教育资料第5章 第3节 第1课时 细胞呼吸的方式和有氧呼吸的过程学习专用.docx
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教育资料第5章第3节第1课时细胞呼吸的方式和有氧呼吸的过程学习专用
第3节 ATP的主要来源——细胞呼吸
第1课时 细胞呼吸的方式和有氧呼吸的过程
[学习目标] 1.理解细胞呼吸的概念。
2.探究酵母菌细胞呼吸的方式,学会控制和检测实验变量。
3.概述有氧呼吸的三个阶段,在此基础上概括有氧呼吸的概念。
一、细胞呼吸的概念和方式
1.细胞呼吸的概念
(1)发生场所:
生活状态的细胞内。
(2)分解底物:
生物体内的有机物。
(3)呼吸产物:
CO2或其他产物(因呼吸类型而异)。
(4)反应类型:
氧化分解。
(5)能量变化:
有机物中化学能释放,生成ATP。
2.探究酵母菌细胞呼吸的方式
(1)实验原理
①酵母菌是一种单细胞真菌,在有氧和无氧的条件下都能生存,属于兼性厌氧菌。
②CO2和酒精的检测
检测产物
所用试剂
现象
二氧化碳
澄清的石灰水
变混浊
溴麝香草酚蓝水溶液
由蓝变绿再变黄
酒精
酸性重铬酸钾溶液
橙色变成灰绿色
(2)探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置
(3)实验步骤
(4)实验结论:
酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸,产生大量的CO2和水,在无氧条件下进行无氧呼吸,无氧呼吸的产物有酒精,同时也产生少量的CO2。
归纳总结
(1)实验变量的分析
探究课题
有氧呼吸
无氧呼吸
变量控制
通入空气、保证O2的充分供应
先将锥形瓶内的O2消耗完,再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶
无关变量控制
空气先通入NaOH溶液中,除去CO2
排除有氧呼吸的干扰
自变量
O2的有无
因变量
酶母菌的呼吸产物,即产生CO2的多少、酒精的有无
无关变量
温度、营养物质的浓度和总量等
(2)对比实验和对照实验
对比实验是指设置两个或两个以上的实验组,通过对结果的比较分析,来探究某种因素与实验对象的关系,这样的实验叫做对比实验。
对比实验不设对照组,均为实验组(或互为实验组和对照组),是对照实验的一种特殊形式,即相当于“相互对照实验”。
例1
下列关于细胞呼吸的叙述,错误的是( )
A.细胞呼吸必须在酶的催化下进行
B.细胞呼吸包括有氧呼吸和无氧呼吸
C.细胞呼吸实际上是在细胞内进行有机物分解,释放能量的过程
D.细胞呼吸实际上就是细胞与环境间的气体交换
答案 D
解析 细胞呼吸必须在酶的催化作用下进行,包括有氧呼吸和无氧呼吸两种类型;细胞呼吸是细胞内有机物的氧化分解,释放能量的过程,而不是细胞与环境间的气体交换。
例2
下图是探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置,以下说法中正确的是( )
A.两个装置均需要在黑暗条件下进行
B.装置乙在Ⅱ处可检测到有酒精生成
C.装置乙是对照组,装置甲是实验组
D.装置甲中NaOH的作用是吸收Ⅰ处的CO2
答案 B
解析 两个装置均不需要在黑暗条件下进行;Ⅱ处酵母菌产生酒精;此实验是对比实验,没有对照组,都是实验组;装置甲中NaOH溶液的作用是吸收空气中的CO2。
二、线粒体与有氧呼吸
1.线粒体的结构
线粒体具有双层膜,[3]内膜向内腔折叠形成[2]嵴,大大增加了内膜的表面积,嵴的周围充满了液态的[4]基质。
线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。
2.有氧呼吸的过程
阶段
场所
物质变化
放能多少
第一阶段
细胞质基质
葡萄糖
2丙酮酸+4[H]
少量
第二阶段
线粒体基质
2丙酮酸+6H2O
6CO2+20[H]
少量
第三阶段
线粒体内膜
24[H]+6O2
12H2O
大量
3.总反应式及氧元素去向
4.有氧呼吸的概念
是指细胞在氧的参与下,通过多种酶的催化作用,把葡萄糖等有机物彻底氧化分解,产生二氧化碳和水,释放能量,生成大量ATP的过程。
例3
