内容正文:
洪山高中2027届高中生物一轮复习:细胞呼吸
导学案
【学习目标】
生命观念:运用物质与能量观,说明种子萌发、生长、贮藏过程中细胞呼吸的有机物氧化分解与能量转化机制;从结构与功能相适应的视角理解线粒体结构与有氧呼吸的关系
科学思维:通过构建有氧呼吸和无氧呼吸的概念模型与比较模型,培养归纳与概括、比较与分类的思维方法;通过AI建模对种子呼吸相关实验数据的曲线分析,培养数据解读与逻辑推理能力
社会责任:运用细胞呼吸原理解释种子播种、田间管理、收获贮藏等农业生产实践中的具体措施;在“一粒种子养天下”的叙事中,体会生物学对国家粮食安全的重要贡献
【课前自测】
1.(高考题组编)判断题:有氧呼吸
(1)(2024安徽卷)[H]与氧结合生成水并形成ATP的过程发生在线粒体基质和内膜上。( )
(2)(2023湖南卷)线粒体内膜含有丰富的酶,是有氧呼吸生成CO2的场所。( )
(3)有氧呼吸时,在细胞质基质中产生CO2。( )
(4)线粒体中的丙酮酸分解成CO2和[H](NADH)的过程需要O2的直接参与。( )
(5)有氧呼吸第二阶段一定消耗H2O。( )
(6)葡萄糖的有氧呼吸过程中,水的生成发生在线粒体外膜。( )
2.(高考题组编)判断题:无氧呼吸
(1)(2023湖北卷)癌细胞通过无氧呼吸在线粒体中产生大量乳酸。( )
(2)酸奶胀袋是乳酸菌发酵产生CO2造成的。( )
(3)缺氧时,人体肌细胞可进行无氧呼吸产生能量。( )
(4)酵母菌在无氧呼吸的过程中无丙酮酸产生。( )
(5)马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生丙酮酸的过程不能生成ATP。( )
3.判断题:影响细胞呼吸的因素
(1)(必修1 P95 “思考·讨论”)严格的无氧环境有利于水果保鲜是因为此条件下细胞呼吸分解有机物最少。( )
(2)(必修1 P95“思考·讨论”)慢跑时,氧气供应不足,肌细胞主要进行无氧呼吸产生乳酸。( )
(3)(必修1 P95 “思考·讨论”)破伤风芽孢杆菌易在被锈钉扎过的伤口深处繁殖,原因是伤口深处氧气缺乏。( )
(4)(2021·湖北卷)常温下鲜梨含水量大,环境温度较高,呼吸代谢旺盛,不耐贮藏。( )
(5)(2021·湖南卷)农作物种子入库贮藏时在无氧和低温条件下呼吸速率降低,贮藏寿命显著延长。( )
【情境导入】
一粒种子,从落入泥土到破土成苗,从拔节生长到籽实饱满,从收获归仓到入窖贮藏——这是一场跨越四季的生命之旅。在这段旅程中,细胞呼吸从未停歇:它有时激昂(萌发时的大量供能),有时隐忍(水淹时的无氧“保命”),有时沉睡(贮藏时的最低代谢)。理解种子的呼吸,就理解了细胞呼吸的全部智慧。
【新课探究】
环节一:情境导入---播种的智慧
问题:为什么油料作物种子(富含脂肪)播种时要求更浅?
环节二:知识建构---萌发的能量
(1)种子入土后,吸胀吸水,胚根突破种皮——这是生命的第一个动作,需要能量。这能量从何而来?
学生活动一:构建有氧呼吸概念模型
(2)种子萌发初期,种皮尚未突破,O₂供应不足——此时种子如何进行细胞呼吸?产物是什么?
