2019-2020学年中图版生物必修一讲义:第3单元 第2章 第4节 从化学能到生物能 Word版含答案.pdf
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1、第四节 从化学能到生物能第四节 从化学能到生物能 学习目标 学习目标 1.掌握有氧呼吸和无氧呼吸的过程。掌握有氧呼吸和无氧呼吸的过程。(重点重点) 2.尝试探究酵母菌细 胞呼吸的方式。 尝试探究酵母菌细 胞呼吸的方式。 (重难点重难点) 3.理解影响细胞呼吸的因素及在实践中的应用。理解影响细胞呼吸的因素及在实践中的应用。 (重难点重难点) 一、酵母菌细胞呼吸的方式一、酵母菌细胞呼吸的方式(实验实验) 1实验原理实验原理 酵母菌是兼性厌氧型生物,在有氧和无氧的条件下均能正常生存。酵母菌是兼性厌氧型生物,在有氧和无氧的条件下均能正常生存。 2实验步骤实验步骤 (1)活动程序活动程序 组别组别 步骤
2、 步骤 ABC 1 L 0.1 g/mL 煮沸 后冷却的葡萄糖溶 液 煮沸 后冷却的葡萄糖溶 液 1 L 0.1 g/mL 煮沸 后冷却的葡萄糖溶 液 煮沸 后冷却的葡萄糖溶 液 1 L 0.1 g/mL 煮沸 后冷却的葡萄糖溶 液 煮沸 后冷却的葡萄糖溶 液 适量酵母培养液适量酵母培养液等量酵母培养液等量酵母培养液不加不加 液体石蜡液体石蜡不加不加不加不加 3 个瓶中分别放入温度计,用棉团塞上瓶口个瓶中分别放入温度计,用棉团塞上瓶口 24 h 后观察并记录后观察并记录 3 个保温瓶中温度数据个保温瓶中温度数据 (2)结果分析及结论预测结果分析及结论预测 温温度度高高低低比比较较: :BAC
3、结结论论: :B瓶瓶中中酵酵母母菌菌主主要要进进行行有有氧氧呼呼吸吸,A瓶瓶中中进进行行无无氧氧呼呼吸吸) 二、线粒体与细胞呼吸的过程二、线粒体与细胞呼吸的过程 1细胞呼吸的类型细胞呼吸的类型 细胞呼吸是细胞内的有机物经过一系列的氧化分解,释放能量的过程,是生细胞呼吸是细胞内的有机物经过一系列的氧化分解,释放能量的过程,是生 物体获得能量的主要代谢途径。物体获得能量的主要代谢途径。 (1)有氧呼吸有氧呼吸 有氧呼吸指细胞在氧的参与下,通过酶的催化作用,把糖类等有机物质彻底有氧呼吸指细胞在氧的参与下,通过酶的催化作用,把糖类等有机物质彻底 氧化分解,产生二氧化碳和水,同时释放大量能量的过程。有氧
4、呼吸最常利用的氧化分解,产生二氧化碳和水,同时释放大量能量的过程。有氧呼吸最常利用的 物质是葡萄糖。物质是葡萄糖。 (2)无氧呼吸无氧呼吸 无氧呼吸指细胞在无氧的条件下,通过酶的催化作用,把糖类等有机物不彻无氧呼吸指细胞在无氧的条件下,通过酶的催化作用,把糖类等有机物不彻 底氧化分解,产生少量能量的过程。底氧化分解,产生少量能量的过程。 2.有氧呼吸有氧呼吸 (1)概念概念 有有氧氧 呼呼吸吸 物物质质 变变化化 反反应应物物: :葡葡萄萄糖糖等等有有机机物物 产产物物: :二二氧氧化化碳碳和和水水) 条条件件: :有有氧氧参参与与及及多多种种酶酶催催化化 能能量量变变化化: :释释放放能能量
5、量并并生生成成大大量量能能量量) (2)主要场所主要场所线粒体线粒体 写出字母代表的结构名称写出字母代表的结构名称 a外膜;外膜;b.内膜形成的嵴;内膜形成的嵴;c.线粒体基质。线粒体基质。 与有氧呼吸有关的酶分布在:与有氧呼吸有关的酶分布在:bc。 线粒体的分布:集中在代谢旺盛的部位。线粒体的分布:集中在代谢旺盛的部位。 (3)过程过程 (4)写出总反应式写出总反应式 C6H12O66O26H2O6CO212H2O能量。能量。 酶酶 3无氧呼吸无氧呼吸两种方式两种方式 类型类型酒精发酵酒精发酵乳酸发酵乳酸发酵 项目 项目 场所场所细胞质基质细胞质基质 第一阶段第一阶段葡萄糖葡萄糖H丙酮酸少量
