高考生物一轮教师用书 第3单元 第2讲 ATP的主要来源 细胞呼吸教案 新人教版必修1

第二讲
ATP 的主要来源——细胞呼吸
[教材知识问题化梳理]
一、探究酵母菌细胞呼吸的方式
(1)酵母菌细胞呼吸方式：有氧呼吸和无氧呼吸。

(2)产物的检测：
二、有氧呼吸[动漫演示更形象 见课件光盘]
(1)反应式：C 6H 12O 6＋6O 2＋6H 2O ――→酶 6CO 2＋12H 2O ＋能量。

(2)过程图解：
三、无氧呼吸
1．反应式
(1)酒精发酵：C 6H 12O 6――→酶 2C 2H 5OH ＋2CO 2＋能量。

(2)乳酸发酵：C 6H 12O 6――→酶 2C 3H 6O 3＋能量。

2．场所及过程
(1)场所：细胞质基质。

(2)过程：
①第一阶段：与有氧呼吸第一阶段完全相同。

②第二阶段：丙酮酸在不同酶的催化作用下，分解成酒精和CO 2或者转化为乳酸。

(3)产生能量：无论哪种无氧呼吸都只在第一阶段释放少量能量，生成少量ATP ，葡萄糖分子中大部分能量则存留在不彻底的氧化产物中。

[巧学助记] 口诀记忆细胞呼吸
细胞呼吸三过程，有氧无氧一段同，
葡(萄)糖分解丙酮氢，还要释放少量能。

有氧呼吸二阶段，丙酮和水来反应，
能量CO 2还原氢，线(粒)体基质内完成。

有氧呼吸三阶段，O 2氧化还原氢，
大量能量水生成，线(粒)体内膜来完成。

无氧呼吸二阶段，还原物质不放能。

,[效果自评组合式设计]
1．判断有关细胞呼吸说法的正误。

(1)葡萄糖氧化分解为丙酮酸只发生在细胞有氧时(2012·上海卷T 25A 改编)(×)
(2)种子风干脱水后呼吸强度增强(2011·海南卷T 3A )(×)
(3)无氧呼吸的终产物是丙酮酸(2010·课标卷T 2A )(×)
(4)有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水(2010·课标卷T 2B )(×)
(5)无氧呼吸不需要O 2的参与，该过程最终有[H]的积累(2010·课标卷T 2C )(×)
2.右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
答案：C
二、在回顾教材图表中强化学科能力
据有氧呼吸过程图解回答问题：
(1)请分析葡萄糖中氧的转移途径。

答案：C6H12O6→C3H4O3→CO2。

(2)用18O2供给动物有氧呼吸，在哪种呼吸产物中首先含有18O?
答案：H182O。

(3)脂肪与糖相比，含H高，而O的含量少。

则等量的脂肪与糖相比，有氧呼吸释放能量和耗氧量的多少有何不同？
答案：脂肪氧化分解耗氧量大，产生能量多。

细胞呼吸包括有氧呼吸和无氧呼吸，有氧呼吸消耗的O2和产生的CO2的量相等，不会引
起密闭容器内气体压强的改变；无氧呼吸包括酒精发酵和乳酸发酵。

酒精发酵产生CO2，而
乳酸发酵不产生任何气体，因此，前者可引起密闭容器中气体压强升高，后者则不改变密闭
容器中的气体压强。

2．实验过程
(1)配制酵母菌培养液(酵母菌＋葡萄糖溶液)。

(2)检测CO2的产生，装置如图所示：
(3)检测酒精的产生：
自A、B中各取2 mL滤液分别注入编号为1、2的两支试管中→分别滴加0.5 mL溶有0.1 g重铬酸钾的浓硫酸溶液→振荡并观察溶液的颜色变化
3．注意事项
(1)通入A瓶的空气中不能含有CO2，以保证使第三个锥形瓶中的澄清石灰水变混浊完全是由酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。

(2)B瓶应封口放置一段时间，待酵母菌将B瓶中的氧气消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保通入澄清石灰水中的CO2是由无氧呼吸产生的。

[例1] (2013·唐山模拟)某同学在研究马铃薯块茎无氧呼吸的产物时，设计了如下实验：取新鲜马铃薯块茎，洗净，切成碎屑。

向锥形瓶中放入适量的马铃薯块茎碎屑，并向瓶中充入N2，装置示意图如图。

下列说法不．正确的是( )
A．向锥形瓶中充入N2的目的是制造无氧环境
B．若溴麝香草酚蓝水溶液不变色，则说明马铃薯块茎细胞进行的是酒精发酵
C．实验前应对马铃薯块茎碎屑消毒
D．溴麝香草酚蓝水溶液也可以换成澄清的石灰水
[解析] 该实验的目的是研究马铃薯块茎无氧呼吸的产物，故充入N2的目的是制造无氧环境；若溴麝香草酚蓝水溶液不变色，则说明马铃薯块茎细胞进行的是乳酸发酵；为防止马铃薯块茎上杂菌呼吸作用干扰实验结果，实验前需对马铃薯块茎消毒；检验CO2也可用澄清石灰水。

