高中生物必修1532 无氧呼吸及细胞呼吸原理的应用学案.docx
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高中生物必修1532无氧呼吸及细胞呼吸原理的应用学案
第2课时 无氧呼吸及细胞呼吸原理的应用
学习目标引导
核心素养对接
关键术语
1.概述无氧呼吸的过程。
2.说明有氧呼吸和无氧呼吸的异同。
3.举例说明细胞原理的应用。
1.科学思维——分析与综合:
分析有氧呼吸与无氧呼吸的过程,区别二者的异同。
2.社会责任——依此呼吸原理指导农业生产,解决实际问题。
无氧呼吸
|预知概念|
一、无氧呼吸
1.场所 细胞质基质。
2.过程 第一阶段)⇒葡萄糖
丙酮酸+[H]
3.分别写出无氧呼吸两种形式的总反应式
产生乳酸:
C6H12O6
2C3H6O3(乳酸)+少量能量。
产生酒精:
C6H12O6
2C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量。
4.发酵
酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫发酵。
包括酒精发酵和乳酸发酵两种类型。
二、细胞呼吸原理的应用(连线)
|过程评价|
1.长跑时,人体产生的CO2是有氧呼吸和无氧呼吸的共同产物(×)
2.哺乳动物成熟的红细胞只能进行无氧呼吸(√)
3.苹果储存久了会有酒味产生(√)
4.无氧呼吸的全过程都在细胞质基质中进行(√)
5.无氧和零下低温环境有利于水果的保鲜(×)
6.无氧呼吸是不彻底的氧化分解,一些能量没释放出来,所以无氧呼吸释放的能量较少(√)
7.温度是通过影响酶的活性来影响细胞呼吸的(√)
8.包扎伤口应选用透气的纱布敷料,以促进伤口处细胞进行有氧呼吸(×)
9.破伤风芽孢杆菌可通过无氧呼吸进行大量繁殖,较深的伤口需进行清理、注射破伤风抗毒血清等(√)
|联想·质疑|
★科学解释:
跑步是一种良好的锻炼身体的方式。
但锻炼超过一定强度后,就会产生乳酸。
★科学解释:
粮仓中的干燥环境可以抑制细胞呼吸。
★科学解释:
葡萄酒是以葡萄为主要原料,经酵母菌发酵而成。
慢跑养生,如今提倡有氧运动,请从有氧呼吸的角度分析慢跑养生的理由。
提示:
有氧呼吸时产生的产物是CO2和H2O,对于机体的影响较小,且有机物中的能量得以全部释放。
科学探究1 无氧呼吸及与有氧呼吸的比较
1.无氧呼吸可以概括为两个阶段,整个过程都在细胞质基质中进行。
(1)第一阶段:
1分子葡萄糖分解为2分子丙酮酸,产生少量[H],释放少量的能量。
(2)第二阶段:
丙酮酸在不同酶的作用下,分解为酒精和二氧化碳,或者转化成乳酸。
(3)分析无氧呼吸能量释放少的原因。
提示 大部分能量留存在酒精或乳酸中没有释放出来。
(4)运动员肌肉酸痛的原因是什么?
提示 运动员在运动过程中肌细胞产生乳酸,引起肌肉的酸疼。
2.无氧呼吸的类型
①苹果 ②马铃薯块茎 ③动物 ④酵母菌 ⑤玉米胚
⑥甜菜块根 ⑦乳酸菌
将上述序号填到下表中
无氧呼吸类型(生成物)
序号
酒精和CO2
①④
乳酸
②③⑤⑥⑦
【归纳概括】
1.有氧呼吸与无氧呼吸的比较
项目
有氧呼吸
无氧呼吸
不同点
场所
细胞质基质和线粒体
细胞质基质
条件
需氧、酶
不需氧、需酶
产物
CO2、H2O
酒精和CO2或乳酸
释放能量
大量
少量
相同点
过程
从葡萄糖分解为丙酮酸阶段相同
实质
分解有机物,释放能量,合成ATP
意义
为生物体的各项生命活动提供能量
2.细胞呼吸类型的误区提醒
真核生物细胞并非都能进行有氧呼吸,如蛔虫细胞、哺乳动物成熟的红细胞只能进行无氧呼吸。
【探究应用】
下列关于无氧呼吸的叙述,正确的是( )
A.无氧呼吸与有氧呼吸是两个截然不同的生理过程
B.剧烈运动过程中,人体内的CO2是有氧呼吸和无氧呼吸的共同产物
C.无氧呼吸第一阶段和第二阶段都是在细胞质基质中进行
D.无氧呼吸中葡萄糖中的化学能除转移至ATP外,其余的都储存在酒精或乳酸中
解析 无氧呼吸与有氧呼吸的实质相同,都是分解有机物,释放能量,且第一阶段都是葡萄糖分解形成丙酮酸,释放少量能量,A错误;剧烈运动过程中,人体内的CO2是有氧呼吸的产物,无氧呼吸只产生乳酸,B错误;无氧呼吸第一阶段和第二阶段都是在细胞质基质中进行,有机物分解不彻底,C正确;无氧呼吸中葡萄糖中的化学能除少部分转移至ATP外,其余的以热能形式散失和储存在酒精或乳酸中,D错误。
答案 C
【一题多变】
(1)酵母菌细胞内产生CO2的场所有哪些?
