2024年高中生物新教材同步学案 必修第一册 第5章 第3节　第2课时　无氧呼吸和细胞呼吸原理的应用（含解析）

这是一份2024年高中生物新教材同步学案 必修第一册 第5章 第3节　第2课时　无氧呼吸和细胞呼吸原理的应用（含解析），共16页。

第2课时　无氧呼吸和细胞呼吸原理的应用[学习目标]　1.概述无氧呼吸的过程，并比较有氧呼吸和无氧呼吸的异同。2.应用细胞呼吸的原理来解决问题。一、无氧呼吸1．无氧呼吸的场所：细胞质基质。2．无氧呼吸的过程(1)第一个阶段：与有氧呼吸的第一个阶段完全相同。(2)第二个阶段：丙酮酸在酶(与催化有氧呼吸的酶不同)的催化作用下，分解成酒精和二氧化碳，或者转化成乳酸。注意：无氧呼吸第二阶段不释放能量。3．无氧呼吸的类型及反应式4．无氧呼吸的概念：指细胞在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程。5．细胞呼吸的概念：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，释放能量并生成ATP的过程。判断正误(1)细胞呼吸可以把蛋白质、糖类和脂质的代谢联系起来(　　)(2)无氧呼吸过程中没有氧气参与，所以有[H]的积累(　　)(3)水稻根、苹果果实、马铃薯块茎等植物器官的细胞无氧呼吸的产物都是酒精和二氧化碳(　　)(4)人体产生二氧化碳的细胞呼吸方式一定是有氧呼吸(　　)(5)和有氧呼吸相比，无氧呼吸的两个阶段释放的能量较少(　　)答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×解析　(2)无氧呼吸第一阶段产生的[H]用于第二阶段丙酮酸的还原，没有积累。(3)不是所有植物细胞无氧呼吸的产物都是酒精和二氧化碳，玉米胚、甜菜块根、马铃薯块茎等植物细胞无氧呼吸的产物是乳酸。(4)人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸，因此人体细胞产生二氧化碳只能通过有氧呼吸。(5)无氧呼吸只有第一阶段释放能量，第二阶段不释放能量。任务一：分析无氧呼吸的过程及其与有氧呼吸的比较(一)分析无氧呼吸的过程1．尝试写出无氧呼吸两个阶段的反应式2.为什么无氧呼吸第二阶段不产生ATP，但要进行第二阶段反应呢？(提示信息：已知细胞中的NAD＋的含量不多；丙酮酸不能运出细胞。)提示　由于细胞中NAD＋的含量不多，随着NADH的积累，NAD＋逐渐被消耗。当NAD＋的含量很低时，细胞呼吸的第一阶段的过程就会停止，ATP的合成也会停止。因此为了保障通过细胞呼吸第一阶段的持续以获得ATP, NADH就要转化成NAD＋来实现循环利用，来自NADH中的氢就会被乙醛或丙酮酸接收。另外，丙酮酸是不能运出细胞的，如果持续积累，也会抑制细胞呼吸第一阶段的进行。3．不同细胞无氧呼吸产物不同的直接原因是什么？提示　不同细胞所具有的酶的种类不同，导致反应途径不同，产物也不同。4．1 mol葡萄糖有氧呼吸能释放2 870 kJ的能量，而1 mol葡萄糖在分解生成乳酸以后，只释放196.65 kJ的能量，其中只有61.08 kJ的能量储存在ATP中。据此分析，在进行无氧呼吸过程中，葡萄糖中能量的主要去向和葡萄糖氧化分解释放的能量的主要去向分别是什么？提示　无氧呼吸过程中，葡萄糖中的能量主要储存到乳酸或酒精中没有释放出来；而氧化分解释放的能量主要以热能的形式散失。5．骨骼肌中的丙酮酸被还原成乳酸，大部分从活跃的肌细胞中扩散到血液，然后又通过血液带回肝，在肝中重新转化成葡萄糖。从物质和能量角度解释乳酸在肝脏中重新转化成葡萄糖的意义是什么？提示　减少机体内物质和能量的浪费，有机物和能量再次被利用。6．请从竞争的角度思考，乳酸菌通过无氧呼吸产生乳酸的意义是什么？提示　乳酸菌产生的乳酸排到外界环境中，会导致环境中pH降低，使得一些不耐酸的微生物死亡，有利于乳酸菌在竞争中占据优势。(二)比较有氧呼吸和无氧呼吸列表比较有氧呼吸和无氧呼吸“三看法”判断细胞呼吸的方式(以葡萄糖为底物)(1)一看——反应物和产物①消耗O2或产物中有H2O，一定存在有氧呼吸。②产物中有酒精或乳酸，一定存在无氧呼吸。(2)二看——物质的量的关系根据CO2释放量与O2消耗量判断①不消耗O2，释放CO2→只进行产酒精的无氧呼吸。②不消耗O2，不释放CO2→只进行产乳酸的无氧呼吸或细胞已死亡。③CO2释放量等于O2吸收量→只进行有氧呼吸或既进行有氧呼吸又进行产乳酸的无氧呼吸。④CO2释放量大于O2吸收量→既进行有氧呼吸又进行产酒精的无氧呼吸。(3)三看——反应的场所①真核细胞：若整个细胞呼吸过程均在细胞质基质中进行，则为无氧呼吸；若部分过程在线粒体中进行，则为有氧呼吸。②原核细胞：原核细胞没有线粒体，故原核细胞的细胞呼吸在细胞质基质和细胞膜上进行，其呼吸方式应根据产物判断。1．如图是真核生物的细胞呼吸过程图解，图中①～⑤表示代谢过程，X、Y代表物质。下列相关叙述错误的是(　　)A．过程②和⑤分别发生在线粒体基质和细胞质基质B．物质Y可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄C．图中能生成ATP的代谢过程有①③④⑤D．