2024-2025學年高中生物第3單元第2章第4節(jié)從化學能到生物能教案中圖版必修1

PAGEPAGE13第四節(jié)從化學能到生物能1.駕馭有氧呼吸和無氧呼吸的過程。(重點)2.嘗摸索究酵母菌細胞呼吸的方式。(重難點)3.理解影響細胞呼吸的因素及在實踐中的應用。(重難點)酵母菌細胞呼吸的方式(實驗)1.試驗原理酵母菌是兼性厭氧型生物，在有氧和無氧的條件下均能正常生存。2.試驗步驟(1)活動程序：組別步驟ABC①1L0.1g/mL煮沸后冷卻的葡萄糖溶液1L0.1g/mL煮沸后冷卻的葡萄糖溶液1L0.1g/mL煮沸后冷卻的葡萄糖溶液②適量酵母培育液等量酵母培育液不加③液體石蠟不加不加④3個瓶中分別放入溫度計，用棉團塞上瓶口⑤24h后視察并記錄3個保溫瓶中溫度數(shù)據(jù)(2)結(jié)果分析及結(jié)論預料：eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(溫度凹凸比較：B＞A＞C,結(jié)論：B瓶中酵母菌主要進行有氧呼吸，,A瓶中進行無氧呼吸))eq\a\vs4\al([合作探討])探討eq\a\vs4\al(1)：該試驗的自變量和因變量分別是什么？提示：自變量是有氧和無氧；因變量是溫度的改變。探討eq\a\vs4\al(2)：C組起什么作用？提示：比照作用。eq\a\vs4\al([思維升華])留意事項1.酵母菌必需是簇新的，否則在試驗過程中可能因酵母菌存放時間過長而死亡導致試驗結(jié)果不明顯。2.葡萄糖溶液要煮沸運用，目的是除去葡萄糖溶液中的氧氣和殺死葡萄糖溶液中的微生物。3.配制酵母菌培育液時，必需將煮沸的葡萄糖溶液冷卻到常溫，才可加入簇新食用酵母菌。1.某愛好小組在室溫下進行了酵母菌無氧呼吸的探究試驗(如圖)。下列分析錯誤的是()【導學號：60150190】A.滴管中冒出氣泡是反應產(chǎn)生CO2的結(jié)果B.試管中加水的主要目的是制造無氧環(huán)境C.若試管中的水換成冷水，氣泡釋放速率下降D.試驗結(jié)束后，試管內(nèi)溶液溫度不變【解析】依據(jù)題中供應的信息分析，酵母菌無氧呼吸的產(chǎn)物為酒精和CO2；無氧呼吸在有氧條件下會受抑制，因此加入適量的水可以營造一個缺氧的環(huán)境；冷水中，酶的活性會降低，無氧呼吸速率減小，因此釋放氣泡速率下降；酵母菌無氧呼吸產(chǎn)生熱能，故試管內(nèi)溶液溫度上升，故D錯誤?！敬鸢浮緿2.如圖表示的是測定保溫桶內(nèi)溫度改變的試驗裝置。某探討小組以該裝置探究酵母菌在不同條件下呼吸作用的狀況。材料用具：保溫桶(500mL)、溫度計、活性干酵母、質(zhì)量濃度為0.1g/mL的葡萄糖溶液、棉花、石蠟油。試驗假設：酵母菌在有氧條件下呼吸作用比無氧條件下呼吸作用放出熱量更多。(1)取A、B兩裝置設計試驗如下，請補充下表中內(nèi)容：裝置方法步驟一方法步驟二方法步驟三A加入240mL的葡萄糖溶液加入10g活性干酵母①B加入240mL煮沸后冷卻的葡萄糖溶液②加入石蠟油，鋪滿液面(2)B裝置葡萄糖溶液煮沸的主要目的是，這是限制試驗的變量。(3)要測定B裝置因呼吸作用引起的溫度改變量，還須要增加一個裝置C。請寫出裝置C的試驗步驟：裝置方法步驟一方法步驟二方法步驟三C③④加入石蠟油，鋪滿液面(4)試驗預期：在相宜條件下試驗，30分鐘后記錄試驗結(jié)果，若裝置A、B、C溫度大小關系是：(用“<、＝、>”表示)，則假設成立?！