新教材高中生物第5章第3节细胞呼吸的原理和应用教案新人教版必修1
第3节细胞呼吸的原理和应用
学习目标核心素养
1．探究酵母菌细胞呼吸的方式，认识有氧呼
吸和无氧呼吸的条件和产物。
2．比较有氧呼吸和无氧呼吸的过程，掌握两
过程的相同点和不同点。(重难点)
3．理解细胞呼吸原理的应用。(重点)
1．通过对细胞呼吸过程的学习，形成物质与
能量的生命观念。
2．通过对有氧呼吸和无氧呼吸的场所和过程
的学习，养成分类与比较的科学思维方式。
3．通过实验探究酵母菌细胞呼吸方式，提高
实验设计和实验结果分析的科学探究能力。
一、细胞呼吸的方式
1．探究酵母菌细胞呼吸的方式
(1)酵母菌细胞呼吸的方式
(2)呼吸产物的检测
检测产物试剂现象CO2
澄清石灰水石灰水变混浊
溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄酒精酸性条件下的重铬酸钾溶液橙色变灰绿色
①酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。
②产物?
????有氧条件：大量的二氧化碳和水无氧条件：产生酒精，还产生少量的二氧化碳
2．细胞呼吸的类型 有氧呼吸和无氧呼吸。 二、有氧呼吸 1．总反应式
C 6H 12O 6＋6H 2O ＋6O 2――→酶12H 2O ＋6CO 2＋能量。 2．过程
3．概念
(1)场所：细胞质基质和线粒体。 (2)条件：有氧参与、多种酶催化。 (3)物质变化
①反应物：葡萄糖等有机物。 ②产物：二氧化碳和水。
(4)能量变化：释放能量并生成大量ATP 。 4．有氧呼吸与有机物在体外燃烧的不同特点 (1)有氧呼吸过程温和；
(2)有氧呼吸进行时有机物中的能量经过一系列的化学反应逐步释放； (3)有氧呼吸释放的能量有相当一部分储存在ATP 中。 三、无氧呼吸
1．场所：细胞质基质。 2．类型和过程
(1)物质变化：有机物氧化分解，生成二氧化碳或其他产物。
(2)能量变化：释放出能量并生成少量ATP。
四、细胞呼吸原理的应用
1．有氧呼吸原理的应用
(1)利用淀粉、醋酸杆菌或谷氨酸棒状杆菌可以生产食醋或味精。
(2)提倡慢跑等有氧运动使细胞进行有氧呼吸，避免肌细胞产生大量乳酸。
(3)及时松土有利于根系生长。
(4)稻田定期排水有利于根系有氧呼吸，防止幼根变黑、腐烂。
2．无氧呼吸原理的应用
(1)利用粮食通过酵母菌发酵可以生产各种酒。
(2)包扎伤口应选用透气的敷料。
(3)破伤风芽孢杆菌可通过无氧呼吸进行大量繁殖，皮肤破损较深时，需清理伤口并注射破伤风抗毒血清等。
1．有氧呼吸每个阶段都产生ATP，但是产生的量不同。( )
2．无氧呼吸的两个阶段都释放了少量的能量。( ) 3．细胞呼吸的产物都是CO2和水。( )
4．不同生物无氧呼吸所需要的酶都是相同的。( ) 5．储存蔬菜、水果时应隔绝O2，以减弱细胞呼吸。( ) 提示：1．√
2．×无氧呼吸第二阶段不释放能量。
3．×CO2和水是有氧呼吸的产物。
4．×不同生物无氧呼吸的产物不同，酶也不同。
5．×若隔绝O2，细胞无氧呼吸会加强，不利于蔬菜、水果的储存，而应低氧储存。
1．教材P91的装置图中A装置中用气泵间歇性地通入空气的目的是什么？质量分数为10%的NaOH溶液的作用是什么？
提示：用气泵间歇性地通入空气的目的是保证酵母菌有充足的氧气，以进行有氧呼吸。NaOH溶液的作用是除去空气中的CO2，以保证第三个锥形瓶中澄清石灰水变混浊是酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。
2．B装置中，为什么要将B瓶封口放置一段时间后再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶？
提示：B瓶刚封口后，锥形瓶中有氧，酵母菌进行有氧呼吸，两瓶产生CO2的速度和量基本相等，所以需将开始产生的CO2排掉；一段时间后，B瓶中的氧消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，可确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水，否则会出现两组澄清石灰水混浊程度差不多的情况。
3．若实验检测时发现A瓶的酵母菌培养液中滴加0.5 mL溶有0.1 g重铬酸钾的浓硫酸溶液后也产生了灰绿色，请思考原因是什么？
提示：通气不足。
4．只通过检测产物中是否含有CO2可确定酵母菌细胞呼吸的方式吗？
提示：不能确定。酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸都产生CO2。
[归纳总结]
1．实验装置的分析(装置见教材P91)