如图所示为某绿色植物细胞内部分物质的代谢过程,下列相关叙述中正确的是( )
A.图解中的①②两种物质依次是H2O和O2
B.图解中
(一)、
(二)两阶段产生[H]的场所都是线粒体
C.图解中(三)阶段产生的H2O中的氢最终都来自葡萄糖
D.1分子丙酮酸在
(二)、(三)阶段产生的能量一样多
答案 A
解析 从题图所示的过程及参与的物质分析可知,该过程表示的是细胞的有氧呼吸过程。
(一)表示有氧呼吸的第一阶段,在细胞质基质中完成,在酶的作用下,葡萄糖分解成丙酮酸和少量[H],释放少量能量。
(二)表示有氧呼吸的第二阶段,在线粒体基质中丙酮酸和H2O(即图中①)彻底分解成CO2和[H],释放少量能量。
(三)表示有氧呼吸的第三阶段,前两个阶段产生的[H]与O2(即图中②)结合生成H2O,释放大量能量。
例4
用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子,18O转移的途径是( )
A.葡萄糖→丙酮酸→水
B.葡萄糖→丙酮酸→氧
C.葡萄糖→氧→水
D.葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳
答案 D
解析 有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H],葡萄糖中的18O转移到丙酮酸中;第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H],则18O转移到二氧化碳中。
思维启迪
有氧呼吸过程中物质和能量的变化
(1)各反应物参与的阶段:
葡萄糖在第一个阶段参与,H2O在第二个阶段参与,O2在第三个阶段参与。
(2)各生成物产生的阶段:
[H]在第一个阶段和第二个阶段产生,CO2在第二个阶段产生,H2O在第三个阶段产生。
(3)能量变化的特点:
三个阶段都产生能量,但大量的能量在第三个阶段产生。
1.下列叙述,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)只检测有无CO2产生即可确定酵母菌的呼吸方式( )
(2)根据石灰水变混浊的程度可以确定CO2产生的量的多少( )
(3)酒精在中性或酸性条件下与重铬酸钾溶液反应产生灰绿色( )
(4)有氧呼吸全部在线粒体中进行( )
(5)有氧呼吸的三个阶段均可产生ATP,但第三阶段产生的最多( )
(6)氧气作为反应物在有氧呼吸的第二、三阶段参与( )
(7)有氧呼吸的第三阶段既消耗水又产生水( )
答案
(1)×
(2)√ (3)× (4)× (5)√ (6)× (7)×
2.近几年,几起严重的醉驾事故引起了社会的广泛关注。
交警为检测司机是否存在酒后驾驶的违章行为,检测司机呼出的气体的试剂是( )
A.溴麝香草酚蓝水溶液
B.斐林试剂
C.重铬酸钾的浓硫酸溶液
D.澄清的石灰水
答案 C
解析 橙色的重铬酸钾溶液,在酸性条件下与酒精反应呈现灰绿色,利用此原理可检测酒精的存在。
3.利用如图所示装置探究酵母菌的无氧呼吸,正确的操作方法是( )
A.A瓶先敞口培养一段时间后,再连通B瓶
B.A瓶密封后,应该立即连通B瓶
C.A瓶密封后,培养一段时间,再连通B瓶
D.实验结束后,在B瓶中加入重铬酸钾检验酒精
答案 C
解析 探究酵母菌无氧呼吸需要设置无氧条件,同时检测无氧呼吸的产物CO2和酒精,因此装置中要将A锥形瓶密封一段时间,让酵母菌将瓶中的氧气消耗干净后再连通B瓶,保证澄清石灰水变混浊是由酵母菌在无氧条件下产生CO2造成的,无氧呼吸产生的酒精存在于A瓶中。
4.(2019·雅安高一检测)在有氧呼吸的反应阶段中,下列不在线粒体中进行的只有( )
A.[H]经过一系列的化学反应与氧结合生成水
B.C6H12O6分解为丙酮酸和[H]
C.丙酮酸分解为CO2和[H]
D.ADP与磷酸反应生成ATP
答案 B
解析 有氧呼吸的第一阶段是将葡萄糖分解为丙酮酸和[H],该过程是在细胞质基质中进行的。
5.如图表示线粒体的亚显微结构示意图。
请据图分析回答下列问题:
(1)线粒体由[7]________和[ ]________包被形成。
其中后者向内腔折叠形成[ ]________,从而扩大了________的附着面积。