提示 细胞质基质和线粒体基质
(2)人体剧烈运动时肌肉细胞产生CO2的场所在哪儿?
提示 线粒体基质。
呼吸类型的确认方法
(1)据是否消耗O2
(2)据有无CO2生成
(3)据是否产生H2O
科学探究2 影响细胞呼吸的因素及细胞呼吸原理的应用
1.氧气浓度对某种植物非绿色细胞呼吸方式具有不同的影响效应,结合曲线分析下列问题:
(1)根据曲线分析O2浓度对有氧呼吸速率和无氧呼吸速率的影响:
提示 ①有氧呼吸:
在一定范围内,随着O2浓度增加,有氧呼吸速率逐渐增加;但当O2浓度达到一定值时,有氧呼吸速率将不再增加。
②无氧呼吸:
随着O2浓度增加,无氧呼吸速率受抑制。
(2)依据曲线,分析不同O2浓度下的细胞呼吸方式。
O2浓度
呼吸方式
O2浓度为0
只进行无氧呼吸
0 同时进行有氧呼吸和无氧呼吸 O2浓度≥10% 只进行有氧呼吸 (3)O2浓度由0增加到5%的过程中,CO2释放总量不断降低的原因是什么? 提示 O2浓度由0增加到5%的过程中,无氧呼吸强度随O2浓度的降低而受到抑制,使无氧呼吸释放的CO2量减少,而此时有氧呼吸的强度较低,故CO2释放总量不断降低。 (4)图中有氧呼吸和无氧呼吸曲线的交点代表的含义为两者释放的CO2的量相等,此时有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的比例为: 有氧呼吸∶无氧呼吸=1∶3。 2.温度、水分、CO2浓度对细胞呼吸的影响 下面甲、乙、丙三图分别表示温度、水分、CO2浓度对细胞呼吸的影响。 (1)分析甲图,思考温度影响细胞呼吸的原理是什么? 提示 温度是通过影响有关酶的活性来影响细胞呼吸的。 (2)结合甲图思考,在温室大棚中我们应如何来控制温度来提高产量? 提示 温室栽培夜晚要通风降温,以减少呼吸消耗有机物。 (3)结合乙图,分析含水量与呼吸速率之间的关系。 提示 在一定范围内,细胞呼吸速率随含水量的增加而加快,当含水量过多时,呼吸速率减慢,甚至死亡。 (4)根据乙图分析种子在储藏前为什么要晾干? 干种子萌发时为什么要浸泡处理? 提示 储存粮食之前要进行晾干处理,以降低含水量,从而降低呼吸速率。 干种子萌发前要浸泡处理,以增加含水量提高呼吸速率。 (5)结合丙图所示的原理思考在蔬菜、水果保鲜时我们可采取什么措施? 提示 在蔬菜、水果保鲜中,增加CO2浓度(或充入N2)可抑制细胞呼吸,减少有机物的消耗。 3.细胞呼吸原理的实践应用 (1)用透气纱布或“创可贴”包扎伤口: 增加通气量,抑制破伤风杆菌的无氧呼吸。 (2)利用酵母菌酿酒时: 早期通气——促进酵母菌有氧呼吸,利于菌种繁殖;后期密封发酵罐——促进酵母菌无氧呼吸,利于产生酒精。 (3)食醋、味精制作: 向发酵罐中通入无菌空气,促进醋酸杆菌、谷氨酸棒状杆菌进行有氧呼吸。 (4)土壤松土促进根细胞有氧呼吸,有利于主动运输,为矿质元素的吸收供应能量;无土栽培时要及时通入空气,避免因无氧呼吸产生酒精而烂根。 (5)提倡慢跑: 促进肌细胞有氧呼吸,防止无氧呼吸产生乳酸使肌肉酸胀。 水果与粮食的保存 (1)相同点: 储藏水果、蔬菜与储藏粮食、种子的相同点为“低温、低氧”。 (2)不同点: 水果、蔬菜储藏需“一定湿度”,而粮食、种子储藏需“干燥”环境。 【探究应用】 如图表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下CO2释放量的变化,下列说法正确的是( ) A.A点无氧呼吸最强,C点无氧呼吸最弱 B.B点有氧呼吸速率大于无氧呼吸速率 C.D点氧气充足,应该将该器官储存于此条件下 D.图中阴影面积为该器官释放的二氧化碳总量 解析 A点只进行无氧呼吸,C点只进行有氧呼吸,A正确;B点为总的细胞呼吸最弱的点,无法判断有氧呼吸与无氧呼吸速率,B错误;D点氧气充足,植物只进行有氧呼吸,消耗的有机物较多,不适宜该器官的储存,C错误;图中阴影面积为该器官无氧呼吸释放的二氧化碳总量,D错误。 