生物必修一 第五章第3节

有氧呼吸与无氧呼吸的联系和区别
问题引领: 1. 从物质和能量两方面看, 有氧呼吸的三个阶段各发 生了什么变化? 2. 有氧呼吸和无氧呼吸在发生场所、过程、产物和能 量上有哪些不同?
1. 细胞呼吸的过程图解
说明: 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 项目 条件 不同点 场所 有氧呼吸 需氧 细胞质基质( 第一阶段) 线粒体( 第二、三阶段) 无氧呼吸 不需氧 细胞质基质
项目 不 同 点 相 同 点 分解程度 产物 能量释放 反应条件 本质 过程 意义
有氧呼百度文库 葡萄糖被彻底分解 C O 2、H 2O 大量能量
无氧呼吸 葡萄糖分解不彻底 乳酸或酒精和 C O 2 少量能量
需酶和适宜温度 氧化分解有机物, 释放能量, 生成 A TP 供生 命活动所需 第一阶段从葡萄糖到丙酮酸完全相同 为生物体的各项生命活动提供能量
答案: 1) ( 加热煮沸后冷却的酵母菌培养液( 10 m L 不含 或 酵母菌的培养液) ( 有氧 2) C 6H 12O 6+6H 2O +6O 2 6C O 2+12H 2O +能量( 或 无氧
C 6H 12O 6+6O 2
6C O 2+6H 2O +能量) 线粒体
酵母菌无氧呼吸不耗氧但有二氧化碳产生 ( 气球中不注入氧气 3) 酶的活性
影响细胞呼吸的因素及应用
问题引领: 1. 温度为什么会影响细胞呼吸? 2. 氧气浓度的升高对有氧呼吸和无氧呼吸分别有什么 影响? 3. 有氧呼吸和无氧呼吸原理在生产生活中有哪些应用?
1. 内部因素 ( 不同种类的植物呼吸速率不同, 1) 如旱生植物小于水生 植物, 阴生植物小于阳生植物。 ( 同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同, 2) 如幼 苗、开花期呼吸速率升高, 成熟期呼吸速率下降。 ( 同一植物的不同器官呼吸速率不同, 3) 如生殖器官大于 营养器官。 2. 外部因素 (1)温度
【例 2】 生物体内葡萄糖分解代谢过程的图解如下, 据图回答下列问题:
( 图中 A 是 1)
, 其产生的部位是
。
( 反应①②③④中, 2) 必须在有氧条件下进行的 是 , 可在人体细胞中进行的是 。 ( 苹果贮藏久了, 3) 会有酒味产生, 其原因是发生了图 中 过程; 而马铃薯块茎贮藏久了却没有酒味 产生, 其原因是马铃薯块茎在无氧条件下进行了图中 过程。 ( 粮食贮藏过程中有时会发生粮堆湿度增大现象, 4) 这 是因为 。 ( 如果有氧呼吸和无氧呼吸产生等量的 C O 2, 5) 所消耗 的葡萄糖之比为 。
(2)呼吸产物的检测 检测产物 CO 2 试剂 澄清石灰水 溴麝香草酚蓝水 溶液 酒精 (3)结论 ①呼吸类型: 有氧呼吸和无氧呼吸。 ②呼吸产物: O 2、H 2O 、酒精。 C 重铬酸钾溶液 现象 石灰水变浑浊 由蓝变绿再变 黄 橙色变灰绿色
二、有氧呼吸
反应物:葡萄糖等有机物 物质变化 1.概念 产物:������������������ 、������������ ������
课题名称 自变量 因变量 观测指标 无关变量
课题一 有氧和无氧 产生的 C O 2的多少 澄清石灰水变浑 浊的程度
课题二 有氧和无氧 酒精的有无 重铬酸钾溶液的颜色变化
温度、营养物质、空气中的 C O 2( 用碱性溶液吸 收空气中的 C O 2) 在有氧条件下酵 母菌产生的 C O 2比 无氧条件下多 在无氧条件下酵母菌产生 酒精, 而在有氧条件下不产 生酒精
。 若发现烧杯内的液面上
( 若用上述实验装置探究酵母菌无氧呼吸的最适宜温 3) 度, 应作两处调整, 分别是① ; ②取若干相同装置, 并置于不同温度的恒温环境中。温 度可影响无氧呼吸主要是因为温度能影响 。
思维导引: 解答本题的关键是明确以下几点: ①有氧呼 吸和无氧呼吸的气体代谢特点, ②如何判断呼吸类型, ③如何消除无关变量对实验结果的干扰。
