3.2.4 从化学能到生物能 学案（含答案）

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1、第四节第四节 从化学能到生物能从化学能到生物能 目标导航 1.通过实验操作，探究酵母菌呼吸方式。2.结合教材图文，说出线粒体的结构和 功能 3.结合教材图文，概述有氧呼吸和无氧呼吸的过程，比较有氧呼吸和无氧呼吸的异同。 一、细胞呼吸的类型(阅读 P6869) 1细胞呼吸的概念 细胞呼吸是细胞内的有机物经过一系列的氧化分解， 释放能量的过程， 是生物体获得能量的 主要代谢途径。 2细胞呼吸的类型 (1)有氧呼吸： 是指细胞在氧的参与下， 通过酶的催化作用， 把糖类等有机物彻底氧化分解， 产生 CO2和水，同时释放大量能量的过程。 (2)无氧呼吸：是指细胞在无氧的条件下，通过酶的催化作用，把糖类等

2、有机物不彻底氧化 分解，产生少量能量的过程。 3生物的分解代谢类型 (1)需氧型：绝大多数的动物和植物都需要生活在氧充足的环境中。 (2)厌氧型：破伤风杆菌、乳酸菌和动物体内的寄生虫等只有在无氧条件下才能正常生存。 (3)兼性厌氧型：酵母菌在有氧和无氧条件下都能正常生存。 二、细胞呼吸的主要场所线粒体(阅读 P6970) 1形态、结构 (1)形态：电镜下，线粒体绝大多数呈椭球形。 (2)结构 2分布、功能 (1)分布：普遍存在于动植物细胞中，在新陈代谢旺盛的细胞中，线粒体数量较多。 (2)功能：细胞进行有氧呼吸的主要场所。 三、细胞呼吸的过程(阅读 P7072) 1有氧呼吸 (1)反应场所及过

3、程 (2)总反应式 C6H12O66H2O6O2 酶 6CO212H2O能量 (3)能量转化 1mol 葡萄糖彻底氧化分解后， 释放出 2870kJ 的能量， 其中 1_161_kJ 的能量储存在 ATP 中， 其余的能量以热能形式散失。 2无氧呼吸 (1)反应场所：细胞质基质 (2)反应过程 (3)无氧呼吸的两个反应式 C6H12O6 酶 2C2H5OH(酒精)2CO2能量 C6H12O6 酶 2C3H6O3(乳酸)能量 四、细胞呼吸的意义 1使有机物中的能量一部分以热能的形式散失，对于恒温动物来说，这些能量维持了体温 的恒定。 2一部分储存在 ATP 中，用于生物体的生命活动。 判断正误：

4、 (1)细胞呼吸的实质是有机物氧化分解释放能量。( ) (2)细胞呼吸的场所是有线粒体的细胞。( ) (3)线粒体由双层膜围成，内含 DNA 和 RNA。( ) (4)线粒体在不同细胞中的分布不同，在同一个细胞中分布均匀。( ) (5)有氧呼吸的场所是细胞质基质、线粒体、叶绿体。( ) (6)有氧呼吸第一阶段产生大量H，释放少量能量。( ) (7)有氧呼吸第三阶段所需要的酶在线粒体基质。( ) (8)酵母菌无氧呼吸的反应式为 C6H12O6 酶 2C2H5OH(酒精)2CO2能量。( ) (9)乳酸菌无氧呼吸的反应式为 C6H12O6 酶 2C3H6O3(乳酸)能量。( ) (10)无氧呼吸的

5、全过程都在细胞质基质中进行。( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) 一、探究活动探究酵母菌细胞呼吸的方式 1活动原理 酵母菌是兼性厌氧微生物，在有氧和无氧的条件下均能正常生存。 2实验设计思路 该实验的自变量是氧的有无，需设置有氧和无氧两种条件进行探究，为平衡无关变量，还需 设置一组空白对照。 3活动程序 1 保温瓶编号 A B C 2 质量浓度为 0.1g/mL 的葡 萄糖溶液 1L 1L 1L 3 酵母菌培养液 等量 等量 不加 4 石蜡油 注入 不加 不加 5 温度计 插入 插入 插入 6 结果 温度较 高， 有酒 味 温度 最高

6、温度 最低 4.实验分析 (1)明确酵母菌是兼性厌氧微生物，在有氧和无氧的条件下均能正常生存。 (2)A 瓶溶液煮沸并且加石蜡油的目的：排出溶液中的氧气和避免瓶内空气中的氧气进入溶 液，从而造成溶液的无氧环境。 (3)A、B 两瓶的实验结果说明酵母菌的兼性厌氧特点，C 瓶是设置的空白对照组，对比酵母 菌有氧呼吸、 无氧呼吸产热使温度升高的幅度不同， 从而证明了有氧呼吸比无氧呼吸产热多。 5实验结论 (1)酵母菌有氧呼吸可以产生大量热量。 (2)酵母菌无氧呼吸可以产生酒精和少量热量。 1葡萄糖煮沸的目的是什么？ 答案 排出溶液中的氧气，从而造成溶液的无氧环境。 2怎样检测实验中产生的气体？ 答案

