第3节 ATP的主要来源——细胞呼吸
【课标解读】
1．说出线粒体的结构和功能。
2．说明有氧呼吸和无氧呼吸的异同。
3．说明细胞呼吸的原理，并探讨其在生产和生活中的应用。 4．进行酵母菌细胞呼吸方式的探究。 学习重点
有氧呼吸的过程及原理。 学习难点
1．细胞呼吸的原理和本质。 2．探究酵母菌细胞的呼吸方式。 【自主探究】 1、学海导航： 知识点 总细呼的念 比呼与吸用不点 结胞吸概观察与思考 归纳与结论 1．呼吸作用与物质的燃烧有什么共同点_______________________。 2．在无氧条件下，细胞还能够通过呼吸作用释放能量吗？__________。 细胞呼吸是_______________________的过程。 呼吸指的是_____________过程，而呼吸作用就是指细胞呼吸。 结论是在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的_____________和_____________，在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生_____________，还产生少量的_____________。 有氧呼吸的总反应式是_________________。可以分为_____________个阶段进行。 18世纪，法国化学家拉瓦锡发现物质燃烧需要氧气，并且把呼吸作用比作碳和氧的“缓慢燃烧过程”。后来人们发现，呼吸作用的实质是细胞内有机物的氧化分解，并且释放能量。思考问题： 较葡萄糖作为主要能源物质，是通过呼吸作吸用被利用的。 呼 作带动学生回忆初中学过的内容，思考比较的二者的区别 同 通过酵母菌的探究活动，讨论和思考生物在有氧和无氧的条件下是否都能进行细胞细胞呼吸呢？ 呼吸 的方 式 1．细有氧呼吸是如何进行的呢？ 胞呼有氧呼吸的主要场所是？，该结构的结构吸的主要形式(有氧呼吸) 2．无氧呼吸： 。 特点是？ 在细胞内，1mol的葡萄糖彻底氧化分解以后，可使多少KJ左右的能量储存在什么中，其余的能量则以什么样的形式散失掉了，有氧呼吸的能量转换效率大约是多少，这些能量大约能使多少个ADP转化为ATP。 思考无氧呼吸的过程，写出无氧呼吸的反应式 让学生思考发酵与无氧呼吸的不同点 最后设计表格比较有氧呼吸和无氧呼吸的异同，比讨论细胞呼吸原理的应用。 第一个阶段进行的部位是______________________，具体过程是_______________________________________。第二个阶段进行的部位是_____________具体过程是________________________________ _________________________________第三个阶段 进行的部位是_____________具体过程是__________________________________________ ______________________ 无氧呼吸分为_____________个阶段，这两个阶段都是在_____________中进行的，每个阶段都需要不同的_____________催化，无论是分解成_____________和_____________，或者是转化成_____________，无氧呼吸都只在第_____________阶段释放出少量的_____________，葡萄糖分子中的大部分能量则存留在_____________或_____________中。
2、例题精析：
〖例1〗生物体吸收的O2用于（ ）。
A．在线粒体内合成CO2 B．在细胞质基质中与〔H〕结合成水 C．部分形成CO2，部分与〔H〕结合成水 D．在内线粒体内与〔H〕结合成水 解析：此题考察有氧呼吸的全过程。题干中“生物体吸收O2用于什么？”显然是用于有氧呼吸。有氧呼吸全过程分为三个阶段：第一阶段是葡萄糖分解为丙酮酸，产生少量〔H〕和释放少量能量，这个阶段是在细胞质基质中进行的；第二个阶段是丙酮酸分解为CO2和〔H〕释放少量能量，该过程是在线粒体中进行的；第三个阶段是氧气与〔H〕结合成水，并释放出大量能量，该过程也是在线粒体中进行的。由此可看出，选项A的CO2中氧来源不正确；选项B的反应部位有误；选项C没有明确指明反应部位，而且说“部分形成CO2”，所以也不正确；只有D选项，化学反应及其进行部位均正确。
答案：D
〖例2〗提取水稻叶肉细胞的线粒体为实验材料进行如下实验：向盛有线粒体的试管内注入丙酮酸时，测得耗氧量较大；当注入葡萄糖时，耗氧量为0；而同时注入细胞质基质时，耗氧量又较大。说明：
（1）有氧呼吸的三步中，在线粒体中进行的是______________________________。 （2）有氧呼吸过程中，细胞质基质的作用是________________________________。 解析：考察对有氧呼吸过程的理解与掌握及分析问题的能力。由上述实验可以看出，在线粒体内直接利用的是丙酮酸，而不是葡萄糖，这说明有氧呼吸的三大步骤中，第二步丙酮酸氧化分解和第三步的〔H〕与氧结合成水是在线粒体中进行的。从实验可以看出，细胞质基质能将葡萄糖分解成丙酮酸，丙酮酸只有进入线粒体后才能进一步氧化分解。 答案：（1）第二步、第三步。 （2）把葡萄糖分解成丙酮酸。 【自我诊断】 ●基础题
