新教材高中生物第5章细胞的能量供应和利用第3节第1课时细胞呼吸的方式和有氧呼吸过程课件 45页

第3节　细胞呼吸的原理和应用 第 1 课时　细胞呼吸的方式和有氧呼吸过程 课标要求 核心素养 1. 分析细胞呼吸和有机燃料燃烧产生能量过程的不同，理解细胞呼吸的本质。 2. 概述有氧呼吸的三个阶段，写出有氧呼吸的反应式。 3. 探究酵母菌细胞呼吸的方式，学会控制和检测实验变量。 1. 生命观念 —— 结构与功能观：线粒体结构与细胞呼吸的关系。 2. 科学思维 —— 分析与综合：分析有氧呼吸的三个阶段，理解细胞呼吸的实质。 3. 科学探究 —— 根据实验目的，设计探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置，实施方案，观察实验结果，得出正确结论。 新知预习 · 双基夯实 一、探究酵母菌细胞呼吸的方式 二、有氧呼吸 (1) 在探究酵母菌细胞呼吸的方式实验中，必须保证酵母菌是新鲜的、有活性的。 ( 　　 ) (2) 只检测有无 CO 2 产生即可确定酵母菌的呼吸方式。 ( 　　 ) (3) 根据石灰水变混浊的程度可以确定 CO 2 产生量的多少。 ( 　　 ) (4) 酒精在中性或酸性条件下与重铬酸钾溶液反应产生灰绿色。 ( 　　 ) (5) 有氧呼吸的过程只发生在线粒体内。 ( 　　 ) √ × √ × × (6) 有氧呼吸三个阶段所需要的酶是相同的。 ( 　　 ) (7) 有氧呼吸的三个阶段均可产生 ATP ，但第三阶段产生的最多。 ( 　　 ) (8) 有氧呼吸产生的 [H] 在线粒体基质中与氧结合生成水。 ( 　　 ) (9) 有氧呼吸的第三阶段既消耗水又产生水。 ( 　　 ) (10) 需氧型细菌有氧呼吸的主要场所是线粒体。 ( 　　 ) × √ × × × 思考： 1 ．利用课本酵母菌呼吸方式实验装置，设计实验，比较有氧呼吸与无氧呼吸能量释放的多少？ 提示： 在 A 、 B 瓶增加温度计，加入等量的酵母菌、葡萄糖培养液等，相同条件下观察比较温度计刻度上升情况。 2 ． 酿酒业常用的菌种是酵母菌，发酵池往往封入一部分空气，为什么？ 提示： 酵母菌是兼性厌氧菌，有氧时进行有氧呼吸，大量繁殖获得大量菌种，把氧气耗尽，然后进行无氧呼吸产生酒精。 3 ． 有氧呼吸过程中哪几个阶段有 [H] 产生？其消耗发生在哪个阶段？ 提示： 有氧呼吸过程中第一、二阶段有 [H] 产生，其去向是在第三阶段与氧气结合形成水。 4 ． 有氧呼吸的生成物 CO 2 中的 C 和 O 分别来自哪里？有氧呼吸的生成物 H 2 O 中的 O 从何而来？ 提示： 有氧呼吸的生成物 CO 2 中的 C 来自葡萄糖， O 来自葡萄糖和水。有氧呼吸的生成物 H 2 O 中的 O 来自氧气。 学霸记忆 · 素养积累 课内探究 · 名师点睛 1 ． 实验原理 (1) 酵母菌是兼性厌氧菌，在有氧和无氧条件下均能生存，有氧呼吸产生 H 2 O 和 CO 2 ，无氧呼吸产生酒精和 CO 2 。 一 探究酵母菌的呼吸方式 2 ． 探究过程 提出问题：酵母菌使葡萄糖发酵产生酒精是在有氧还是无氧条件 下；酵母菌在有氧和无氧条件下细胞呼吸的产物是什 么？ ↓ 作出假设：针对上述问题，根据已有的知识和生活经验 ( 如酵母菌可 用于酿酒、发面等 ) 作出合理的假设 3 ． 实验分析及拓展 (1) 实验分析 ① 通入甲中 A 瓶的空气需先通过 NaOH 溶液的目的是保证进入 A 瓶的气体中不含有 CO 2 ，保证使第三个锥形瓶中的澄清石灰水变混浊的 CO 2 完全是由酵母菌有氧呼吸产生的。 ② 乙中 B 瓶应封口放置一段时间，待酵母菌将 B 瓶中的氧气消耗完后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保通入澄清石灰水中的 CO 2 完全是由酵母菌无氧呼吸产生的。 (2) 不同材料呼吸实验的设计 ① 若探究种子呼吸状况则不必遮光，但需 “ 死种子 ” 作对照。 ② 若探究 “ 植株或幼苗 ” 呼吸状况，应进行遮光处理，以防止光合作用的干扰，同时可设置同种状况但杀死的植株或幼苗作对照。 知识贴士 酵母菌是兼性厌氧生物，是因为它既能进行有氧呼吸也能进行无氧呼吸，而人体中的某些细胞既能进行有氧呼吸也能短暂的进行无氧呼吸，但人只能是需氧型生物，所以生物异化作用类型的区分，不是以能否进行有氧、无氧呼吸为依据的，而是以在有氧或无氧的条件下能否正常生存为依据的。 利用右图所示装置探究酵母菌的无氧呼吸，正确的操作方法是 ( 　　 ) A ． A 瓶密封后，应该立即连通 B 瓶　 B ． A 瓶先敞口，培养一段时间，再连通 B 瓶 C ． A 瓶密封后，培养一段时间，再连通 B 瓶 D ．实验后，在 B 瓶中加入重铬酸钾检验有无酒精产生 典例剖析 典例 1 C 解析： A 瓶密封后，锥形瓶内仍有少量氧气，所以不能立即连通 B 瓶， A 错误；探究酵母菌的无氧呼吸的条件是无氧，所以 A 瓶先敞口培养一段时间不符合要求， B 错误； A 瓶密封后，培养一段时间，以便消耗掉瓶中的氧气，再连通 B 瓶，确保产生的二氧化碳都是无氧呼吸产生的， C 正确；实验过程中，二氧化碳通过导管进入 B 瓶，酒精仍在 A 瓶中，所以实验结束后，取 A 瓶中培养液加入重铬酸钾检验酒精的产生， D 错误。 1 ．下列有关 “ 探究酵母菌细胞呼吸的方式 ” 实验的叙述，错误的是 ( 　　 ) A ．二氧化碳可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄 B ．实验中需控制的无关变量有温度、 pH 、培养液浓度等 C ．可通过观察澄清石灰水是否变混浊来判断酵母菌的呼吸方式 D ．实验中将葡萄糖溶液煮沸的目的是灭菌和去除溶液中的 O 2 变式训练 C 解析： 酵母菌呼吸产物 CO 2 可用澄清的石灰水或溴麝香草酚蓝溶液来检测，实验现象分别是澄清石灰水变混浊、溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄；酵母菌在有氧和无氧条件下都能产生 CO 2 ，因此不能根据 CO 2 的产生与否来判断细胞呼吸方式；实验过程中需将葡萄糖溶液煮沸，目的是灭菌和去除溶液中的 O 2 ，减小实验的误差，此外还需保持无关变量温度、 pH 、培养液浓度等适宜。 1 ． 线粒体的结构 ( 如图所示 ) 二 有氧呼吸 2 ． 有氧呼吸的概念及实质 (1) 概念：有氧呼吸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) 实质：细胞在 O 2 的参与下，氧化分解有机物，释放能量，供给生命活动的需要。 3 ． 有氧呼吸的过程 有氧呼吸过程 第一阶段 第二阶段 第三阶段 场所 细胞质基质 线粒体基质 线粒体内膜 反应物 葡萄糖 (C 6 H 12 O 6 ) 丙酮酸 (C 3 H 4 O 3 ) ＋ H 2 O [H] ＋ O 2 产物 丙酮酸＋ [H] CO 2 ＋ [H] H 2 O 是否需氧 不需氧 不需氧 需氧 特别提醒 ： 反应式中左右两边的水不能抵消，原因是左边的水是用于生成 [H] 和部分 CO 2 的，而右边的水分子中的氧原子全部来自 O 2 。 CO 2 中的氧原子一半来自 C 6 H 12 O 6 ，一半来自参与反应的水分子。 (2020 · 河北定州中学高一月考 ) 如图表示有氧呼吸过程，下列有关说法正确的是 ( 　　 ) A ．①②④中数值最大的是① B ．③代表的物质名称是氧气 C ．线粒体能完成图示全过程 D ．