～8h內，酵母菌的能量轉換效率逐漸降低
C.有氧呼吸速率下降的原因主要是葡萄糖的濃度下降
D.酒精開始產生時有氧呼吸已經完全停止
4.下列有關細胞呼吸及其原理應用的敘述，錯誤的是( )
A.乳酸發酵會產生使溴麝香草酚藍水溶液變黃的物質
B.酵母菌無氧呼吸會產生使酸性重鉻酸鉀溶液變為灰綠色的物質
C.黏土摻沙有利于農作物根細胞有氧呼吸，促進根系生長
D.地窖中甘薯的呼吸作用會增加密閉環境內CO2濃度，有利于貯藏
5.細胞的功能絕大多數基于化學反應，這些反應發生在細胞的特定區域，下圖為某植物細胞中進行的部分化學反應，a、b、c為反應條件，下列敘述正確的是( )
①6CO2+12H2OC6H12O6+6O2+6H2O ②C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O ③C6H12O62C2H5OH+2CO2
A.反應①②③均需在植物的不同細胞中進行
B.反應①②③發生的區域不重疊，以保證各自順利進行
C.反應①產生的C6H12O6可進入線粒體為反應②提供原料
D.反應①②③都需要酶的參與催化，a還需要光照和色素
參考答案
1.答案：A
解析：A、有氧呼吸是細胞呼吸的主要形式，這一過程必須要有氧的參與，A正確； B、有氧呼吸能把葡萄糖氧化分解為二氧化碳和水，場所是細胞質基質和線粒體（原核生物除外），B錯誤； C、有氧呼吸不同階段釋放的能量不同，能量大多在第三階段釋放，C錯誤； D、無氧呼吸形成的ATP數量較少，是因為能量大多儲存在不徹底的產物（酒精或乳酸）中， D錯誤。
故選：A。
2.答案：B
解析：階段I表示有氧呼吸的第一階段，若細胞缺氧，階段I也可以表示無氧呼吸的第一階段，A錯誤；階段I和Ⅱ分別表示有氧呼吸的第一、二階段，均有[H]和ATP產生，B正確；階段I和階段Ⅱ產生的ATP都較少，C錯誤；階段I在細胞質基質中進行，階段Ⅱ在線粒體基質中進行，D錯誤。
3.答案：AB
解析：酵母菌進行有氧呼吸釋放能量多，有利于酵母菌繁殖，A正確；0～8h內隨著氧氣的消耗，酵母菌有氧呼吸逐漸減弱，其中6～8h開始進行無氧呼吸，導致能量轉換效率逐漸降低，B正確；有氧呼吸速率下降的原因主要是氧氣濃度下降，C錯誤；6～8h開始有酒精產生，此時同時進行無氧呼吸和有氧呼吸，D錯誤。
4.答案：A
解析：A.乳酸發酵會產生乳酸，不會產生使溴麝香草酚藍水溶液變黃的物質，A錯誤；B.酵母菌無氧呼吸會產生酒精，使酸性重鉻酸鉀溶液變為灰綠色，B正確；C.黏土摻沙有利于農作物根細胞有氧呼吸，促進根系生長，C正確；D.地窖中甘薯的呼吸作用會增加密閉環境內CO2濃度，有利于貯藏，D正確。
5.答案：D
解析：A、反應①是光合作用，②是需氧呼吸，③是厭氧呼吸產生酒精過程，葉肉細胞一般既可進行光合作用，也可進行細胞呼吸，A錯誤；
B、反應②③第一階段發生的區域可發生重疊，B錯誤；
C、反應①產生的C6H12O6是細胞的原料，但不能直接進入線粒體，C錯誤；
D、反應①②③都需要酶的參與催化，反應①是光合作用，a還需要光照和色素，D正確。
故選D。

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