5.3细胞呼吸的原理和应用导学案-2023-2024学年高一上学期生物人教版必修1

第五章 细胞的能量供应和利用 5.3细胞呼吸的原理和应用 一、细胞呼吸的方式 1.呼吸作用的实质是细胞内的有机物氧化分解,并释放能量,因此也叫细胞呼吸 2.探究酵母菌细胞呼吸的方式 (1)酵母菌细胞呼吸的方式 代谢类型:异养兼性厌氧性 细胞呼吸方式:有氧呼吸和无氧呼吸 (2)呼吸产物的检测 检测产物 试剂 现象 CO2 澄清石灰水 石灰水变 溴麝香草酚蓝溶液 溶液 酒精 酸性条件下的重铬酸钾溶液 橙色变成 (3)实验装置 两个实验组(相互对照) (4)实验步骤 ①酵母菌培养液的配制与培养:注意控制单一变量 ②检测CO2的产生 ③检测酒精的产生(向酵母菌培养液中加入酸性重铬酸钾观察),注意适当延长培养时间 ※酵母菌培养液中的葡萄糖是还原性糖,同样也可以被酸性重铬酸钾氧化,其颜色反应与酒精相同,可适当延长培养时间以耗尽培养液中的葡萄糖 (5)实验结论 ①酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸 ②产物 有氧条件:大量的CO2和水 无氧条件:产生酒精,还产生少量的CO2 3.细胞呼吸的类型:有氧呼吸和无氧呼吸 二、有氧呼吸 1.主要场所—线粒体 (1)线粒体的结构 (内膜折叠形成嵴,增大膜面积,为酶提供更多附着位点) (2)外膜与线粒体基质中含有多种与有氧呼吸有关的酶 (3)线粒体的功能:进行有氧呼吸的主要场所 2.化学反应式: 3.有氧呼吸过程 (1)第一阶段 场所: 物质变化: 产能情况: (2)第二阶段 场所: 物质变化: 产能情况: (3)第三阶段 场所: 物质变化: 产能情况: 4.能量转化 5.有氧呼吸概念:指细胞在氧的参与下,通过多种 的催化作用,把葡萄糖等有机物彻底氧化分解,产生 和 ,释放能量,生成大量 的过程 三、无氧呼吸 1.场所: 2.过程 (1)第一阶段:与有氧呼吸的第一阶段完全相同 场所: 物质变化: 产能情况: (2)第二阶段:丙酮酸在酶的催化作用下,分解成 和 ,或转化成 场所: 物质变化: 产能情况: 3.反应式 举例:动物骨骼肌细胞、乳酸菌、玉米胚乳、甜菜块根、马铃薯块茎 举例:酵母菌、水稻根、苹果果实等 4.能量转化 5.概念 无氧呼吸是指在没有氧气参与的情况下,葡萄糖等有机物经过 ,释放 能量的过程。酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫作发酵。产生酒精的叫作酒精发酵,产生乳酸的叫作乳酸发酵 四、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 (避免厌氧病原菌的繁殖) 2.利用麦芽、葡萄、粮食和酵母菌以及发酵罐等,在控制通气的情况下,可以生产各种酒 (前期适宜通气,使酵母菌有氧呼吸产生更多的能量,使它大量繁殖,提高酵母菌数量,后期密闭发酵) 3.花盆里的土壤板结后,空气不足,会影响根系生长,需要及时松土透气 (利于根细胞有氧呼吸;利于土壤中好氧微生物的生长繁殖,促进有机物分解成无机盐,从而利于植物对无机盐的吸收) 4.储藏水果、粮食的仓库,往往要通过降低温度、降低氧气含量等措施,来减弱水果、粮食的呼吸作用,以延长保质期 (低氧并非无氧) 5.破伤风由破伤风芽孢杆菌引起,这种病菌只能进行无氧呼吸。皮肤破损较深或被锈钉扎伤后,病菌就容易大量繁殖 6.提倡慢跑等有氧运动的原因之一:有氧运动能避免肌细胞因供氧不足进行无氧呼吸产生大量乳酸。乳酸的大量积累会使肌肉酸胀乏力 五、影响细胞呼吸的因素及其应用 1.内部因素 (1)遗传特性:不同种类的植物呼吸速率不同 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呼吸速率不同 例:幼苗期呼吸速率高,成熟期呼吸速率低 (3)器官类型:同一植物的不同器官呼吸速率不同 例:生殖器官大于营养器官 2.外部因素 (1)温度 ①影响:温度通过影响细胞呼吸有关酶的活性进而影响细胞呼吸速率 细胞呼吸的最适温度一般在25-35 之间 ②应用:低温储存食品;大鹏栽培在夜间和阴天适当降温;温水和面发得快 (2)氧气 ①影响:O2是有氧呼吸所必需的,且O2对无氧呼吸有抑制作用 .O2浓度=0时,只进行 .0<O2浓度<10%时,同时进行 和 .O2浓度≥10%时,只进行 .O2浓度=5%时,有机物消耗最少 ②应用:中耕松土促进植物根部有氧呼吸;无氧发酵过程需要严格控制无氧环境;低氧储存粮食、水果和蔬菜 (3)水分 ①影响:水作为有氧呼吸的反应物可直接参与反应;水作为生物化学反应的介质影响反应的进行;在一定范围内,细胞呼吸速率随含水量的增加而加快,随含水量的减少而减慢 ②应用:粮食在入仓前要进行晾晒处理;干种子萌发前要进行浸泡处理 (4)CO2 ①影响:CO2是细胞呼吸的最终产物,积累过多会抑制细胞呼吸的进行 ②应用:适当增加CO2浓度,有利于水果和蔬菜的保鲜 六、判断细胞呼吸的方式 1.反应物和底物 (1)