答案 A 【一题多变】 (1)无氧呼吸消失点为哪一点? 提示 C点 (2)保存蔬果的最佳氧气浓度是哪一点? 提示: B点 科学探究3 对细胞呼吸方式的判断及相关计算 1.请根据酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸反应式写出以下比例: 有氧呼吸: C6H12O6∶O2∶CO2=1∶6∶6,据此可知,有氧呼吸中消耗的O2量等于(填“大于”、“小于”或“等于”)CO2的产生量; 无氧呼吸: C6H12O6∶CO2∶C2H5OH=1∶2∶2。 2.人体细胞(或动物细胞)的细胞呼吸中O2的消耗与CO2的产生: 有氧呼吸时,O2∶CO2=1∶1,无氧呼吸时既没有O2的消耗也没有CO2的产生。 3.以酵母菌为例,假如以葡萄糖为细胞呼吸的底物,则: (1)不消耗O2而产生CO2,则只进行无氧呼吸; (2)消耗的O2量等于产生的CO2的量,则只进行有氧呼吸; (3)消耗O2且产生的CO2的量大于O2的消耗量,则既进行有氧呼吸也进行无氧呼吸; (4)酒精的产生量等于CO2的释放量,则只进行无氧呼吸。 4.如果一瓶酵母菌有的进行有氧呼吸有的进行无氧呼吸,已知O2的消耗量等于amol,CO2的产生量是bmol,则呼吸消耗的葡萄糖中有a/6mol用于有氧呼吸,有(b-a)/2mol用于无氧呼吸。 【探究应用】 有一瓶含有酵母菌的葡萄糖培养液,当通入不同浓度的O2时,其产生的酒精和CO2的物质的量如下图所示。 据图中信息推断错误的是( ) A.当氧浓度为a时,酵母菌细胞呼吸各阶段均产生ATP B.当氧浓度为b时,酵母菌同时进行有氧呼吸和无氧呼吸 C.当氧浓度为c时,酵母菌消耗的葡萄糖中仍有2/3用于无氧呼吸 D.当氧气浓度为d时,酵母菌的能量供应全部来源于有氧呼吸 解析 氧气浓度为a时,产生酒精的量与释放二氧化碳的量相等,说明酵母菌只进行无氧呼吸,不进行有氧呼吸,而在无氧呼吸的第二阶段不产生[H]和ATP,A错误;氧气浓度为b时,产生二氧化碳的量多于产生的酒精量,此时酵母菌既进行有氧呼吸,也进行无氧呼吸,B正确;设氧气浓度为c时有氧呼吸消耗的葡萄糖是x,无氧呼吸消耗的葡萄糖为y,由曲线得出关系式: 2y=6和6x+2y=15,解得x=1.5,y=3,所以酒精发酵的葡萄糖占3/(1.5+3)=2/3,C正确;氧气浓度为d时,不产生酒精,说明该点只进行有氧呼吸不进行无氧呼吸,所以酵母菌的能量供应全部来源于有氧呼吸,D正确。 答案 A 1.下列细胞中,其呼吸过程会产生酒精的是( ) A.缺氧条件下的马铃薯块茎细胞 B.剧烈运动时人的骨骼肌细胞 C.酸奶生产中的乳酸菌 D.受涝的植物根细胞 解析 植物根细胞的无氧呼吸产生酒精。 答案 D 2.马铃薯块茎进行无氧呼吸时,只能释放少量能量,其他能量( ) A.储藏在葡萄糖中B.存留于酒精中 C.存留于乳酸中D.以热能形式散失 解析 马铃薯块茎的无氧呼吸产生乳酸而不是酒精,所以没有释放出来的能量储藏在乳酸中。 答案 C 3.植物种子萌发时,如果长时间缺氧,就会引起烂芽,主要是由于( ) A.能量不足B.酒精中毒C.乳酸中毒D.CO2中毒 解析 种子萌发时,如果长时间缺氧,进行无氧呼吸产生乙醇和二氧化碳,不产生乳酸,乙醇含量过多对细胞有毒害作用,引起烂芽。 答案 B 4.下列关于细胞呼吸原理在生活、生产中应用的叙述,错误的是( ) A.适当降低温度和氧浓度,有利于果蔬储藏 B.给含有酵母菌的发酵液连续通气,可以提高产酒量 C.用透气的纱布包扎伤口,可抑制厌氧菌的大量繁殖 D.施肥的同时结合松土,有利于根吸收矿质元素离子 解析 酵母菌在有氧的条件下大量繁殖,无氧的条件下酵母菌进行无氧呼吸产生酒精,酿酒是利用了酵母菌无氧呼吸产生酒精的作用,所以不能向发酵罐内连续通气,B错误。 答案 B
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