(2)线粒体是________________的主要场所,其中有关的酶分布在[6]________和[1]________中。
(3)线粒体广泛存在于______________细胞中。
从数量来看,____________的细胞中往往含量较多;从分布来看,细胞内部____________的部位往往分布的较多。
(4)不是所有的细胞都具有线粒体。
在下列细胞中,没有线粒体的是________,能够进行有氧呼吸的是________。
A.乳酸菌B.念珠藻
C.衣藻D.变形虫
E.蛔虫F.人的成熟红细胞
答案
(1)外膜 6 内膜 2 嵴 酶
(2)有氧呼吸 内膜 基质 (3)动、植物 新陈代谢旺盛 新陈代谢旺盛 (4)ABEF BCD
[对点训练]
题组一 探究酵母菌细胞呼吸的方式
1.细胞呼吸的实质是( )
A.分解有机物,储存能量
B.合成有机物,储存能量
C.分解有机物,释放能量
D.合成有机物,释放能量
答案 C
解析 细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解,生成二氧化碳或其他产物,释放出能量并生成ATP的过程。
2.在检验酵母菌细胞呼吸产物时,常用到一些特殊的颜色反应,下列描述不正确的是( )
A.CO2可使澄清的石灰水变混浊
B.CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄
C.乙醇在碱性条件下能与灰绿色的重铬酸钾溶液反应变成橙色
D.乙醇在酸性条件下能与橙色的重铬酸钾溶液反应变成灰绿色
答案 C
解析 CO2能使澄清的石灰水变混浊,或使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄;乙醇在酸性条件下(浓硫酸)能与橙色的重铬酸钾溶液反应变成灰绿色。
3.在探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中,质量分数为10%的NaOH溶液的作用是( )
A.吸收空气中的O2
B.吸收空气中的CO2
C.检测酒精的产生
D.检验CO2的产生
答案 B
4.下图为“探究酵母菌的呼吸方式”的实验装置,有关叙述正确的是( )
A.该实验需设置有氧和无氧两种条件的对比实验,其中乙组作为对照组
B.若向B瓶和D瓶中加入酸性重铬酸钾溶液,则D瓶内的溶液会变黄
C.可根据溴麝香草酚蓝水溶液变黄的时间长短,来检测CO2的产生速率
D.若C瓶和E瓶中溶液都变混浊,不能据此判断酵母菌的呼吸方式
答案 C
解析 D瓶酵母菌进行无氧呼吸,生成酒精,在酸性条件下重铬酸钾溶液与酒精反应变成灰绿色,而B瓶酵母菌进行有氧呼吸,不生成酒精,加入酸性重铬酸钾溶液无灰绿色出现。
B瓶酵母菌进行有氧呼吸,产生二氧化碳速率较快,溴麝香草酚蓝水溶液变黄的时间较短,石灰水变混浊较快(混浊量较大);D瓶酵母菌进行无氧呼吸,产生二氧化碳速率较慢,溴麝香草酚蓝水溶液变黄的时间较长,石灰水变混浊较慢(混浊量较小)。
5.如图是探究酵母菌呼吸类型的装置,如果装置一中红色液滴向左移,装置二中红色液滴向右移,证明酵母菌( )
A.只进行有氧呼吸
B.只进行无氧呼吸
C.可能死亡
D.既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸
答案 D
解析 装置一中NaOH溶液可以吸收装置内的CO2,则装置内气体变化只是由O2体积变化引起的;装置二中蒸馏水对气体变化没有影响,则装置内气体变化是由O2、CO2体积变化共同引起的。
只进行有氧呼吸时,放出CO2体积等于消耗O2体积,则装置一中液滴左移,装置二中液滴不移,A项错误;只进行无氧呼吸时,不消耗O2、放出CO2,则装置一中液滴不移动,装置二中液滴右移,B项错误;若酵母菌死亡,则装置一和装置二中的液滴均不移动,C项错误;有氧呼吸和无氧呼吸同时存在时,消耗O2、放出CO2,但是放出CO2体积大于消耗O2体积,则装置一中液滴左移,装置二中液滴右移,D项正确。
6.(2019·杭州二中月考)某同学在研究马铃薯块茎无氧呼吸产物时,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,安装成如图装置。
下列说法不正确的是( )