学生活动二:构建无氧呼吸概念模型
(3)学生活动三:有氧呼吸与无氧呼吸的比较
练习1(不定项):种皮会限制O2进入种子。豌豆干种子吸水萌发实验中子叶耗氧量、乙醇脱氢酶活性与被氧化的NADH的关系如图所示。已知无氧呼吸中,乙醇脱氢酶催化生成乙醇,与此同时NADH被氧化。下列说法正确的是( )
A.p点为种皮被突破的时间点
B.Ⅱ阶段种子内O2浓度降低限制了有氧呼吸
C.Ⅲ阶段种子无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐增加
D.q处种子无氧呼吸比有氧呼吸分解的葡萄糖多
练习2.图1表示萌发的小麦种子中发生的部分生理过程,A~E表示相应化学物质,①~④表示相关生理过程。图2表示小麦种子在萌发过程中,CO2释放量(QCO2)和O2吸收量(QO2)的变化趋势。与小麦种子相比,花生种子播种时需要适当浅播。若小麦种子细胞呼吸的底物是葡萄糖,下列叙述正确的是( )
A.图1中的E可用溴麝香草酚蓝溶液检测
B.图2中12~30h期间,小麦种子中只能发生图1中的①③④
C.图2中36~48h期间,小麦种子的有氧呼吸和无氧呼吸速率均不断提高
D.花生种子适当浅播,与其贮存的脂肪多,分解时需氧量大有关
环节三:深度探究---逆境中的呼吸适应
探究活动一:水淹胁迫下的呼吸适应
练习3:农业生产中,积水会影响小麦根细胞的呼吸作用,适时排水有利于其生长。据研究可知,小麦根细胞的呼吸作用与甲、乙两种酶相关,水淹过程中甲、乙两种酶活性的变化情况如图所示。回答下列问题:
(1)正常情况下,作物根细胞的呼吸方式主要是有氧呼吸,从物质和能量的角度分析,其代谢特点是______。
(2)图中参与无氧呼吸的酶是______(填“甲”或“乙”),判断依据是_______。
(3)水淹天数为0-3d时,影响呼吸作用强度的主要环境因素是_______,水淹第3d时,经检测作物根的CO2释放量为0.4μmol·mg-1·min-1,O2吸收量为0.2μmol·mg-1·min-1,若不考虑乳酸发酵,无氧呼吸强度是有氧呼吸强度的______倍。
(4)水淹天数为4d时,小麦根细胞的生命活动可能受到较大影响,其依据是_______。
(5)适时排水有利于小麦生长,原因是________。
探究活动二:影响细胞呼吸的因素
学生活动三:分析O2浓度,CO2浓度,温度,含水量等因素对细胞呼吸的影响并绘制坐标曲线分析其原理。
因素
O2浓度
CO2浓度
温度
含水量
坐标曲线
原理
应用
练习4.植物的根系由于土壤淹水或灌溉不足会处于低氧胁迫的状态。低氧胁迫下,植物叶片和根组织中脱落酸(ABA)含量显著提高。研究发现,玉米根部用ABA预处理后,再进行低氧胁迫处理,叶片不发生萎蔫。长期低氧条件下,植物体内大量积累IAA会导致植物生长缓慢。下列相关叙述错误的是( )
A.低氧胁迫下,ABA可能会使气孔关闭来降低蒸腾作用
B.根据信息可知,低氧等环境因素参与调节植物的生命活动
C.植物在低氧胁迫下生长状态改变可能是基因选择性表达的结果
D.IAA浓度过高会抑制植物的生长,植物的生长效应取决于某种激素的绝对含量
环节四:迁移应用---收获与贮藏
请为小麦种子设计一套科学贮藏方案,并说明每项措施的生物学原理。
练习5.马铃薯块茎储藏不当容易发芽或腐烂,因此储存的条件非常重要。某兴趣小组做了相关实验,研究马铃薯块茎呼吸速率与O2浓度、温度的关系,结果如图1、图2所示,回答下列问题:
(1)马铃薯块茎储藏不当会出现酸味,这种现象与马铃薯块茎细胞无氧呼吸产生的______有关。图1中,A点块茎有氧呼吸和无氧呼吸同时进行,此时细胞呼吸产生的CO2的量______(填“大于”“小于”或“等于”)消耗的O2量;______(填字母)点对应的O2浓度储存马铃薯块茎最佳,判断的依据是________________________。
(2)有研究表明,马铃薯块茎储藏环境的温度以3-5℃为宜。从图2可知当马铃薯块茎从20℃移到0℃后,CO2的释放速率下降,出现这种变化的原因是________________________。重新移回到20℃环境中,与之前20℃环境相比,CO2释放速率明显升高。有人推测可能与“低温使马铃薯块茎中淀粉酶含量增加有关”,若推测成立,CO2释放速率升高的原因是________________________。
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