窘馕觥緼、B兩個試驗裝置作比照，A為有氧條件下的，B為無氧條件下的(步驟三加入石蠟油，隔絕氧氣)。B裝置煮沸的目的仍舊是去除氧氣，和步驟三目的一樣。兩裝置步驟二加入的都應當一樣，都是10g活性干酵母，體現(xiàn)了單一變量的試驗原則。裝置C是和B作比照的，用來解除其他因素造成的溫度改變，因此，除了步驟二不加入活性干酵母外，其他條件應當和B一樣。裝置A、B、C溫度大小應當和三個裝置呼吸類型有關，A項中酵母菌進行了有氧呼吸釋放大量能量，溫度會最高，C裝置沒有酵母菌，沒有細胞呼吸，溫度最低，B裝置中酵母菌進行了無氧呼吸，釋放的能量比A少?！敬鸢浮?1)①不加入石蠟油②加入10g活性干酵母(2)去除氧氣自(3)③加入240mL煮沸后冷卻的葡萄糖溶液④不加入活性干酵母(4)A>B>C線粒體與細胞呼吸的過程1.細胞呼吸的類型細胞呼吸是細胞內(nèi)的有機物經(jīng)過一系列的氧化分解，釋放能量的過程，是生物體獲得能量的主要代謝途徑。(1)有氧呼吸有氧呼吸指細胞在氧的參加下，通過酶的催化作用，把糖類等有機物質(zhì)徹底氧化分解，產(chǎn)生二氧化碳和水，同時釋放大量能量的過程。有氧呼吸最常利用的物質(zhì)是葡萄糖。(2)無氧呼吸無氧呼吸指細胞在無氧的條件下，通過酶的催化作用，把糖類等有機物不徹底氧化分解，產(chǎn)生少量能量的過程。2.有氧呼吸(1)概念eq\a\vs4\al(有氧,呼吸)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(物質(zhì),改變)\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(反應物：葡萄糖等有機物,產(chǎn)物：二氧化碳和水)),條件：有氧參加及多種酶催化,能量改變：釋放能量并生成大量能量))(2)主要場所——線粒體①寫出字母代表的結(jié)構名稱a.外膜；b.內(nèi)膜形成的嵴；c.線粒體基質(zhì)。②與有氧呼吸有關的酶分布在：bc。③線粒體的分布：集中在代謝旺盛的部位。(3)過程(4)寫出總反應式C6H12O6＋6O2＋6H2Oeq\o(→,\s\up14(酶))6CO2＋12H2O＋能量。3.無氧呼吸——兩種方式類型項目酒精發(fā)酵乳酸發(fā)酵場所細胞質(zhì)基質(zhì)過程第一階段葡萄糖eq\o(→,\s\up14(酶))＋丙酮酸＋少量能量其次階段丙酮酸＋eq\o(→,\s\up14(酶))酒精＋CO2丙酮酸＋eq\o(→,\s\up14(酶))乳酸化學反應式C6H12O6eq\o(→,\s\up14(酶))2C2H5OH＋2CO2＋能量C6H12O6eq\o(→,\s\up14(酶))2C3H6O3＋能量eq\a\vs4\al([合作探討])探討eq\a\vs4\al(1)：試從元素角度分析有氧呼吸過程中各物質(zhì)的來源、去向，寫出反應式并用箭頭進行標注。提示：探討eq\a\vs4\al(2)：分析糖類(葡萄糖)為什么必需分解成丙酮酸后才能進行有氧呼吸的其次、三階段？提示：因為線粒體膜上不含有運輸葡萄糖的載體蛋白，葡萄糖不能進入線粒體(或線粒體內(nèi)沒有催化葡萄糖分解的酶)。探討eq\a\vs4\al(3)：細胞呼吸過程中能量發(fā)生了怎樣的改變？提示：細胞呼吸過程中儲存在有機物中的穩(wěn)定化學能，轉(zhuǎn)變成儲存在ATP的高能磷酸鍵中活躍化學能和熱能。探討eq\a\vs4\al(4)：在通風條件不好的環(huán)境中貯存的蘋果會有酒味散發(fā)，而馬鈴薯貯存久了卻不會有酒味產(chǎn)生，請分析其中的緣由？