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2018-2019生物新课堂同步(课件+讲义+习题)中图必修1全国通用版第3单元 第2章 第4节 从化学能到生物能

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          第四节 从化学能到生物能


  1.掌握有氧呼吸和无氧呼吸的过程。(重点)
  2.尝试探究酵母菌细胞呼吸的方式。(重难点)
  3.理解影响细胞呼吸的因素及在实践中的应用。(重难点)


                         酵  母  菌  细  胞  呼  吸  的  方  式  ( 实  验  )


  1.实验原理
  酵母菌是兼性厌氧型生物,在有氧和无氧的条件下均能正常生存。

  2.实验步骤
  (1)活动程序:
       组别
                    A                B                 C
步骤  

            1 L 0.1 g/mL 煮沸   1 L 0.1 g/mL 煮沸   1 L 0.1 g/mL 煮沸

    ①       后冷却的葡萄糖           后冷却的葡萄糖           后冷却的葡萄糖
            溶液                溶液                溶液

    ②        适量酵母培养液           等量酵母培养液                不加
    ③           液体石蜡                不加                不加
    ④       3 个瓶中分别放入温度计,用棉团塞上瓶口
    ⑤       24 h 后观察并记录      3 个保温瓶中温度数据
  (2)结果分析及结论预测:
        温度高低比较:B>A>C
  结论:B瓶中酵母菌主要进行有氧呼吸,
  {      A瓶中进行无氧呼吸            )


  [合作探讨]
  探讨1:该实验的自变量和因变量分别是什么?
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    提示:自变量是有氧和无氧;因变量是温度的变化。

    探讨2:C   组起什么作用?
    提示:对照作用。

    [思维升华]
                                注意事项

    1.酵母菌必须是新鲜的,否则在实验过程中可能因酵母菌存放时间过长而
死亡导致实验结果不明显。

    2.葡萄糖溶液要煮沸使用,目的是除去葡萄糖溶液中的氧气和杀死葡萄糖
溶液中的微生物。

    3.配制酵母菌培养液时,必须将煮沸的葡萄糖溶液冷却到常温,才可加入
新鲜食用酵母菌。


    1.某兴趣小组在室温下进行了酵母菌无氧呼吸的探究实验(如图)。下列分析
错误的是(  )
                                                 【导学号:60150190】


    A.滴管中冒出气泡是反应产生            CO2 的结果
    B.试管中加水的主要目的是制造无氧环境
    C.若试管中的水换成冷水,气泡释放速率下降
    D.实验结束后,试管内溶液温度不变
    【解析】 依据题中提供的信息分析,酵母菌无氧呼吸的产物为酒精和

CO2;无氧呼吸在有氧条件下会受抑制,因此加入适量的水可以营造一个缺氧
的环境;冷水中,酶的活性会降低,无氧呼吸速率减小,因此释放气泡速率下

降;酵母菌无氧呼吸产生热能,故试管内溶液温度升高,故                          D 错误。

    【答案】 D
    2.如图表示的是测定保温桶内温度变化的实验装置。某研究小组以该装置
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 探究酵母菌在不同条件下呼吸作用的情况。材料用具:保温桶(500                            mL)、温度
 计、活性干酵母、质量浓度为             0.1 g/mL 的葡萄糖溶液、棉花、石蜡油。


     实验假设:酵母菌在有氧条件下呼吸作用比无氧条件下呼吸作用放出热量
 更多。

     (1)取 A、B  两装置设计实验如下,请补充下表中内容:
      装
               方法步骤一                方法步骤二            方法步骤三
      置

           加入  240 mL 的葡萄糖       加入  10 g 活性干酵
      A                                             ①    
           溶液                           母

           加入  240 mL 煮沸后冷                          加入石蜡油,
      B                         ②    
           却的葡萄糖溶液                                    铺满液面