[答案] B
1.有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解
(1)有氧呼吸中氧元素的来源和去路：
(2)反应物和产物：
①CO2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。

②O2参与了第三阶段，[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。

④有氧呼吸第一、二阶段产生的[H]用于第三阶段与O2结合生成水；无氧呼吸第一阶段
产生的[H]用于第二阶段将丙酮酸还原为C2H5OH和CO2或乳酸。

(3)能量代谢：
①有氧呼吸三个阶段都释放能量产生ATP，而无氧呼吸只在第一阶段释放能量产生ATP。

②细胞呼吸释放的能量大部分以热能散失，少部分转移到ATP中。

[联前系后]
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—
有氧呼吸与线粒体
(1)有氧呼吸的场所并非只是线粒体：
①真核细胞有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体。

②原核细胞无线粒体，在细胞质中进行有氧呼吸。

(2)无线粒体的真核细胞(生物)只能进行无氧呼吸，如哺乳动物成熟红细胞和蛔虫等。

—————————————————————————————————————— [例2] 将含酵母菌的葡萄糖溶液均分为4份，分别置于甲、乙、丙、丁四种条件下培养，测得CO 2和O 2体积变化的相对值如下图。

下列叙述正确的是(
)
A ．甲条件下，细胞呼吸的产物除CO 2外，还有乳酸
B ．乙条件下，有氧呼吸比无氧呼吸消耗的葡萄糖多
C ．丙条件下，细胞呼吸产生的ATP 最少
D ．丁条件下，产物中的CO 2全部来自线粒体
[解析] 甲条件下，酵母菌进行无氧呼吸，产生的是CO 2和酒精。

乙条件下，有氧呼吸消耗的葡萄糖比无氧呼吸消耗的葡萄糖少。

丙条件下产生的ATP 不是最少的，产生ATP 最少的是甲条件下。

丁条件下，吸收的O 2与释放的CO 2一样多，酵母菌只进行有氧呼吸，所以产生CO 2全部来自线粒体。

[答案] D
———————[规律方法]————————————————————
据产物判断细胞呼吸的类型
(1)无CO 2产生⇒只进行无氧呼吸产生乳酸。

(2)不耗O 2，但产生CO 2⇒只进行产生酒精的无氧呼吸。

(3)消耗O 2等于释放CO 2⇒只进行以葡萄糖为底物的有氧呼吸。

(4)CO 2释放量大于O 2吸收量⇒既进行有氧呼吸，也进行无氧呼吸。

VCO 2VO 2⎩⎪⎨
⎪⎧
等于43⇒有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖速率相等大于43⇒无氧呼吸消耗葡萄糖速率大于有氧呼吸小于43⇒有氧呼吸消耗葡萄糖速率大于无氧呼吸 ——————————————————————————————————————
[动漫展示更丰富 见课件光盘]
[教你审题]
某实验室用两种方式进行酵母菌发酵葡萄糖生产酒精。

甲发酵罐中保留一定量的氧气，乙发酵罐中没有氧气①
，其余条件相同且适宜。

实验过程中每小时测定一次两发酵罐中氧气和酒精的物质的量②
，记录数据并绘成如下图所示坐标图。

据此下列说法中正确的是( )
A ．实验结束时甲、乙两发酵罐中产生的二氧化碳量之比为6∶5
B ．甲、乙两发酵罐分别在第5 h 和第3 h 无氧呼吸速率最快
C ．甲发酵罐实验结果表明在有氧气存在时酵母菌无法进行无氧呼吸
D ．该实验证明向葡萄糖溶液中通入大量的氧气可以提高酒精的产量
[自主尝试] 选__B__。

[解题指导]
[常见失分探因]
(1)误认为甲中只进行有氧呼吸，或混淆了无氧呼吸中C 2H 5OH 和CO 2的量的关系，而不能准确计算甲、乙发酵罐中CO 2之比。

(2)此类问题还常以柱状图形式考查，解答的关键是明确有氧呼吸和无氧呼吸各物质量的关系，并准确确定O 2、CO 2和酒精的关系。

影响细胞呼吸因素的曲线解读
[典型图示][课件展示更丰富 见配套光盘]
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[信息解读]
(1)温度对呼吸速率的影响是通过影响酶的活性实现的，因此温度与呼吸速率的关系与温度影响酶促反应速率的曲线是一致的。

(2)图2中Q点只进行无氧呼吸，R点表示细胞呼吸速率最低，P点表示只进行有氧呼吸，QR段释放CO2逐渐减少的原因是无氧呼吸逐渐减弱，但由于O2浓度较低，有氧呼吸也比较弱。