提示：蘋果無氧呼吸的產(chǎn)物是酒精和CO2，馬鈴薯無氧呼吸的產(chǎn)物是乳酸。探討eq\a\vs4\al(5)：全部生物無氧呼吸的產(chǎn)物相同嗎？說明理由。提示：不同。因為不同生物細胞所具有的酶不同，導致反應途徑不同，產(chǎn)物也不同。探討eq\a\vs4\al(6)：無氧呼吸為什么產(chǎn)生的能量是少量的？提示：因為無氧呼吸生成的乳酸或酒精中儲存大部分能量。eq\a\vs4\al([思維升華])1.有氧呼吸和無氧呼吸的過程(如圖)其中①、④為無氧呼吸的第一、二階段；①、②、③分別為有氧呼吸的第一、二、三階段。2.有氧呼吸過程中各元素的來源和去路(1)CO2是在其次階段產(chǎn)生的，是由丙酮酸和水反應生成的，場所是線粒體基質(zhì)。(2)O2參加了第三階段，和O2結(jié)合生成水，所以細胞呼吸產(chǎn)生的水中的氧來自于O2，場所是線粒體內(nèi)膜。(3)有氧呼吸過程中的反應物和生成物中都有水，反應物中的水用于其次階段和丙酮酸反應，生成物中的水是有氧呼吸第三階段和O2結(jié)合生成的。3.有氧呼吸和無氧呼吸的比較項目有氧呼吸無氧呼吸不同點條件需氧不需氧場所細胞質(zhì)基質(zhì)(第一階段)、線粒體（其次、三階段)細胞質(zhì)基質(zhì)分解程度葡萄糖被徹底分解葡萄糖分解不徹底產(chǎn)物CO2、H2O乳酸或酒精和CO2能量釋放大量能量少量能量相同點反應條件需酶和相宜溫度本質(zhì)氧化分解有機物，釋放能量，生成ATP過程第一階段從葡萄糖到丙酮酸完全相同意義為生物體的各項生命活動供應能量1.如圖表示呼吸作用過程中葡萄糖分解的兩個途徑。酶1、酶2和酶3依次分別存在于（)【導學號：60150191】A.線粒體、線粒體和細胞質(zhì)基質(zhì)B.線粒體、細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體C.細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和細胞質(zhì)基質(zhì)D.細胞質(zhì)基質(zhì)、細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體【解析】圖中酶1參加催化葡萄糖分解生成丙酮酸，為無氧呼吸和有氧呼吸的第一階段，是在細胞質(zhì)基質(zhì)中進行的；酶2參加的是有氧呼吸的其次、三階段，它是在線粒體中進行的；酶3參加的是無氧呼吸的其次階段，它是在細胞質(zhì)基質(zhì)中進行的?！敬鸢浮緾2.下圖為酵母菌細胞有氧呼吸的部分示意圖，下列有關敘述正確的是（)【導學號：60150192】葡萄糖eq\o(→,\s\up14(①))丙酮酸eq\o(→,\s\up14(②))二氧化碳A.①過程進行的場所在線粒體B.②過程的產(chǎn)物除了二氧化碳，還有H2OC.①、②過程肯定都有能量釋放D.與②相比，①過程產(chǎn)生的較多【解析】①過程的場所是細胞質(zhì)基質(zhì)；②過程消耗H2O，不產(chǎn)生水；②過程比①過程產(chǎn)生的多?！敬鸢浮緾3.將酵母菌研磨成勻漿，離心后得上清液（細胞質(zhì)基質(zhì))和沉淀物（含線粒體)，把等量的上清液、沉淀物和未曾離心的勻漿分別放入甲、乙、丙三個試管中，各加入等量葡萄糖溶液，然后置于隔絕空氣的條件下。下列敘述正確的是（)A.甲試管中最終產(chǎn)物為CO2和H2OB.