原核生物能完成图示全过程 典例剖析 典例 2 D 解析： 有氧呼吸过程中第三阶段释放的能量最多，即图中的④， A 错误；③是有氧呼吸第二阶段的反应物 —— 水， B 错误；有氧呼吸第一阶段的场所是细胞质基质， C 错误；原核细胞没有线粒体，但是可以进行有氧呼吸，如蓝细菌，故原核生物能完成图示全过程， D 正确。 2 ． (2019 · 南京一中月考 ) 下图是有氧呼吸过程的图解，据图回答 (1) ～ (3) 题： (1) 有氧呼吸是从 __________ 的氧化分解开始的，全过程分为 ______ 个阶段。 变式训练 葡萄糖 三 (2) 有氧呼吸的主要场所是 __________ ；进入该场所的呼吸底物是 __________ ；释放的 CO 2 是在第 ______ 阶段产生的； H 2 O 是在第 ______ 阶段形成的；产生能量最多的是第 ______ 阶段。 (3) 有氧呼吸中 O 2 的作用是 ___________________________________ ，写出有氧呼吸的总反应式： _______________________________________ __ __ __ 。 线粒体 丙酮酸 二 三 三 与 [H] 结合生成 H 2 O ，产生大量的能量 能量 解析： 对照图解分析有氧呼吸过程。第一阶段发生在细胞质基质中， 1 分子葡萄糖分解为 2 分子的丙酮酸，同时产生 [H] 和少量能量；第二阶段发生在线粒体基质中，丙酮酸和水彻底分解为 CO 2 ，同时产生 [H] 和少量能量；第三阶段发生在线粒体内膜上， [H] 和 O 2 结合生成 H 2 O ，同时产生大量能量。 指点迷津 · 拨云见日 关于细胞呼吸方式探究的注意事项 1 ．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，才可加入酵母菌。否则，高温会杀死酵母菌。 2 ．有氧条件：必须持续通入空气，以保证 O 2 的充足。空气通入 A 瓶之前先用 NaOH 溶液处理，目的是吸收 CO 2 ，排除空气中 CO 2 对实验结果的干扰。 无氧条件：装置中 B 瓶应封口放置一段时间后，再连接澄清的石灰水，其目的是先让酵母菌将 B 瓶中的 O 2 消耗完，确保只进行无氧呼吸。 3 ．在 25 ～ 35 ℃ 的环境中进行实验，此时的酵母菌中酶活性最高，生命活动最旺盛，细胞呼吸明显。 4 ．浓硫酸有腐蚀性，往试管中滴加浓硫酸时要缓慢、小心。 下图为探究酵母菌呼吸方式的实验设计装置。下列叙述正确的是 ( 　　 ) A ．实验自变量为温度 B ．实验因变量为 CO 2 的多少 C ．空气泵泵入的气体应先除去 O 2 D ．乙、丙两试管加入干酵母后应煮沸冷却除去 CO 2 典例 3 B 解析： 该实验的自变量是氧气的有无，温度属于无关变量， A 错误；该实验通过 Ca(OH) 2 溶液检测 CO 2 的产生量， B 正确；空气泵通入气体是为有氧呼吸提供 O 2 ，但应先除去泵入气体中的 CO 2 ， C 错误；乙、丙两试管的培养液需煮沸 ( 除去 CO 2 ) 冷却后再加入干酵母，避免高温杀死酵母菌， D 错误。  问题探讨 ⇨ P90 1 ．通气是为了使酵母菌进行有氧呼吸而大量繁殖，密封是为了使酵母菌进行无氧呼吸产生酒精。 2 ．在氧气充足的环境下，其繁殖速度大大提高，因此能大量繁殖。 3 ．可以为酵母菌的生命活动提供能量。  思考 · 讨论 ⇨ P93 1 ．有氧呼吸的能量转化效率大约是 977.28÷2 870≈34% ，由于 1 mol ATP 水解释放的能量是 30.54 kJ ，所以这些能量大约可以使 977.28÷30.54×6.02×10 23 ＝ 1.93×10 25 个 ADP 转化为 ATP 。 2 ．保护细胞的基本结构。如果组成细胞的化合物迅速而彻底地氧化分解，能量会迅速地全部释放出来，细胞的基本结构也会因此遭到彻底的破坏。