人体细胞内⑤不能进行是因为缺少催化该过程的酶答案　C解析　物质Y为CO2，可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，B正确；有氧呼吸三个阶段以及无氧呼吸第一阶段都能产生ATP，故图中能生成ATP的代谢过程有①②③，C错误；人体细胞无氧呼吸产生乳酸，细胞内⑤不能进行是因为缺少催化该过程的酶，D正确。2．(2023·江苏无锡高一期末)如图表示苹果组织细胞中CO2释放量和O2吸收量的变化(均以葡萄糖为呼吸底物)。下列相关叙述不正确的是(　　)A．图中氧浓度为a时只有无氧呼吸B．图中氧浓度为b时，若CO2释放量为8 mol和O2吸收量为4 mol，则此时无氧呼吸消耗的有机物多C．a、b、c、d四个浓度中，c是适合储藏苹果的氧浓度D．图中氧浓度为d时有酒精产生答案　D解析　氧浓度为a时，只有CO2释放，只进行无氧呼吸，A正确；氧浓度为b时，若CO2释放量为8 mol和O2吸收量为4 mol，则有氧呼吸消耗的葡萄糖为4/6＝2/3 mol，无氧呼吸CO2释放量为4 mol，所以无氧呼吸消耗的葡萄糖为4/2＝2 mol，所以无氧呼吸消耗的有机物多，B正确；储藏苹果应减少有机物的消耗，所以应选择细胞呼吸最弱时储存，CO2产生量最少时细胞呼吸最弱，所以c是适合储藏苹果的氧浓度，C正确；氧浓度为d时O2吸收量等于CO2释放量，此时只进行有氧呼吸，所以没有酒精产生，D错误。二、细胞呼吸原理的应用1．包扎伤口时，需要选用透气的消毒纱布或“创可贴”等敷料。2．酿酒时要先通气后密封，通气的目的是让酵母菌进行有氧呼吸并大量繁殖，密封的目的是让酵母菌在无氧条件下进行酒精发酵。3．对花盆里的土壤经常进行松土透气。4．粮食储藏需要的条件是(零上)低温、低氧和干燥；蔬菜、水果储藏的条件是(零上)低温、低氧和适宜的湿度。判断正误(1)用透气的消毒纱布包扎伤口，目的是保证伤口处细胞的有氧呼吸(　　)(2)无氧和零下低温的环境有利于水果保鲜(　　)(3)及时排涝，能防止水稻根细胞受酒精毒害(　　)答案　(1)×　(2)×　(3)√解析　(1)用透气的消毒纱布包扎伤口，目的是抑制厌氧菌的细胞呼吸。(2)无氧条件下细胞呼吸旺盛，零下低温又易使水果被冻坏，因此无氧和零下低温均不利于水果的保鲜。任务二：氧气对细胞呼吸的影响1．原理由曲线判断O2浓度对无氧呼吸和有氧呼吸的影响分别是什么？提示　随O2浓度的升高无氧呼吸逐渐减弱；在一定浓度范围内，随O2浓度的升高有氧呼吸逐渐增强。2．实践应用(1)在储藏蔬菜或水果时，为降低细胞呼吸，减少有机物的消耗，储藏室内的氧气应调节到图中的B点所对应的浓度。(2)为什么农业生产中要通过中耕松土，提高作物产量？提示　松土透气可以使根细胞进行充分的有氧呼吸，从而有利于根系的生长和对无机盐的吸收，促进作物生长。(3)我们天天吃的馒头松软可口，可是利用酵母发面时，面块开始硬，后来软，而且表面有水珠出现，你知道是什么原因吗？提示　发面用的是酵母菌，在和面时加入酵母菌，酵母菌利用面中的葡萄糖进行无氧呼吸产生二氧化碳和酒精，二氧化碳受热膨胀使馒头体积增大，所以馒头又松又软。表面由于氧气充足，酵母菌进行有氧呼吸产生大量二氧化碳和水，所以表面有水珠出现。(4)在培养酵母菌用作饲料添加剂时，要给培养装置通气或进行振荡，以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生产葡萄酒时，却需要密封发酵。①为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？提示　在有氧条件下，酵母菌分解营养物质释放的能量多，这些能量可以为酵母菌细胞进行物质代谢和细胞分裂提供充足的动力。②在密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精对它自身有什么意义？提示　密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精的同时，能为自身的生命活动提供能量；产生的酒精能抑制其他细菌的生长，利于自身的繁殖。　影响细胞呼吸的因素及其应用(1)内因①遗传特性：不同种类的植物细胞呼吸速率不同。实例：旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。②生长发育时期：同一植物在不同的生长发育时期细胞呼吸速率不同。实例：幼苗期细胞呼吸速率高，成熟期细胞呼吸速率低。③器官类型：同一植物的不同器官细胞呼吸速率不同。实例：生殖器官大于营养器官。(2)外因①温度a．影响：细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响酶的活性来影响细胞呼吸速率。细胞呼吸的最适温度一般在25～35 ℃之间。b．应用eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(低温储存食品,大棚栽培在夜间和阴天适当降温,温水和面发得快))②氧气a．影响(如图)：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。Ⅰ.O2浓度＝0时，只进行无氧呼吸。Ⅱ.0