     (2)B 装置葡萄糖溶液煮沸的主要目的是,这是控制实验的    变量。
     (3)要测定  B 装置因呼吸作用引起的温度变化量,还需要增加一个装置                          C。
请写出装置      C 的实验步骤:
           装置         方法步骤一         方法步骤二          方法步骤三
                                                 加入石蜡油,铺
            C        ③              ④    
                                                     满液面

     (4)实验预期:在适宜条件下实验,30             分钟后记录实验结果,若装置              A、
 B、C  温度大小关系是:                                                             
     (用“<、=、>”表示),则假设成立。
     【解析】 A、B      两个实验装置作对照,A           为有氧条件下的,B         为无氧条件

下的(步骤三加入石蜡油,隔绝氧气)。B                 装置煮沸的目的仍然是去除氧气,和步

骤三目的一样。两装置步骤二加入的都应该一样,都是                         10 g 活性干酵母,体现

了单一变量的实验原则。装置              C 是和  B 作对照的,用来排除其他因素造成的温

度变化,因此,除了步骤二不加入活性干酵母外,其他条件应该和                              B 一样。装

置  A、B、C    温度大小应该和三个装置呼吸类型有关,A                   项中酵母菌进行了有氧
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 呼吸释放大量能量,温度会最高,C               装置没有酵母菌,没有细胞呼吸,温度最

低,B   装置中酵母菌进行了无氧呼吸,释放的能量比                     A 少。

     【答案】 (1)①不加入石蜡油 ②加入               10 g 活性干酵母 (2)去除氧气 自 

 (3)③加入  240 mL 煮沸后冷却的葡萄糖溶液 ④不加入活性干酵母 (4)A>B>C

                               线  粒  体  与  细  胞  呼  吸  的  过  程


     1.细胞呼吸的类型
     细胞呼吸是细胞内的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。

     (1)有氧呼吸
     有氧呼吸指细胞在氧的参与下,通过酶的催化作用,把糖类等有机物质彻
 底氧化分解,产生二氧化碳和水,同时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
     无氧呼吸指细胞在无氧的条件下,通过酶的催化作用,把糖类等有机物不

 彻底氧化分解,产生少量能量的过程。 
     2.有氧呼吸
     (1)概念
          物质  反应物:葡萄糖等有机物
          变化{   产物:二氧化碳和水      )
    有氧{   条件:有氧参与及多种酶催化           )
    呼吸  能量变化:释放能量并生成大量能量
     (2)主要场所——线粒体


     ①写出字母代表的结构名称

     a.外膜;b.内膜形成的嵴;c.线粒体基质。
     ②与有氧呼吸有关的酶分布在:bc。
     ③线粒体的分布:集中在代谢旺盛的部位。
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    (3)过程


    (4)写出总反应式
          +     +       酶       +      +能量。
    C6H12O6 6O2   6H2O――→6CO2     12H2O
    3.无氧呼吸——两种方式
           类型
                         酒精发酵                      乳酸发酵
 项目  
      场所        细胞质基质

      第一阶段      葡萄糖     酶  [H]+丙酮酸+少量能量
 过                    ――→
                 丙酮酸+[H]      酶   酒精+      丙酮酸+[H]     酶   乳酸
 程    第二阶段                  ――→                       ――→
                           CO2

                C6H12O6  酶  2C2H5OH+       C6H12O6 酶   2C3H6O3+能
   化学反应式               ――→                        ――→
                2CO2+能量                    量


    [合作探讨]
    探讨1: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:
    探讨2: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)。

    探讨3:细胞呼吸过程中能量发生了怎样的变化?
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     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。

     探讨4:在通风条件不好的环境中储藏的苹果会有酒味散发,而马铃薯储藏
 久了却不会有酒味产生,请分析其中的原因?