7、 可以通入澄清的石灰水，在相同时间观察混合程度。 3温度计的示数和什么因素有关？ 答案 酵母菌呼吸方式、酵母菌量的多少等。 4实验中的石蜡有何作用？ 答案 隔绝空气，制造无氧环境。 1 取适量干重相等的 4 份种子进行不同处理： 甲风干， 乙消毒后浸水萌发， 丙浸水后萌发， 丁浸水萌发后煮熟冷却、消毒。然后分别放入 4 个保温瓶中，一段时间后，种子堆内温度最 高的是( ) A甲 B乙 C丙 D丁 问题导析 (1)细胞呼吸越旺盛，产生的热能越多，种子堆内温度就越高。 (2)甲风干，自由水不丰富，细胞呼吸弱。 (3)丙浸水后萌发与乙消毒后浸水萌发相比，不仅种子在进行呼吸作用，而且丙种子中的微 生物

8、也在进行细胞呼吸。 (4)丁浸水萌发后煮熟冷却、消毒，酶在高温下失去了活性，不能进行细胞呼吸。 答案 C 一题多变 上题中，乙种子的呼吸方式是_，化学反应式：_。丙中细菌的呼吸方式可能 是_，也可能是_。 答案 有氧呼吸 C6H12O66H2O6O2 酶 6CO212H2O能量 有氧呼吸 无氧呼吸 二、细胞呼吸 1细胞呼吸的过程图解 细胞质基质 2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 条件 需 O2、酶和适宜温度 不需 O2，需酶和适宜温度 场所 细胞质基质(第一阶段)线粒体(第二、 三阶段) 细胞质基质 氧化分解程度 葡萄糖被彻底氧化分解 葡萄糖氧化分解不彻底 产物

9、 CO2、H2O 乳酸或酒精和 CO2 能量释放 大量能量 少量能量 相 同 点 本质 氧化分解有机物，释放能量，生成 ATP 供生命活动需要 过程 第一阶段从葡萄糖到丙酮酸完全相同 意义 (1)为生物体的各项生命活动提供能量 (2)为体内其他化合物的合成提供原料 3.影响细胞呼吸的环境因素及其在生产中的应用 (1)温度 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以 降低细胞呼吸，减少有机物的消耗。 (2)氧气浓度 以酵母菌(或植物非绿色部分)产生 CO2的速率与 O2浓度的关系为

10、例。 对于有氧呼吸：氧气是有氧呼吸的原料之一，在一定范围内，随着 O2浓度的增加，有氧 呼吸强度也增加，但 O2浓度达到一定值时有氧呼吸强度将不再随 O2浓度的增加而增加。 对于无氧呼吸：随 O2浓度增加而受抑制，O2浓度越高，抑制作用越强，O2浓度达一定值 时，无氧呼吸被完全抑制。 应用： .作物栽培中，采取中耕松土，防止土壤板结等措施，都是尽量使 O2浓度位于 E 点之上， 保证根细胞的正常呼吸，有利于肥料的吸收。 .生产中利用低氧(A 点的浓度)抑制细胞呼吸，减少对有机物的消耗来延长蔬菜、水果、粮 食的保存时间。 (3)CO2：增加 CO2浓度对细胞呼吸有明显的抑制作用。 (4)水：水既

11、是细胞呼吸的原料，也是产物，细胞呼吸过程必须在有水的环境中才能完成， 一定范围内随含水量的增加细胞呼吸加强。 应用：粮食种子在贮藏时，必须降低含水量，使种子呈风干状态，降低细胞呼吸强度，减少 有机物消耗；同时防止微生物大量繁殖而使种子变质。 1写出有氧呼吸的反应式，并标出各元素的去向。 答案 2进行有氧呼吸的生物一定有线粒体吗？ 答案 不一定。对某些原核生物而言，能进行有氧呼吸但无线粒体，如蓝藻。 3为什么不同生物无氧呼吸的产物不同？ 答案 无氧呼吸产生乳酸还是酒精和 CO2， 与细胞内的酶有关， 最终是由细胞的遗传特性决 定的。 4无氧呼吸释放的能量为什么要比有氧呼吸少？ 答案 无氧呼吸氧化