乙試管中不發(fā)生反應C.丙試管中有大量的ATP產(chǎn)生D.丙試管中無CO2產(chǎn)生【解析】依據(jù)題目中對酵母菌的處理，甲試管中裝入的是細胞質(zhì)基質(zhì)，乙試管中裝入的是線粒體，丙試管中裝入的是未曾離心的酵母菌勻漿。三只試管中都裝入葡萄糖，在無氧條件下，甲試管能夠完成無氧呼吸的整個過程，產(chǎn)生酒精和CO2，釋放出少量的能量；乙試管不發(fā)生反應；丙試管中能夠完成完全的無氧呼吸過程?！敬鸢浮緽影響細胞呼吸的因素及應用eq\a\vs4\al([合作探討])探討eq\a\vs4\al(1)：請從無機鹽離子的汲取方面分析，為什么農(nóng)作物要剛好松土？稻田長期不排水幼根為什么會變黑、腐爛？提示：①松土可增大土壤透氣量，促進根有氧呼吸，為汲取無機鹽離子供應能量。②水淹會使植物根部細胞進行無氧呼吸，產(chǎn)生的酒精會毒害細胞。探討eq\a\vs4\al(2)：種子、水果和蔬菜在儲存時仍進行細胞呼吸。從影響細胞呼吸的因素方面考慮，應如何保存種子、水果和蔬菜？提示：種子：低溫、低氧、干燥保存。水果和蔬菜：零上低溫、低氧、肯定濕度條件下保存。探討eq\a\vs4\al(3)：為什么水果、地瓜在密封的地窖中貯存很長時間而不變質(zhì)？剛打開的密封的地窖不能進，這是為什么？提示：密封的地窖氧氣被消耗，CO2濃度很高，高濃度的CO2抑制了水果、地瓜的細胞呼吸。剛打開的地窖由于缺少O2不能進。eq\a\vs4\al([思維升華])影響細胞呼吸的主要外界因素及應用1.溫度（1)影響（如圖)：細胞呼吸是一系列酶促反應，溫度通過影響酶的活性而影響細胞呼吸速率。細胞呼吸的最適溫度一般在25～35℃之間。（2)應用eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(①低溫儲存食品,②大棚栽培在夜間和陰天適當降溫,③溫水和面發(fā)得快))2.氧氣（1)影響（如圖)：O2是有氧呼吸所必需的，且O2對無氧呼吸過程有抑制作用。①O2濃度＝0時，只進行無氧呼吸。②0<O2濃度<10%時，同時進行有氧呼吸和無氧呼吸。③O2濃度≥10%時，只進行有氧呼吸。④O2濃度＝5%時，有機物消耗最少。（2)應用eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(①中耕松土促進植物根部有氧呼吸,②無氧發(fā)酵過程須要嚴格限制無氧環(huán)境,③低氧倉儲糧食、水果和蔬菜))3.水分（1)影響eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(①水作為有氧呼吸的反應物可干脆參加反應,②水作為生物化學反應的介質(zhì)影響反應的進行,③在肯定范圍內(nèi)，細胞呼吸速率隨含水量的,增加而加快，隨含水量的削減而減慢))（2)應用eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(①糧食在入倉前要進行晾曬處理,②干種子萌發(fā)前進行浸泡處理))4.CO2（1)影響：CO2是細胞呼吸的最終產(chǎn)物，積累過多會抑制細胞呼吸的進行。如圖：（2)應用：在蔬菜、水果保鮮中，增加CO2濃度（或充入N2)可抑制細胞呼吸，削減有機物的消耗。1.如圖表示光照、貯藏溫度對番茄果實呼吸強度改變的影響。下列有關敘述中不正確的是（)A.番茄果實細胞產(chǎn)生CO2的場所是線粒體和細胞質(zhì)基質(zhì)B.光照對番茄果實呼吸的抑制作用8℃時比15℃時更強C.