第1课时 细胞呼吸的方式和有氧呼吸过程.docx

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第1课时细胞呼吸的方式和有氧呼吸过程

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

内容标准要求

核心素养对接

学业质量水平

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。

1.生命观念——结构与功能观：

线粒体结构与细胞呼吸的关系。

水平一

2.概述有氧呼吸的三个阶段，写出有氧呼吸的反应式。

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。

水平二

3.探究酵母菌细胞呼吸的方式，学会控制和检测实验变量。

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。

水平二

研读教材·梳理探究

探究酵母菌细胞呼吸的方式

———————————————知识梳理———————————————

一、细胞呼吸的概念剖析　

与燃烧迅速释放能量相比，细胞呼吸是分阶段逐级释放能量的

1.发生场所　细胞内。

2.实质　有机物的氧化分解。

3.物质变化　有机物生成CO2或其他产物。

4.能量变化　释放能量并生成ATP。

二、探究酵母菌细胞呼吸的方式

1.酵母菌的特点

2.实验装置

（1）有氧条件下的装置：

如图甲：

（2）无氧条件下的装置：

如图乙：

3.产物检测（连线）

4.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）在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量二氧化碳和水。

（3）在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精，还产生少量的二氧化碳。

———————————————素养提升———————————————

科学探究——酵母菌细胞呼吸的方式

下图是探究酵母菌细胞呼吸产物装置，据图分析下列问题：

1.实验装置和操作分析

（1）怎样为1号试管中酵母菌提供氧气？

提示　让氯化铁催化过氧化氢的分解。

（2）2号试管中如何隔绝空气制造无氧环境？

提示　①对葡萄糖溶液煮沸，排出溶解的氧气

②酵母菌培养液表面铺一层石蜡油

③先塞上橡皮塞消耗掉试管内的氧气，再插上导管

2.实验变量控制

讨论实验装置中的自变量、因变量、无关变量？

（1）自变量：

是否通氧气。

（2）因变量：

产物CO2多少以及是否产生酒精等。

（3）无关变量：

葡萄糖溶液的浓度、培养温度、培养时间、其他微生物影响等。

3.酵母菌细胞代谢产物的检测

（1）如何检测CO2的产生速率：

方法一：

判断依据：

相同时间内澄清石灰水变混浊的速度和程度。

判断方法：

若变混浊的速度较快而且混浊程度较高，则说明产生的CO2较多。

方法二：

判断依据：

相同时间内溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄的速度和变成黄色的程度。

方法比较：

溴麝香草酚蓝水溶液检测二氧化碳要比澄清石灰水更加灵敏，由于无氧呼吸释放二氧化碳较少，所以通常用前者进行检测。

判断方法：

若变色速度较快且颜色较深，则说明产生的CO2较多。

（2）酒精的检测：

试管2变灰绿色，试管1不变色，说明酵母菌只有进行无氧呼吸时，才能产生酒精。

[典例1]利用如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瓶先敞口培养一段时间后，再连通B瓶

B.A瓶密封后，应该立即连通B瓶

C.A瓶密封后，培养一段时间，再连通B瓶

D.实验结束后，在B瓶中加入重铬酸钾检验酒精

解析　探究酵母菌的无氧呼吸时，A瓶应先密封培养一段时间，目的是消耗完瓶中的氧气，然后再连通B瓶，A、B错误，C正确；实验结束后，在A瓶中加入酸性的重铬酸钾检验酒精，颜色由橙色变成灰绿色，D错误。