A.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
答案 B
解析 根据实验目的“研究马铃薯块茎无氧呼吸产物”可知,应对其创设无氧环境,故充入N2的目的是制造无氧环境;溴麝香草酚蓝水溶液是用来鉴别CO2的,不变色说明没有CO2生成,则说明马铃薯块茎细胞进行的是乳酸发酵而不是会产生CO2的酒精发酵过程;为防止马铃薯块茎上杂菌细胞呼吸对实验造成干扰,实验前需对其消毒;检验CO2也可用澄清石灰水。
昙花教学实录题组二 有氧呼吸过程
7.如图为有氧呼吸的主要场所线粒体的结构示意图,有氧呼吸过程中CO2产生和水消耗的场所分别是( )
A.①②B.②②
教师教育理念一句话C.②③D.③③
答案 D
数学文化答案解析 在有氧呼吸过程中,CO2产生和水消耗均发生在第二阶段,第二阶段的场所为线粒体基质,即图中③所示。
智能文明答案8.向正在进行有氧呼吸的细胞悬液中加入甲、乙、丙、丁四种抑制剂,下列说法正确的是( )
A.若甲能抑制丙酮酸分解,则会使丙酮酸的消耗增加
新初一语文B.若乙能抑制葡萄糖分解,则会使丙酮酸增加
教育调查报告小学C.若丙能抑制ATP的形成,则会使ADP的消耗增加
D.若丁能抑制[H]被氧化成水,则会使O2的消耗减少
梦想的力量教学反思答案 D
9.有氧呼吸过程中,产生[H]较多和产生ATP最多的阶段分别是( )
植物细胞教学设计第二课时①第一阶段 ②第二阶段 ③第三阶段
A.①②B.②③
C.①③D.③③
答案 B
李笑来学习这里解析 有氧呼吸第一阶段仅产生少量的[H]和少量的ATP,第二阶段产生较多的[H]和少量的ATP,第三阶段消耗[H],产生大量ATP。
梦想的力量教学反思10.有氧呼吸全过程中的物质变化可分为三个阶段:
①C6H12O6→丙酮酸+[H];②丙酮酸+H2O→CO2+[H];③[H]+O2→H2O。
下列与此相关的叙述中,正确的是( )
A.第③阶段反应极易进行,无需酶的催化
B.第②阶段无ATP生成,第③阶段形成较多的ATP
C.第②③阶段的进行,需在有氧条件下
D.第①阶段也在线粒体中进行
答案 C
解析 有氧呼吸的三个阶段都需要酶的催化,都有ATP的产生;产生ATP最多的是第③阶段;有氧呼吸第②、③阶段需在有氧条件下进行,因为丙酮酸需在有氧条件下进入线粒体;第①阶段在细胞质基质中进行。
11.如图表示有氧呼吸过程,下列有关说法正确的是( )
A.①②④中数值最大的是①
B.③代表的是O2
C.有氧呼吸三个阶段所需的酶相同
D.⑤参与的过程发生在线粒体内膜上
答案 D
解析 分析题图可知:
①②④分别代表有氧呼吸第一、二和三阶段所释放的能量,其中第三个阶段所释放的能量④的数值最大;有氧呼吸第一阶段发生在细胞质基质中,第二和第三阶段分别发生在线粒体的基质中和内膜上,三个阶段发生的场所不同,所需的酶不同;③代表参与第二阶段反应的原料H2O,不是O2,⑤代表的O2,参与的过程是有氧呼吸的第三阶段,发生在线粒体内膜上。
12.如图表示细胞呼吸的过程,其中1~3代表有关生理过程发生的场所,甲、乙代表有关物质。
下列相关叙述正确的是( )
A.1和3都具有双层生物膜
B.1和2所含酶的种类不同
C.2和3都能产生大量ATP
D.甲、乙分别代表[H]、丙酮酸
答案 B
解析 分析有氧呼吸过程可知,在细胞质基质中完成有氧呼吸第一阶段,将葡萄糖分解为丙酮酸、[H],并产生少量ATP,所以1为细胞质基质,甲为丙酮酸;在线粒体基质中完成有氧呼吸第二阶段,将丙酮酸和水分解为CO2、[H],并产生少量ATP,所以2为线粒体基质,乙为[H];在线粒体内膜上完成有氧呼吸第三阶段,[H]与O2反应生成H2O,同时产生大量ATP,所以3为线粒体内膜。
1代表的细胞质基质无生物膜,A项错误;细胞质基质和线粒体基质中所含酶的种类不同,进行的化学反应也不同,B项正确;2代表线粒体基质,其内进行有氧呼吸的第二阶段,不能产生大量ATP,C项错误;据上述分析可知甲为丙酮酸,乙为[H],D项错误。
[综合强化]
13.如图是有氧呼吸过程的图解,请据图回答
(1)~(4)题:
(1)有氧呼吸的总反应式为______________________________________________。
(2)有氧呼吸的过程十分复杂,可以分为________个阶段,其中[H]和氧气结合的是第________阶段。