6、能量丙酮酸少量能量 酶酶 过程过程 第二阶段第二阶段丙酮酸丙酮酸H 酒精酒精CO2 酶酶 丙酮酸丙酮酸H 乳酸乳酸 酶酶 化学反应式化学反应式 C6H12O62C2H5OH 酶酶 2CO2能量能量 C6H12O62C3H6O3 酶酶 能量能量 酵母菌的呼吸方式酵母菌的呼吸方式 阅读教材阅读教材 P68探究活动,完成下列问题。探究活动,完成下列问题。 探讨 :该实验的自变量和因变量分别是什么?探讨 :该实验的自变量和因变量分别是什么?1 1 提示:提示:自变量是有氧和无氧;因变量是温度的变化。自变量是有氧和无氧;因变量是温度的变化。 探讨 :探讨 :C 组起什么作用?组起什么作用?2 2 提示:
7、提示:对照作用。对照作用。 归纳总结归纳总结 注意事项注意事项 1酵母菌必须是新鲜的,否则在实验过程中可能因酵母菌存放时间过长而死 亡导致实验结果不明显。 酵母菌必须是新鲜的,否则在实验过程中可能因酵母菌存放时间过长而死 亡导致实验结果不明显。 2葡萄糖溶液要煮沸使用,目的是除去葡萄糖溶液中的氧气和杀死葡萄糖溶 液中的微生物。 葡萄糖溶液要煮沸使用,目的是除去葡萄糖溶液中的氧气和杀死葡萄糖溶 液中的微生物。 3配制酵母菌培养液时,必须将煮沸的葡萄糖溶液冷却到常温,才可加入新 鲜食用酵母菌。 配制酵母菌培养液时,必须将煮沸的葡萄糖溶液冷却到常温,才可加入新 鲜食用酵母菌。 1某兴趣小组在室温下进
8、行了酵母菌无氧呼吸的探究实验某兴趣小组在室温下进行了酵母菌无氧呼吸的探究实验(如图如图)。下列分析 错误的是 。下列分析 错误的是( ) A滴管中冒出气泡是反应产生滴管中冒出气泡是反应产生 CO2的结果的结果 B试管中加水的主要目的是制造无氧环境试管中加水的主要目的是制造无氧环境 C若试管中的水换成冷水,气泡释放速率下降若试管中的水换成冷水,气泡释放速率下降 D实验结束后,试管内溶液温度不变实验结束后,试管内溶液温度不变 D 依据题中提供的信息分析,酵母菌无氧呼吸的产物为酒精和依据题中提供的信息分析,酵母菌无氧呼吸的产物为酒精和 CO2;无氧 呼吸在有氧条件下会受抑制,因此加入适量的水可以营造
9、一个缺氧的环境;冷水 中,酶的活性会降低,无氧呼吸速率减小,因此释放气泡速率下降;酵母菌无氧 呼吸产生热能,故试管内溶液温度升高,故 ;无氧 呼吸在有氧条件下会受抑制,因此加入适量的水可以营造一个缺氧的环境;冷水 中,酶的活性会降低,无氧呼吸速率减小,因此释放气泡速率下降;酵母菌无氧 呼吸产生热能,故试管内溶液温度升高,故 D 错误。错误。 2如图表示的是测定保温桶内温度变化的实验装置。某研究小组以该装置探 究酵母菌在不同条件下呼吸作用的情况。材料用具:保温桶 如图表示的是测定保温桶内温度变化的实验装置。某研究小组以该装置探 究酵母菌在不同条件下呼吸作用的情况。材料用具:保温桶(500 mL)
10、、温度计、 活性干酵母、质量浓度为 、温度计、 活性干酵母、质量浓度为 0.1 g/mL 的葡萄糖溶液、棉花、石蜡油。的葡萄糖溶液、棉花、石蜡油。 实验假设:酵母菌在有氧条件下呼吸作用比无氧条件下呼吸作用放出热量更 多。 实验假设:酵母菌在有氧条件下呼吸作用比无氧条件下呼吸作用放出热量更 多。 (1)取取 A、B 两装置设计实验如下,请补充下表中内容:两装置设计实验如下,请补充下表中内容: 装置装置方法步骤一方法步骤一方法步骤二方法步骤二方法步骤三方法步骤三 A加入加入 240 mL 的葡萄糖溶液的葡萄糖溶液加入加入 10 g 活性干酵母活性干酵母 _ _ B 加入加入 240 mL 煮沸后冷