(1)第一组装置中的第一个锥形瓶中盛放的试剂是NaOH溶液，其目的：使进入A中的空气先经NaOH处理后，排除空气中CO2对实验结果的干扰。
(2)第二组装置中B瓶放置一段时间后，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CO2均来自无氧呼吸。
2．实验中注意事项
(1)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。
(2)有氧条件装置必须持续通入空气，保证氧气的充足。
1．下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的说法，不正确的是( )
A．酵母菌常被用作研究细胞呼吸的实验材料，其主要原因是酵母菌属于兼性厌氧生物B．在有氧呼吸的装置中，可将空气直接通入酵母菌的培养液
C．酵母菌呼吸产生的CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄
D．酵母菌呼吸产生的酒精在酸性条件下能与橙色的重铬酸钾溶液反应变成灰绿色
B[酵母菌作为实验材料是因为它在有氧和无氧的条件下均能正常生存。酵母菌不论有氧还是无氧条件下均能产生CO2，为了防止空气中原有CO2的干扰，要将空气先通入盛有NaOH 溶液的锥形瓶中，再通入酵母菌溶液中。]
2．为了探究酵母菌的呼吸作用类型，某同学将实验材料和用具按下图安装好。以下关于该实验的说法错误的是( )
甲组乙组
A．加入质量分数为10%的NaOH溶液是为了吸收空气中的CO2
B．两组装置均需要黑暗条件下进行实验
C．甲、乙两组装置中澄清的石灰水都变浑浊，且甲组的浑浊程度更大
D．乙组B瓶应封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶
B[光对酵母菌的细胞呼吸方式没有影响，该实验在光下和黑暗处都能进行。]
1．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)。
2．细胞呼吸过程中能量发生了怎样的变化？为什么无氧呼吸产生的能量是少量的？
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中高能磷酸键的活跃化学能和热能。无氧呼吸产生的能量少是因为无氧呼吸生成的乳酸或酒精中储存大部分能量。
3．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？为什么会产生这种差异？
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。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。
[归纳总结]
1．有氧呼吸和无氧呼吸的过程(如图)
其中①④分别为无氧呼吸的第一、二阶段；①②③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
1．细胞内葡萄糖分解代谢过程如图所示，下列叙述正确的是( )
A．酵母菌细胞质基质中可进行①和②过程
B．剧烈运动时骨骼肌细胞中进行①和④过程
C．乳酸菌细胞进行①和③过程中均产生[H]
D．①过程是各类细胞分解葡萄糖共同途径
D[②过程在线粒体中进行，A项错误；剧烈运动时有氧呼吸和无氧呼吸同时进行，B项错误；乳酸菌细胞进行③过程不产生[H]，C项错误；各类细胞的有氧呼吸和无氧呼吸共同进行①过程，D项正确。]
(1)三类细胞能够进行的分别是哪些过
程？
提示：酵母菌：①②或①④；骨骼肌细胞：①②或①③；乳酸菌：①③。
(2)能释放能量产生ATP的过程有哪些？
提示：①②。
2．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．甲试管中的最终产物为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
B[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。]
细胞呼吸的影响因素及原理应用
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。
2．为什么水果、地瓜能在密封的地窖中贮存很长时间而不变质？不能进刚打开的密封的地窖，这是为什么？
提示：密封的地窖氧气被消耗，CO 2浓度很高，高浓度的CO 2抑制了水果、地瓜的细胞呼吸。刚打开的地窖缺少O 2，人不能进。
[归纳总结] 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。
(2)应用????