(3)在有氧呼吸过程中,释放出大量能量的是第________阶段,反应的场所是____________。
(4)图中②③分别是________、________。
答案
(1)C6H12O6+6H2O+6O2
6CO2+12H2O+能量
(2)三 三 (3)三 线粒体内膜 (4)H2O CO2
14.下图是测定植物细胞呼吸的装置。
请据图回答问题:
(1)A瓶内NaOH的作用是________________________________________________________;
B瓶内石灰水的作用是___________________________________________________________;
D瓶内石灰水的作用是__________________________________________________________。
(2)为什么要用不透光的玻璃罩来罩住植物?
_______________________________________。
(3)如果将植物换成萌发的种子,实验结果怎样?
____________________________________。
答案
(1)吸收空气中的CO2 检验CO2是否被完全吸收 检验细胞呼吸是否产生CO2
(2)防止植物进行光合作用干扰实验结果 (3)实验效果与绿色植物相同
15.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探究酵母菌在不同条件下细胞呼吸的情况。
材料用具:
保温桶(500mL)、温度计、活性干酵母、质量浓度为0.1g/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细胞呼吸比无氧条件下细胞呼吸放出热量更多。
(1)取A、B两装置设计实验如下,请补充下表中内容:
装置
方法步骤一
方法步骤二
方法步骤三
A
加入240mL的葡萄糖溶液
加入10g活性干酵母
①__________________________________________________________
B
加入240mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液
②____________________________________________________
加入石蜡油,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装置因细胞呼吸引起的温度变化量,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
C
③____________________________________________________
④____________________________________________________
加入石蜡油,铺满液面
(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。
答案
(1)①不加入石蜡油 ②加入10g活性干酵母
(2)去除氧气 自 (3)③加入240mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液 ④不加入活性干酵母(或加入10g死亡的干酵母) (4)A>B>C
解析 A、B两个实验装置作对照,A为有氧条件下的细胞呼吸,B为无氧条件下的(步骤三加入石蜡油,隔绝氧气)细胞呼吸。
B装置中葡萄糖煮沸的目的是去除氧气。
两装置步骤二应相同,都是加入10g活性干酵母,体现了单一变量的实验原则。
C装置是和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相同。
装置A、B、C温度大小应该和三个装置细胞呼吸类型有关,A中酵母菌进行了有氧呼吸释放大量能量,温度会最高,C装置没有酵母菌,没有细胞呼吸,温度最低,B装置中酵母菌进行无厌氧呼吸,释放的能量比A中少。
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