11、却的 葡萄糖溶液 煮沸后冷却的 葡萄糖溶液 _ _ 加入石蜡油,铺 满液面 加入石蜡油,铺 满液面 (2)B 装置葡萄糖溶液煮沸的主要目的是装置葡萄糖溶液煮沸的主要目的是_,这是控制实验 的 ,这是控制实验 的_变量。变量。 (3)要测定要测定 B 装置因呼吸作用引起的温度变化量,还需要增加一个装置装置因呼吸作用引起的温度变化量,还需要增加一个装置 C。请。请 写出装置写出装置 C 的实验步骤:的实验步骤: 装置装置方法步骤一方法步骤一方法步骤二方法步骤二方法步骤三方法步骤三 C_ 加入石蜡油,铺满液 面 加入石蜡油,铺满液 面 (4)实验预期 : 在适宜条件下实验,实验预期 : 在适宜条件下
12、实验,30 分钟后记录实验结果,若装置分钟后记录实验结果,若装置 A、B、C 温度大小关系是:温度大小关系是:_ (用“用“”表示”表示),则假设成立。,则假设成立。 解析解析 A、B 两个实验装置作对照,两个实验装置作对照,A 为有氧条件下的,为有氧条件下的,B 为无氧条件下的为无氧条件下的 (步骤三加入石蜡油,隔绝氧气步骤三加入石蜡油,隔绝氧气)。B 装置煮沸的目的仍然是去除氧气,和步骤三目 的一样。两装置步骤二加入的都应该一样,都是 装置煮沸的目的仍然是去除氧气,和步骤三目 的一样。两装置步骤二加入的都应该一样,都是 10 g 活性干酵母,体现了单一变 量的实验原则。装置 活性干酵母,体
13、现了单一变 量的实验原则。装置 C 是和是和 B 作对照的,用来排除其他因素造成的温度变化,因 此,除了步骤二不加入活性干酵母外,其他条件应该和 作对照的,用来排除其他因素造成的温度变化,因 此,除了步骤二不加入活性干酵母外,其他条件应该和 B 一样。装置一样。装置 A、B、C 温 度大小应该和三个装置呼吸类型有关, 温 度大小应该和三个装置呼吸类型有关,A 装置酵母菌进行了有氧呼吸释放大量能 量,温度会最高, 装置酵母菌进行了有氧呼吸释放大量能 量,温度会最高,C 装置没有酵母菌,没有细胞呼吸,温度最低,装置没有酵母菌,没有细胞呼吸,温度最低,B 装置中酵母 菌进行了无氧呼吸,释放的能量比
14、装置中酵母 菌进行了无氧呼吸,释放的能量比 A 少。少。 答案答案 (1)不加入石蜡油 加入不加入石蜡油 加入 10 g 活性干酵母 活性干酵母 (2)去除氧气 自 去除氧气 自 (3)加入加入 240 mL 煮沸后冷却的葡萄糖溶液 不加入活性干酵母 煮沸后冷却的葡萄糖溶液 不加入活性干酵母 (4)ABC 线粒体和细胞呼吸的过程线粒体和细胞呼吸的过程 探讨 :试从元素角度分析有氧呼吸过程中各物质的来源、去向,写出反应式探讨 :试从元素角度分析有氧呼吸过程中各物质的来源、去向,写出反应式1 1 并用箭头进行标注。并用箭头进行标注。 提示:提示: 探讨 :分析糖类探讨 :分析糖类(葡萄糖葡萄糖)为
15、什么必须分解成丙酮酸后才能进行有氧呼吸的第为什么必须分解成丙酮酸后才能进行有氧呼吸的第2 2 二、三阶段?二、三阶段? 提示:提示:因为线粒体膜上不含有运输葡萄糖的载体蛋白,葡萄糖不能进入线粒 体 因为线粒体膜上不含有运输葡萄糖的载体蛋白,葡萄糖不能进入线粒 体(或线粒体内没有催化葡萄糖分解的酶或线粒体内没有催化葡萄糖分解的酶)。 探讨 :细胞呼吸过程中能量发生了怎样的变化?探讨 :细胞呼吸过程中能量发生了怎样的变化?3 3 提示:提示:细胞呼吸过程中储存在有机物中的稳定化学能,转变成储存在细胞呼吸过程中储存在有机物中的稳定化学能,转变成储存在 ATP 高 能磷酸键中活跃的化学能和热能。 高