答案　C

[变式训练]下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验的叙述，错误的是（　　）

A.实验中将葡萄糖溶液煮沸的目的是灭菌和去除溶液中的O2

B.在探究有氧呼吸的实验过程中，泵入的空气应去除CO2

C.实验中需控制的无关变量有温度、培养液浓度等

D.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

解析　由于酵母菌的有氧呼吸和无氧呼吸均可产生CO2，所以不能根据澄清石灰水是否变混浊来判断酵母菌的呼吸方式。

答案　D

联想质疑

★面粉经过酵母菌发酵，发酵过程中产生大量的CO2，CO2遇热膨月长导致面包又松又软。

★溴麝香草酚蓝水溶液通入CO2的颜色变化：

蓝→绿→黄。

★利用酒精检测仪可以用来查酒驾

注：

检测酒精原理：

交警用经硫酸化处理的三氧化铬（CrO3）（与重铬酸钾检测酒精的原理类似）硅胶检查司机呼出的气体，据硅胶颜色的变化可确认司机是否为酒后驾车

★酵母菌无氧呼吸的过程中产生酒精。

为什么要将葡萄糖溶液先煮沸再冷却后加入培养瓶中？

提示　加热煮沸的目的是杀死溶液中的细菌，同时还能排出溶液中的O2。

冷却的原因是防止高温将酵母菌杀死。

有氧呼吸

———————————————知识梳理———————————————

1.线粒体的结构和功能

没有线粒体的真核生物（如蛔虫）不能进行有氧呼吸，但原核生物没有线粒体，却可以进行有氧呼吸

（1）线粒体增大膜面积的方式和意义：

内膜的某些部位向内腔折叠形成嵴，增大有氧呼吸酶的附着面积。

（2）有氧呼吸的酶分布在：

线粒体内膜上和基质中。

（3）线粒体的功能：

进行有氧呼吸的主要场所。

2.有氧呼吸过程

3.概念

细胞在O2参与下，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CO2和H2O，释放能量，生成大量ATP的过程。

4.反应总式　C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量

———————————————素养提升———————————————

生命观念——有氧呼吸的过程

1.下图是有氧呼吸过程图解，①、②、③是有氧呼吸的三个阶段。

据图探讨下列问题：

（1）发生的场所：

①细胞质基质，②线粒体基质，③线粒体内膜。

（2）丙酮酸的分子式为C3H4O3，请写出有氧呼吸每个阶段的反应式：

能量不可写成ATP，有氧呼吸各个阶段释放的能量，均大部分以热能形式散失，少部分转移到ATP中以活跃的化学能形式存在，后者可以为多种生命活动提供能量。

（3）①②③三个阶段中有[H]产生的是①②，[H]中的H来自葡萄糖和水，用于与O2反应生产水。

（4）①②③三个阶段都产生能量，其中产生能量最多的是③。

葡萄糖中的化学能被转化成热能和ATP中活跃的化学能。

[典例2]如图所示为某动物细胞内部分物质的代谢过程，下列相关叙述中正确的是（　　）

A.图解过程中大部分能量以热能形式散失

B.图解中

（一）、

（二）两阶段产生[H]的场所都是线粒体

C.图解中（三）阶段产生的H2O中的氢最终都来自葡萄糖

D.1分子丙酮酸在

（二）、（三）阶段产生的能量一样多

解析　细胞呼吸过程释放的能量只有少量储存在ATP中，大部分能量以热能形式散失，A正确；图解中

（一）阶段产生[H]的场所是细胞质基质，

（二）阶段产生[H]的场所是线粒体基质，B错误；图解中（三）阶段产生的H2O中的氢最终来自葡萄糖和第二阶段参与反应的水，C错误；细胞呼吸

（二）阶段释放的能量少，（三）阶段释放的能量多，D错误。

答案　A

【一题多变】

（1）水参与有氧呼吸哪个阶段？

又在哪个阶段生成？

提示　水参与有氧呼吸第二阶段，在有氧呼吸第三阶段生成。

（2）只有葡萄糖才能作为细胞呼吸的底物吗？

提示　脂肪、蛋白质也可以作为底物参与细胞呼吸。

联想质疑

★有氧呼吸过程

有氧呼吸过程中各种元素的来源和去路：

有氧呼吸与体外燃烧的区别：

同有机物在生物体外的燃烧相比，有氧呼吸是在温和条件下进行的，有机物中的能量经过一系列的化学反应逐步释放；释放的能量一部分储存在ATP中。