试回答:1) ( 为了消除各种环境因素变化带来的实验误差, 应 设计对照实验, 对照实验装置与上述装置相比, 不同之处是 将气球中的酵母菌培养液换为 。 呼吸, 其依 , 呼吸, 请简述理 。 ( 实验开始 30 分钟后进行观察记录, 2) 若发现烧杯内液面没 有发生变化, 则可推断酵母菌只进行了 据是( 要求写出相关的反应式即可) 这一过程的主要场所是 升了, 则可推断酵母菌还进行了 由:
四、细胞呼吸原理的应用
1. 有氧呼吸原理的应用 ( 包扎伤口应选用透气的敷料。 1) ( 提倡慢跑等有氧运动使细胞进行有氧呼吸, 2) 避免肌细胞 产生大量乳酸。 ( 及时松土有利于根系生长。 3) ( 稻田定期排水有利于根系有氧呼吸防止幼根变黑、 4) 腐烂。
2. 无氧呼吸原理的应用 ( 利用粮食等通过酵母菌发酵可以生产各种酒。 1) ( 破伤风芽孢杆菌可通过无氧呼吸进行大量繁殖, 2) 较深的 伤口需清理伤口、敷药并注射破伤风抗毒血清等。
(3)水分 水为细胞呼吸提供反应环境, 一定范围内随水含量的增 加细胞呼吸加强。 粮油种子在贮藏时, 必须降低含水量, 使种子呈风干状态, 降低细胞呼吸, 减少有机物消耗; 同时防止微生物大量繁 殖, 使种子变质。
【例 3】 (2012年长春外国语学校月考) 如图表示某种植 物的非绿色器官在不同氧气浓度下的氧气吸收量和无 氧呼吸过程中二氧化碳的释放量, 据图判断下列说法不 正确的是( )
探究酵母菌细胞呼吸的方式
问题引领: 1. 探究酵母菌呼吸方式时, 自变量和因变量分别 是什么? 2. 如何营造有氧和无氧条件? 3. 如何检测有氧呼吸和无氧呼吸的产物?实验装 置中 N aO H 溶液的作用是什么?
1. 实验课题的分析 ( 本实验的探究课题可以转变为: 1) 探究有氧条件和无氧条 件下酵母菌细胞呼吸的情况。 ( 根据检测目的不同, 2) 可细化为两个子课题: ①在有氧和无 氧条件下酵母菌细胞呼吸产生 C O 2的多少; ②在有氧和无 氧条件下酵母菌细胞呼吸是否产生酒精。具体分析如下:
思维导引:
解析: 1) ( 呼吸作用中葡萄糖在细胞质基质中首先被分解 为丙酮酸(A )。 在有氧条件下丙酮酸才能进入线粒体进 (2) 行有氧呼吸的第二、三阶段, 人体中可以进行有氧呼吸和 产生乳酸的无氧呼吸。( 3)苹果进行无氧呼吸时产生的是 酒精和二氧化碳, 马铃薯块茎进行无氧呼吸时产生的是 乳酸。( 4)粮食在贮藏过程中有氧呼吸会产生水, 所以会出 现湿度增大的现象。( 有氧呼吸中消耗葡萄糖和产生二 5) 氧化碳的比例为 1∶6, 无氧呼吸中消耗葡萄糖和产生二 氧化碳的比例为 1∶2, 所以当产生相同量的二氧化碳时 消耗的葡萄糖的比例为 1∶3。 答案: 1) ( 丙酮酸 细胞质基质 ( ② ①②④ ( ①③ 2) 3) ①④ ( 种子在有氧呼吸过程中产生了水 ( 1∶3 4) 5)
【思维激活】 粮食在贮藏过程中常会发生粮堆湿度增大现 象, 即粮食“出汗”。试分析原因。 提示: 粮食在有氧呼吸过程中产生了水。
三、无氧呼吸
1. 场所: 细胞质基质。 2. 过程 (1)第一阶段 葡萄糖 少量[ ] H +丙酮酸+少量能量
4. 能量转化: 只在第一阶段释放出少量能量, 生成少量 A TP, 葡萄糖分子中的大部分能量则存留在酒精或乳酸中。
②对无氧呼吸: 随氧浓度增加而受抑制, 氧浓度越高, 抑制作用越强, 氧浓度达一 定值时, 被完全抑制。 作物栽培中, 采取中耕松土、定期排水、 防止土壤板结等措施, 都是为了保证根的正常细胞呼吸。 生产中还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、水果保鲜时间。 生产中利用各种微生物的呼吸类型和发酵各阶段对氧气 的需要, 控制通气的情况, 以生产各种产品如酒精、 食醋或 味精等。
第 3节 A TP 的主要来源——细胞呼吸
预习导学
栏 目 导 航
要点探究
课堂练习
一、细胞呼吸