16、能磷酸键中活跃的化学能和热能。 探讨 :在通风条件不好的环境中储藏的苹果会有酒味散发,而马铃薯储藏久探讨 :在通风条件不好的环境中储藏的苹果会有酒味散发,而马铃薯储藏久4 4 了却不会有酒味产生,请分析其中的原因?了却不会有酒味产生,请分析其中的原因? 提示:提示:苹果无氧呼吸的产物是酒精和苹果无氧呼吸的产物是酒精和 CO2,马铃薯无氧呼吸的产物是乳酸。,马铃薯无氧呼吸的产物是乳酸。 探讨 :所有生物无氧呼吸的产物相同吗?说明理由。探讨 :所有生物无氧呼吸的产物相同吗?说明理由。5 5 提示:提示:不同。因为不同生物细胞所具有的酶不同,导致反应途径不同,产物 也不同。 不同。因为不同生物细胞所
17、具有的酶不同,导致反应途径不同,产物 也不同。 探讨 :无氧呼吸为什么产生的能量是少量的?探讨 :无氧呼吸为什么产生的能量是少量的?6 6 提示:提示:因为无氧呼吸生成的乳酸或酒精中储存大部分能量。因为无氧呼吸生成的乳酸或酒精中储存大部分能量。 归 归纳纳总总结结_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 1有氧呼吸和无氧呼吸的过程有氧呼吸和无氧呼吸的过程(如图如图) 其中、为无氧呼吸的第一、二阶段;、分别为有氧呼吸的第一、 二、三阶段。 其中、为无氧呼吸
18、的第一、二阶段;、分别为有氧呼吸的第一、 二、三阶段。 2有氧呼吸过程中各元素的来源和去路有氧呼吸过程中各元素的来源和去路 (1)CO2是在第二阶段产生的,是由丙酮酸和水反应生成的,场所是线粒体基 质。 是在第二阶段产生的,是由丙酮酸和水反应生成的,场所是线粒体基 质。 (2)O2参与了第三阶段,参与了第三阶段,H和和 O2结合生成水,所以细胞呼吸产生的水中的氧 来自于 结合生成水,所以细胞呼吸产生的水中的氧 来自于 O2,场所是线粒体内膜。,场所是线粒体内膜。 (3)有氧呼吸过程中的反应物和生成物中都有水,反应物中的水用于第二阶段 和丙酮酸反应,生成物中的水是有氧呼吸第三阶段 有氧呼吸过程中
19、的反应物和生成物中都有水,反应物中的水用于第二阶段 和丙酮酸反应,生成物中的水是有氧呼吸第三阶段H和和 O2结合生 成的。 结合生 成的。 3有氧呼吸和无氧呼吸的比较有氧呼吸和无氧呼吸的比较 项目项目有氧呼吸有氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸 不不条件条件需氧需氧不需氧不需氧 场所场所 细胞质基质细胞质基质(第一阶段第一阶段)、线粒体、线粒体(第 二、三阶段 第 二、三阶段) 细胞质基质细胞质基质 分解程度分解程度葡萄糖被彻底分解葡萄糖被彻底分解葡萄糖分解不彻底葡萄糖分解不彻底 产物产物CO2、H2O乳酸或酒精和乳酸或酒精和 CO2 同同 点点 能量释放能量释放大量能量大量能量少量能量少量能量 反应条件
20、反应条件需酶和适宜温度需酶和适宜温度 本质本质氧化分解有机物,释放能量,生成氧化分解有机物,释放能量,生成 ATP 过程过程第一阶段从葡萄糖到丙酮酸完全相同第一阶段从葡萄糖到丙酮酸完全相同 相相 同同 点点 意义意义为生物体的各项生命活动提供能量为生物体的各项生命活动提供能量 1如图表示呼吸作用过程中葡萄糖分解的两个途径。酶如图表示呼吸作用过程中葡萄糖分解的两个途径。酶 1、酶、酶 2 和酶和酶 3 依次 分别存在于 依次 分别存在于( ) A线粒体、线粒体和细胞质基质线粒体、线粒体和细胞质基质 B线粒体、细胞质基质和线粒体线粒体、细胞质基质和线粒体 C细胞质基质、线粒体和细胞质基质细胞质基质
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