内容正文:
第8讲 细胞呼吸
素养目标
1.生命观念:基于细胞呼吸过程中物质与能量的变化,形成物质与能量观。
2.科学思维:通过细胞呼吸产生CO2的曲线模型分析,理解影响细胞呼吸的因素。
3.科学探究:通过探究细胞呼吸方式的实验,形成对生物学问题进行初步探究的能力。
考点一 细胞呼吸的类型及过程
1.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.有氧呼吸
(1)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。
(2)过程
(3)写出有氧呼吸总反应式(标出氧元素的来源与去向)。
(4)放能:1 mol葡萄糖释放的能量中有1 161 kJ左右的能量转移至ATP中,其余能量则以热能形式散失。
(5)与有机物在生物体外燃烧相比,有氧呼吸是在温和的条件下进行的;有机物中的能量是逐步释放的;一部分能量储存在ATP中。
3.无氧呼吸
(1)场所:全过程是在细胞质基质中发生的。
(2)过程
第一阶段
葡萄糖→丙酮酸、[H]和少量能量
第二阶段
乙醇发酵
丙酮酸→酒精+CO2
植物、苹果果实、酵母菌等
乳酸发酵
丙酮酸→乳酸
高等动物、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚、乳酸菌等
(3)分别写出无氧呼吸两种形式的总反应式
产生乳酸:C6H12O62C3H6O3(乳酸)+少量能量
产生酒精:C6H12O62C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量
(4)放能:1 mol葡萄糖释放196.65_kJ(生成乳酸)或225.94 kJ(生成酒精)的能量,其中均有61.08_kJ左右转移至ATP中。
4.细胞呼吸的应用原理和实例[连线]
[教材深挖]
1.(教材必修1 P93“文字信息”)说出肌质体的组成及意义。
提示 肌细胞内的肌质体是由大量变形的线粒体组成的,肌质体显然有利于对肌细胞的能量供应。
2.(教材必修1 P93“图5-8和图5-9”)分析葡萄糖能进入线粒体氧化分解吗?
提示 不能,只能在细胞质基质中分解。
3.(教材必修1 P94“相关信息”)细胞呼吸产生的[H]指的是什么?
提示 还原型辅酶Ⅰ(NADH)。
[基础诊断]
1.有氧呼吸时,生成物H2O中的氢只来自线粒体中丙酮酸的分解。(×)
2.有氧呼吸第二、三阶段都能产生大量ATP。(×)
3.有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水。(×)
4.细胞内葡萄糖分解成丙酮酸和[H]的反应,不能发生在细胞无氧时。(×)
5.人的成熟红细胞中没有线粒体,只能进行无氧呼吸。(√)
6.无氧呼吸不需要O2的参与,该过程最终有[H]的积累。(×)
1.明辨细胞呼吸的四个易错点(生命观念)
(1)不要认为有氧呼吸的全过程都需要O2。有氧呼吸只有第三阶段消耗O2。
(2)不要认为进行有氧呼吸一定需要线粒体,真核生物一定进行有氧呼吸。原核生物没有线粒体,但有些原核生物因为含有与有氧呼吸有关的酶,也可以进行有氧呼吸;无线粒体的真核生物或真核细胞只能进行无氧呼吸,如蛔虫、哺乳动物成熟的红细胞等。
(3)不要认为在人和动物细胞的细胞质基质和线粒体中都能产生二氧化碳。人和动物细胞产生二氧化碳的场所只有线粒体基质,其无氧呼吸的产物是乳酸,不产生二氧化碳。
(4)无氧呼吸第一阶段产生能量,第二阶段不产生能量。
(5)写细胞呼吸的反应式时不能用ATP来代替能量,因为细胞呼吸释放的能量包括储存在ATP中的能量和以热能形式散失的能量。
2.有氧呼吸与无氧呼吸中[H]和ATP的来源和去路比较(生命观念)
来源
去路
[H]
有氧呼吸:C6H12O6和H2O
无氧呼吸:C6H12O6
有氧呼吸:与O2结合生成水
无氧呼吸:还原丙酮酸
ATP
有氧呼吸:三个阶段都产生
无氧呼吸:只在第一阶段产生
用于各项生命活动
[问题驱动]
驱动目的一 以有氧呼吸和无氧呼吸过程为载体考查科学思维中的归纳与概括
[案例1] 据图分析有氧呼吸和无氧呼吸过程:
(1)反应①②③④中,必须在有氧条件下进行的是②,可在人体细胞中进行的是①②④(填序号)。
(2)粮食储藏过程中有时会发生粮堆湿度增大现象,其原因是什么?
提示 种子在有氧呼吸过程中产生了水。
(3)如果是以脂肪为底物进行有氧呼吸,消耗O2的量要大于产生CO2的量,其原因是什么?
提示 与葡萄糖相比,脂肪含H量高,因此有氧呼吸消耗O2的量大于产生CO2的量。
驱动目的二 以有氧呼吸的探索过程为载体考查科学探究中的假说与证据
[案例2] 为揭示有氧呼吸过程中的生化反应途径,科学家经历了复杂的探索。20世纪30年代,科学家分别发现线粒体内存在两个反应过程,表示如下(字母代表不同中间产物)。
过程1:A→B→C→D