低溫、黑暗條件下更有利于貯存番茄果實D.貯藏溫度下降時果實呼吸減弱，可能與細胞內(nèi)酶活性降低有關【解析】番茄果實細胞進行有氧呼吸和無氧呼吸均可產(chǎn)生CO2，場所分別是線粒體和細胞質(zhì)基質(zhì)，A項說法正確。由題圖可以看出B項說法正確。由圖可知，低溫、光照條件下更有利于番茄果實的貯存，C項說法錯誤。溫度降低，呼吸酶的活性降低，細胞呼吸減弱，D項說法正確?！敬鸢浮緾2.下圖表示大氣中O2濃度對植物組織內(nèi)CO2產(chǎn)生的影響，試據(jù)圖回答：【導學號：60150193】（1)A點表示植物組織釋放的CO2較多，這些CO2是的產(chǎn)物。（2)由A到B，CO2的釋放量急劇削減，其緣由是。（3)由B到C，CO2的釋放量又不斷增加，其主要緣由是。（4)為了有利于貯存蔬菜和水果，貯存室內(nèi)的氧氣應調(diào)整到圖中的哪一點所對應的濃度？。實行這一措施的理由是?！窘馕觥恐参锝M織內(nèi)的CO2是細胞呼吸的產(chǎn)物，在不同的環(huán)境中，植物細胞呼吸的主要方式會發(fā)生改變。在O2濃度較低的環(huán)境中（如A點)植物細胞主要進行無氧呼吸，在酶的作用下，將葡萄糖分解成不徹底產(chǎn)物酒精的同時產(chǎn)生少量CO2。隨著O2濃度的增加，無氧呼吸受到抑制，而有氧呼吸仍很弱（如B點)。此時通過無氧呼吸產(chǎn)生的CO2會急劇削減。在肯定濃度范圍內(nèi)，隨著O2濃度的接著上升（如B→C)，植物的細胞呼吸為有氧呼吸，且呼吸速率漸漸加快，在此過程中不斷將葡萄糖等有機物進行徹底氧化分解，產(chǎn)生大量CO2。【答案】（1)無氧呼吸（2)O2濃度增加，無氧呼吸受到抑制（3)O2濃度增加，有氧呼吸加強，釋放的CO2量增多（4)B點有氧呼吸特別微弱，同時又抑制無氧呼吸，蔬菜水果內(nèi)有機物消耗最慢1.下圖表示細胞內(nèi)葡萄糖分解的反應式。C6H12O6（葡萄糖)eq\o(→,\s\up14(酶),\s\do15())eq\o(\a\al(2CH3COCOOH,（丙酮酸）))＋4＋能量下列關于該過程的說法正確的是（)A.只發(fā)生在細胞有氧時B.只發(fā)生在細胞缺氧時C.只發(fā)生在線粒體內(nèi) D.只發(fā)生在細胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)【解析】圖中表示的細胞內(nèi)葡萄糖分解的反應式為呼吸作用的第一階段，無論有氧呼吸還是無氧呼吸，都是在細胞質(zhì)基質(zhì)中進行?！敬鸢浮緿2.下列細胞中，其無氧呼吸過程會以乳酸為主要產(chǎn)物的是（)【導學號：60150194】A.密閉塑料袋中蘋果的細胞B.用于制作酒精的酵母菌C.猛烈奔跑時的馬骨骼肌細胞D.澆水過多的青菜根部細胞【解析】蘋果無氧呼吸產(chǎn)物是酒精和二氧化碳，A錯誤。酵母菌無氧呼吸產(chǎn)物是酒精和二氧化碳，B錯誤。動物細胞無氧呼吸產(chǎn)物是乳酸，C正確。澆水過多的青菜根部細胞無氧呼吸產(chǎn)物主要是酒精和二氧化碳，D錯誤?！敬鸢浮緾3.雨水過多時，農(nóng)作物發(fā)生爛根現(xiàn)象的緣由是（)A.土壤中有毒物質(zhì)溶解到水中，使根遭到毒害B.土壤中水分足夠，微生物繁殖而引起爛根C.土壤中缺乏氧氣，根進行無氧呼吸產(chǎn)生酒精，對根細胞有毒害作用D.土壤因水澇溫度低，使根受到低溫損害【解析】土壤長期被水淹，導致土壤中缺少氧氣，根