     提示:苹果无氧呼吸的产物是酒精和                CO2,马铃薯无氧呼吸的产物是乳酸。

     探讨5: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。

     探讨6: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。

    [思维升华]
     1.有氧呼吸和无氧呼吸的过程(如图)


     其中①、④为无氧呼吸的第一、二阶段;①、②、③分别为有氧呼吸的第
 一、二、三阶段。

     2.有氧呼吸过程中各元素的来源和去路


     (1)CO2 是在第二阶段产生的,是由丙酮酸和水反应生成的,场所是线粒体
基质。

     (2)O2 参与了第三阶段,[H]和        O2 结合生成水,所以细胞呼吸产生的水中的

 氧来自于    O2,场所是线粒体内膜。
     (3)有氧呼吸过程中的反应物和生成物中都有水,反应物中的水用于第二阶

 段和丙酮酸反应,生成物中的水是有氧呼吸第三阶段[H]和                        O2 结合生成的。
     3.有氧呼吸和无氧呼吸的比较
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         项目                   有氧呼吸                   无氧呼吸
           条件                   需氧                    不需氧

                     细胞质基质(第一阶段)、线粒
           场所                                       细胞质基质
                         体(第二、三阶段)
    不
                                                  葡萄糖分解不彻
    同    分解程度             葡萄糖被彻底分解
                                                        底
    点
                                                  乳酸或酒精和
           产物                CO2、H2O
                                                       CO2
         能量释放                 大量能量                   少量能量
         反应条件       需酶和适宜温度
    相
           本质       氧化分解有机物,释放能量,生成                ATP
    同
           过程       第一阶段从葡萄糖到丙酮酸完全相同
    点
           意义       为生物体的各项生命活动提供能量


    1.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(  )
                                                 【导学号:60150191】


    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】 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
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 细胞质基质中进行的。

     【答案】 C
     2.下图为酵母菌细胞有氧呼吸的部分示意图,下列有关叙述正确的是(  ) 

                                                  【导学号:60150192】

     葡萄糖    ①   丙酮酸    ②   二氧化碳
           ――→        ――→
     A.①过程进行的场所在线粒体

     B.②过程的产物除了二氧化碳,还有               H2O
     C.①、②过程一定都有能量释放
     D.与②相比,①过程产生的[H]较多

     【解析】 ①过程的场所是细胞质基质;②过程消耗                       H2O,不产生水;
 ②过程比①过程产生的[H]多。

     【答案】 C
     3.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 H2O
     B.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】 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。

     【答案】 B

                              影  响  细  胞  呼  吸  的  因  素  及  应  用
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    [合作探讨]
     探讨1:请从无机盐离子的吸收方面分析,为什么农作物要及时松土?稻田
 长期不排水幼根为什么会变黑、腐烂?
     提示:①松土可增大土壤透气量,促进根有氧呼吸,为吸收无机盐离子提

 供能量。②水淹会使植物根部细胞进行无氧呼吸,产生的酒精会毒害细胞。

     探讨2:种子、水果和蔬菜在储存时仍进行细胞呼吸。从影响细胞呼吸的因
 素方面考虑,应如何保存种子、水果和蔬菜?
     提示:种子:低温、低氧、干燥保存。
     水果和蔬菜:零上低温、低氧、一定湿度条件下保存。

     探讨3:为什么水果、地瓜在密封的地窖中贮存很长时间而不变质?刚打开
 的密封的地窖不能进,这是为什么?

     提示:密封的地窖氧气被消耗,CO2              浓度很高,高浓度的          CO2 抑制了水果、

地瓜的细胞呼吸。刚打开的地窖由于缺少                   O2 不能进。

    [思维升华]
                     影响细胞呼吸的主要外界因素及应用

     1.温度
     (1)影响(如图):细胞呼吸是一系列酶促反应,温度通过影响酶的活性而
 影响细胞呼吸速率。细胞呼吸的最适温度一般在                     25~35 ℃之间。


                    ①低温储存食品
             ②大棚栽培在夜间和阴天适当降温
     (2)应用{        ③温水和面发得快           )
     2.氧气

     (1)影响(如图):O2      是有氧呼吸所必需的,且            O2 对无氧呼吸过程有抑制
作用。
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     ①O2 浓度=0   时,只进行无氧呼吸。

     ②0
	
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