12、分解的有机物不彻底，产物中仍有一些小分子有机物，如酒精和乳酸， 仍有较多能量储存在这些分子中未能释放出来。 2下列有关细胞呼吸的叙述，正确的是( ) A无氧呼吸不需要 O2的参与，该过程最终有H的积累 B有氧呼吸产生的H在线粒体基质中与氧气结合生成水 C无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量合成 ATP D有氧呼吸时葡萄糖进入线粒体需经过两层膜 答案 C 解析 无氧呼吸中产生的H用于丙酮酸的还原，不会积累；有氧呼吸产生的H在线粒体的 内膜上与氧气结合生成水； 无氧呼吸只在第一阶段产生能量； 有氧呼吸时进入线粒体的是丙 酮酸而不是葡萄糖。 一题多变 判断正误： (1)哺乳动物成熟的红细胞只能进行无氧呼

13、吸。( ) (2)长跑时，人体产生的 CO2是有氧呼吸和无氧呼吸的共同产物。( ) (3)马铃薯块茎进行无氧呼吸能产生乳酸。( ) (4)无氧呼吸是不需氧的呼吸，因而其底物分解不属于氧化反应。( ) (5)有氧呼吸的酶存在于细胞质基质、线粒体内膜、线粒体基质。( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5) 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.下列有关线粒体的叙述中，正确

14、的是( ) A线粒体是单层膜的细胞器，被称为细胞内的“动力车间” B原核细胞无线粒体，故只进行无氧呼吸 C生长代谢旺盛的细胞，线粒体数量多 D线粒体在细胞中的位置是固定的 答案 C 解析 线粒体是由内、 外两层膜构成的细胞器， 它在细胞内随细胞质的流动而使其位置发生 变化，在原核细胞中无线粒体存在，但有的原核细胞仍能进行有氧呼吸。 3.下图所示为细胞呼吸过程中葡萄糖分解的两个途径。 酶1、 酶2和酶3依次分别存在于( ) A线粒体、线粒体和细胞质基质 B线粒体、细胞质基质和线粒体 C细胞质基质、线粒体和细胞质基质 D细胞质基质、细胞质基质和线粒体 答案 C 解析 细胞呼吸的第一阶段是葡萄糖分解

15、成丙酮酸的过程， 在细胞质基质中发生， 是有氧呼 吸与无氧呼吸共有的阶段；第二、三阶段，丙酮酸进入线粒体，被进一步彻底氧化分解成二 氧化碳和水，是有氧呼吸特有的过程。丙酮酸也可以在细胞质基质中被分解为乳酸。所以， 酶 2 在线粒体中，而酶 1 和酶 3 在细胞质基质中。故选 C。 4.“一骑红尘妃子笑，无人知是荔枝来。”古人为了吃到鲜荔枝，需要动用大量的人力、物 力，而现在通过控制下列哪组条件便可轻松获得新鲜荔枝( ) A低 O2、高 CO2、零上低温、湿润 B低 O2、高 CO2、零下低温、干燥 C无 O2、高 CO2、零上低温、湿润 D低 O2、低 CO2、零下低温、干燥 答案 A 解析

16、影响细胞呼吸的因素主要有水分、 氧气、 二氧化碳和温度。 酶活性在一定温度范围内， 随温度的升高而增强， 故低温是贮藏水果行之有效的方法之一， 但零下低温会引起冻伤从而 失去水果的口感。氧气是有氧呼吸的原料，二氧化碳是细胞呼吸的产物，降低反应物浓度或 增加产物浓度都会降低细胞呼吸的速率。完全无氧条件下，细胞可进行无氧呼吸，而氧气的 存在可以起到抑制无氧 呼吸的作用，因此氧气应调节至一个合适的浓度，在这个浓度下，氧气对无氧呼吸起抑制作 用，而有氧呼吸又很弱，从而使有机物的消耗达到最低。题干中要求减少水分的消耗，所以 要放在湿润的环境中。 5.如图是有氧呼吸过程图解。请据图回答下面的问题。 (1)

17、依次写出图中 1、2、3 所代表的物质名称：_。 (2)依次写出图中 4、5、6 所代表的能量的多少：_。 (3)有氧呼吸的主要场所是_，进入该场所的呼吸底物是_。 (4)人体内血红蛋白携带的 O2进入组织细胞的线粒体至少要通过_层生 物膜。 (5)如果 O2供应不足，则人体内 C6H12O6的分解产物是_，释放的能量 _，反应场所是_，试写出反应式_。 答案 (1)丙酮酸、水、二氧化碳 (2)少量、少量、大量 (3)线粒体 丙酮酸 (4)6 (5)乳酸 较少 细胞质基质 C6H12O6 酶 2C3H6O3能量 解析 (4)小题 O2通过的生物膜有：红细胞膜(1 层)、毛细血管壁(2 层)、组织细胞膜(1 层)、 线粒体膜(2 层)，共 6 层生物膜。