?①低温储存食品②大棚栽培在夜间和阴天适当降温③温水和面发得快
2．氧气
(1)影响(如图)：O 2是有氧呼吸所必需的，且O 2对无氧呼吸过程有抑制作用。
①O 2浓度＝0时，只进行无氧呼吸。
②0 ④O 2浓度＝5%时，有机物消耗最少。 (2)应用???? ?①中耕松土促进植物根部有氧呼吸②无氧发酵过程需要严格控制无氧环境③低氧储存粮食、水果和蔬菜 3．水分 (1)影响?????①水作为有氧呼吸的反应物可直接参与反应②水作为生物化学反应的介质影响反应的进行 ③在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的 增加而加快，随含水量的减少而减慢 (2)应用? ????①粮食在入仓前要进行晾晒处理 ②干种子萌发前进行浸泡处理 4．CO 2 (1)影响：CO 2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行，如右图所示。 (2)应用：适当增加CO 2浓度，有利于水果和蔬菜的保鲜。 1．(2018·全国卷Ⅱ)有些作物的种子入库前需要经过风干处理。与风干前相比，下列说法错误的是( ) A．风干种子中有机物的消耗减慢 B．风干种子上微生物不易生长繁殖 C．风干种子中细胞呼吸作用的强度高 D．风干种子中结合水与自由水的比值大 C[风干种子中自由水含量减少，细胞呼吸强度降低，有机物消耗减慢，A项正确、C项错误；风干种子中自由水含量减少，其上微生物不易生长繁殖，B项正确；风干种子中自由水含量减少，结合水与自由水的比值较风干前大，D项正确。] 2．如图表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下CO2的释放量与O2的吸收量的变化，请据图回答以下问题： (1)O2浓度为0时，该器官的呼吸类型是__________。 (2)在O2浓度为b%以下时(不包括0点)，该器官的呼吸类型是________________，因为____________________。 (3)该器官CO2释放与O2吸收两条曲线在Q点重合，其呼吸类型为____________________，因为____________________________。 (4)由该曲线提示的原理，我们在进行果实和种子贮藏时，应取约a/2氧气浓度值，理由是__________________________________ ____________________________________________________。 (5)图中阴影部分的面积代表____________________________。 [解析]CO2的释放量大于O2的吸收量，细胞进行无氧呼吸和有氧呼吸。CO2的释放量等于O2的吸收量，细胞只进行有氧呼吸。只释放CO2，不吸收O2，细胞只进行无氧呼吸。由曲线分析可知，CO2的释放量为总呼吸强度，a/2氧气浓度值时呼吸强度最低，消耗有机物最少。 [答案](1)无氧呼吸 (2)无氧呼吸和有氧呼吸CO2的释放量大于O2的吸收量 (3)有氧呼吸CO2的释放量等于O2的吸收量 (4)细胞呼吸最弱，有机物消耗少 (5)无氧呼吸中CO2的释放量 1．(2019·全国卷Ⅱ)马铃薯块茎储藏不当会出现酸味，这种现象与马铃薯块茎细胞的无氧呼吸有关。下列叙述正确的是( ) A．马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物是乳酸和葡萄糖 B．马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生的乳酸是由丙酮酸转化而来 C．马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸的过程不能生成ATP D．马铃薯块茎储藏库中氧气浓度的升高会增加酸味的产生 B [在马铃薯块茎细胞无氧呼吸的第一阶段，葡萄糖分解成丙酮酸，第二阶段在相应酶的催化下，丙酮酸转化为乳酸，B 选项正确。马铃薯块茎细胞无氧呼吸的产物是乳酸，葡萄糖是细胞呼吸的原料而不是产物，A 选项错误；在马铃薯块茎细胞无氧呼吸的第一阶段，1分子葡萄糖分解成2分子丙酮酸，并且释放出少量能量， C 选项错误；一般来说，氧气浓度的升高会抑制细胞的无氧呼吸，故马铃薯块茎储藏库中氧气浓度的升高不会增加酸味的产生， D 选项错误。] 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( ) 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H 2O C ．①②过程一定都有能量释放 D ．与②相比，①过程产生的[H]较多 C [①过程的场所是细胞质基质；②过程消耗H 2O ，不产生H 2O ；②过程比①过程产生的[H]多。] 3．下列关于人体细胞呼吸的叙述，正确的是( ) A ．有氧呼吸只在线粒体中进行 B ．还原氢只在有氧呼吸过程中产生 C ．无氧呼吸只在环境中无氧时进行 D ．二氧化碳只在有氧呼吸中产生 D [有氧呼吸的第一阶段在细胞质基质中进行，第二、三阶段在线粒体中进行，A 项错误。有氧呼吸与无氧呼吸过程中均可产生还原氢，B 项错误。人体组织细胞在体内氧气供应不足时可以进行无氧呼吸，C 项错误。人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸，有氧呼吸的产物是二氧化碳和水，D 项正确。] 4．雨水过多时，农作物发生烂根现象的原因是( ) A ．土壤中有毒物质溶解到水中，使根遭到毒害 B ．土壤中水分充足，微生物繁殖而引起烂根 C ．土壤中缺乏氧气，根进行无氧呼吸产生酒精，对根细胞有毒害作用 D ．土壤因水涝温度低，使根受到低温损害 C [土壤长期被水淹，导致土壤中缺少氧气，根进行无氧呼吸，由于根的无氧呼吸会产生酒精，对细胞有毒害作用而导致烂根，C 正确。] 5．生物体内葡萄糖分解代谢过程如下图所示，请据图回答下列问题： (1)图中A是__________，其产生的部位是__________。 (2)反应①②③④中，必须在有氧条件下进行的是__________，可在人体细胞中进行的是__________。 (3)苹果贮藏久了会有酒味，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，原因是马铃薯块茎在无氧条件下进行了图中__________过程。 (4)粮食贮藏过程中有时会发生粮堆湿度增大现象，这是因为_____________________________________________________。 [答案](1)丙酮酸和[H] 细胞质基质(2)②①②④(3)①③①④(4)种子在有氧呼吸过程中产生了水