1. 概念 (1)物质变化: 有机物氧化分解, 生成 C O 2 或其他产物。 (2)能量变化: 释放出能量并生成 A TP。 2. 探究酵母菌细胞呼吸的方式 (1)酵母菌作为实验材料的原因: 在有氧和无氧的条 件下都能生存, 属于兼性厌氧菌。
条件:氧参与及多种酶催化 能量变化:释放能量并生成大量ATP
2. 场所及过程
据图可知: (1)主要场所: 线粒体。 (2)总反应式: 6H 12O 6+6O 2+6H 2O C 6C O 2+12H 2O +能量。
条件:温和条件 3. 特点 能量释放:逐步释放 能量转化 一部分储存在������������������中 其余部分以热能形式散失
(1)一般来说, 动物无氧呼吸的产物为乳酸, 植 物无氧呼吸的产物为酒精和 C O 2, 但也有例外, 如玉米的胚、马铃薯的块茎和甜菜的块根, 它 们无氧呼吸的产物为乳酸。 (2) H 2O 生成一定是有氧呼吸: 2O 在第二阶 有 H 段是反应物, 在第三阶段是生成物。 (3) C O 2生成不一定是有氧呼吸, 有 有氧呼吸和 产生酒精的无氧呼吸均有 C O 2生成。 (4)H 2O 中的 O 全部来自于 O 2; O 2中的氧一半来 C 自于 C 6H 12O 6, 一半来自于参与反应的水分子。
通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸强度。与温度影响酶催化 效率的曲线特征一致。 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。 (2)氧浓度
①对有氧呼吸: 氧是有氧呼吸的原 料之一, 在一定范围内, 随着氧浓度 增加, 有氧呼吸强度也增加, 但氧浓 度达到一定值时有氧呼吸强度将不 再随氧浓度增加而增加。
【例 1】 某生物实验小组为“探究酵母菌呼吸方式”设计了 如下实验装置。 实验中, 先向气球中加入 10 m L 酵母菌培养液, 再向气球中注入一定量的氧气, 扎紧气球, 置于装有 20 ℃温水 的烧杯中, 并将整个装置置于 20 ℃的恒温环境里。之后记录 实验开始 30分钟后烧杯中液面的变化量。
解析: 探究酵母菌呼吸方式”的实验中, “ 自变量是有氧和无 氧条件。因此实验过程中应消除各种环境因素变化带来的 实验误差, 即排除无关变量对实验结果的影响, 这就需要设 计对照实验。对应于“酵母菌培养液”中可能存在的影响 因素, 最好办法就是用“加热煮沸后冷却的酵母菌培养液” 作为对照组。据有氧呼吸反应式可知, 每吸收一分子 O 2, 释 放一分子的 C O 2, 即有氧呼吸吸收的 O 2与放出的 C O 2量相等; 无氧呼吸过程中不吸氧但有 C O 2的净释放, 气体体积增大。 若烧杯内液面没有发生变化, 说明反应前后气体体积没有 变化, 反应方式是有氧呼吸。 否则, 说明反应过程中有无氧呼 吸( 但不能排除有氧呼吸) 探究无氧呼吸的最适温度应调整 。 两点: 一是无氧条件下; 二是设置成一系列温度梯度。
变式训练 2 1: (2012年长春月考) 如图所示的图解表 示真核细胞呼吸的部分过程, 可以在细胞质基质中发 生的是( B )
A. ①②③ B . ②③④ C. ①③④ D . ①②④
解析: ①是有氧呼吸二、三阶段, 发生在线粒体中。 ②和③表示两种类型的无氧呼吸, 均发生在细胞质 基质。④表示 A TP 的合成, 可发生在细胞质基质。
实验结论
2. 实验装置的分析 ( 第一组装置中的第一个锥形瓶中盛放的试剂是 1) N aO H 溶液, 其目的是: 使进入 A 中的空气先经 N aO H 溶 液处理后, 排除空气中 C O 2对实验结果的干扰。 ( 第二组装置中 B 瓶放置一段时间后, 2) 才能与装有澄 清石灰水的锥形瓶连接, 其目的是让酵母菌将 B 瓶中 的氧气消耗掉, 确保产物 C O 2均来自于无氧呼吸。 3. 实验中注意事项 ( 配制酵母菌培养液时, 1) 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。 ( 有氧条件装置必须持续通入空气, 2) 保证氧气的充足。