(3)在保存蔬菜、水果时，应保持低温、低氧条件。

[解题技法]
(1)“钟”型曲线：典型的酶促反应曲线，影响该曲线变化的因素是温度、pH。

(2)下降型曲线：呼吸反应速率逐渐减缓，一般受生成物含量的影响，随生成物的增多而减缓，如CO2浓度。

(3)上升型曲线：呼吸反应速率逐渐加快，一般受反应物含量的影响，随反应物的增多而增加，如含水量。

[强化训练]
以下甲、乙两图都表示某植物的非绿色器官CO2释放量和O2吸收量的变化。

下列相关叙述不．正确的是( )
A．甲图中氧浓度为a时的情况对应的是乙图中的A点
B．甲图中氧浓度为b时的情况对应的是乙图中的D点
C．甲图的a、b、c、d四种浓度中c是最适合贮藏的
D．甲图中氧浓度为d时没有酒精产生
解析：选B 甲图中氧浓度为a时，细胞只释放CO2不吸收O2，说明细胞只进行无氧呼吸，对应乙图中的A点；甲图中氧浓度为b时，CO2的释放量远远大于O2的吸收量，说明细胞既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，且无氧呼吸强度大，应在乙图中的AC段之间；贮藏植物器官应选择CO2产生量最少即细胞呼吸最弱时(甲图中的c)；氧浓度为d时，CO2释放量与
O2的吸收量相等，细胞只进行有氧呼吸，因此没有酒精产生。

探究细胞呼吸的类型
1．实验装置
装置甲中NaOH溶液的作用是吸收掉呼吸所产生的CO2，红色液滴移动的距离代表酵母菌细胞呼吸吸收的O2量。

装置乙中红色液滴移动的距离代表酵母菌细胞呼吸吸收的O2量与产生的CO2量的差值。

2．实验分析
3．注意事项
(1)为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应将装置进行灭菌，所测种子进行消毒处理。

(2)对照组的设置：为防止气压、温度等物理膨胀因素所引起的误差，应设置对照实验，将所测定的生物灭活(将种子煮熟)，其他条件均不变。

(3)若选用绿色植物作实验材料，测定细胞呼吸速率，需将整个装置进行遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。

[案例示法]
[典例] 不同种类的种子中储存的营养物质的种类不同。

在科学研究中常用RQ(RQ＝释放的二氧化碳体积/消耗的氧气体积)来表示生物的有氧呼吸的能源物质的不同。

下面是测定发芽种子呼吸商的两个装置图：
(1)装置一中的小瓶中加入NaOH溶液的目的是_______________________________。

(2)若发芽的种子已长出幼苗，进行该实验时，则应将装置放置在何种条件下进行？________；原因是____________________________________________________________。

(3)小琪同学来做这个实验，她将同一种正在发芽的种子等量分装入两个装置。

假定其他操作步骤无误，她发现装置一中的着色液向左移动，而装置二中的着色液位置却不发生改变，则可推定该种子发芽过程所消耗的能源物质主要是________，理由是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________；
若发现装置一与装置二中的着色液均匀向左移动，则该种子发芽过程中所消耗的能源物质主要是________________，理由是___________________________________________ ________________________________________________________________________。

[解题指导]
(1)明确装置的作用。

装置一中的小瓶中加入NaOH溶液的目的是吸收发芽种子呼吸产生的CO2，根据着色液滴移动的刻度测出细胞呼吸消耗的O2体积。

装置二的作用是比较种子发芽时进行细胞呼吸消耗的O2体积与释放CO2的体积的变化大小，作为对照。

(2)测定绿色植物呼吸速率的方法。

若发芽的种子已长出幼苗，幼苗可进行光合作用，为避免光合作用的干扰，应将装置放置于黑暗条件下。

(3)呼吸底物与RQ的关系。

据装置二中着色液位置不改变说明种子发芽时进行呼吸作用消耗的O2体积与释放CO2的体积相等，呼吸商为1。

只有当以葡萄糖(或糖类)为能源物质进行有氧呼吸时，消耗的O2体积与释放CO2的体积才相等。

脂肪的元素组成中，碳、氢百分比含量较高，氧占的比例小，氧化分解时耗氧多，呼吸商小于1。

因此若发现装置一与装置二中的着色液均向左移动，说明种子进行有氧呼吸，且细胞呼吸消耗的O2体积大于释放CO2的体积，呼吸商小于1，消耗的能源物质主要是脂肪(或脂质)。

[标准答案]
(1)吸收发芽种子呼吸产生的二氧化碳
(2)黑暗条件避免幼苗进行光合作用，干扰细胞呼吸的气体量变化
(3)葡萄糖(或糖类) 以葡萄糖为能源物质进行有氧呼吸时，吸收的氧气等于释放出的二氧化碳脂肪(或脂质) 脂肪中碳氢百分比含量较高，吸收的氧气大于释放的二氧化碳———————[归纳小结]————————————————————
以绿色植物作实验材料，在测定呼吸商时，应该在黑暗环境下进行，以排除光合
作用对细胞呼吸的影响。

用脂肪或脂质含量高的种子，如油料种子做测定实验，则液滴移动更明显因其消耗O2量更大。

在利用该类装置探究细胞呼吸类型时，应先确定细胞呼吸的底物是葡萄糖还是脂肪。

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