1．人体进行有氧呼吸的场所是（ ）。
A．肺泡 B．细胞质基质 C．线粒体 D．细胞质基质和线粒体 答案：D
2．在有氧呼吸中，进入细胞内的氧（ ）。
A．将丙酮酸氧化成二氧化碳 B．参与ATP的形成
C．将葡萄糖分解成丙酮酸． D．接受反应中脱下的氢生成水 答案：D
3．无氧呼吸与有氧呼吸的根本区别是（ ）。
A．丙酮酸继续发生的化学反应的途径不同 B．丙酮酸继续发生的化学反应的酶不同C．释放的能量及生成的ATP数量不同 D．全过程都没有分子氧参与
答案：B
4．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．贮存在葡萄糖中 B．存留于酒精中 C．存留于乳酸中 D．以热能形式散失 答案：C
5．甜菜根无氧呼吸与有氧呼吸的第一阶段是相同的，其他阶段的部位与终产物分别是（ ）。
A．线粒体、丙酮酸 B．细胞质基质、丙酮酸 C．线粒体、酒精 D．细胞质基质、乳酸 答案：D
6．在细胞呼吸过程中，若有CO的放出，则该过程一定不是（ ）。 A．有氧呼吸 B．无氧呼吸 C．酒精发酵 D．乳酸发酵 答案：D
7．下列四支试管中分别含有不同的化学物质和活性酵母菌细胞制备物，经一定时间的保温后，能产生CO2的试管有（ ）。
A．葡萄糖＋细胞膜已经破裂的细胞 B．葡萄糖＋线粒体 C．丙酮酸＋核糖体 D．丙酮酸＋内质网 答案：A
8．在营养丰富、水分充足、气温适宜、黑暗密闭的环境中，分别培养下列生物，过一段时间后，仍能生存的是（ ）。
A．乳酸菌 B．蘑菇 C．白菜 D．蚯蚓 答案：A
9．在生命活动中，能产生ATP的细胞结构有（ ）。
A．核糖体、高尔基体、叶绿体 B．细胞核、线粒体、核糖体
C．线粒体、高尔基体、细胞质基质 D．线粒体、叶绿体、细胞质基质 答案：D
10．把青蛙和小白鼠从25℃的温室中移至5℃的环境中，这两种生物的需氧量的变化是（ ）。
A．两种动物的需氧量都减少 B．两种动物的需氧量都增加
C．青蛙的耗氧量增加，小白鼠的耗氧量减少 D．青蛙的耗氧量减少，小白鼠的耗氧量增加
答案：D ●拓展题 11．右图表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下CO2的释放量与O2的吸收量的变化，请根据图解回答以下问题：
（1）O点时，该器官的细胞呼吸类 型是__________________________。
（2）在O2浓度为b%以下时（不包括O点）， 该器官的呼吸类型是__________________， 因为_____________________________。
（3）该器官CO2释放与O2吸收两条曲线在Q点 重合，其呼吸类型为_______________________， 因为______________________________________。
（4）由该曲线提示的原理，我们在进行果实和种子贮藏时，应取_______________值，理由是______________________。
答案：（1）无氧呼吸 （2）无氧呼吸和有氧呼吸 CO2的释放量大于O2吸收量 （3）有氧呼吸O2的吸收与CO2的释放量相等 （4）P点对应的O2与CO2的浓度 果实和种子通过细胞呼吸消耗的有机物最少
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无氧呼吸过程中的能量变化
在无氧呼吸过程中，葡萄糖氧化解时所释放的能量比有氧呼吸释放出的要少得多。1mol的葡萄糖在分解成乳酸后，共释放出196.65的能量，其中有61.08kJ的能量储存在ATP中，其余的能量都以热能的形式散失了。
无氧呼吸不需要氧气，只要有相应的酶就能进行。但由于缺氧，葡萄糖不能彻底分解，产生的酒精或乳酸等分解不彻底的产物中还储存着许多能量，所以释放的能量较少。因此代谢旺盛的绿色植物如果长期缺氧就难以维持生命。
有少数植物的组织在有氧条件下也能进行无氧呼吸，如小麦、水稻、玉米等种子的胚在发芽的早期。一些高等植物在通气不良的情况下，也会诱发无氧呼吸。如苹果、梨贮存久了会产生酒味，高等动物和人体在某些情况下，由于组织缺氧也可通过无氧呼吸来补充对能量的需求。如人在剧烈运动时，骨骼肌会出现短暂的缺氧现象；再如人体从平原地区到高原的初期，有些组织细胞也会通过无氧呼吸来获得能量。但一般来说，由于没有彻底分解有机物，所以释放的能量少，合成ATP少。因此，利用有机物分解获得ATP的效率低。又由于无氧呼吸产生的小分子有机物，如酒精和乳酸，在细胞中的大量积累，对细胞有毒害。因此大多数生物不能长时间用无氧呼吸维持生命，涝田时应及时排水就是这个道理。