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＋6H2O
6CO2＋12H2O＋能量
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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。
课堂小结
随堂检测
1.下列关于细胞呼吸的说法中，错误的是（ ）
A.细胞呼吸实际上是在细胞内进行有机物的氧化分解，释放能量的过程
B.细胞呼吸实际上就是细胞与外界环境间的气体交换
C.细胞呼吸是细胞内有机物“缓慢燃烧”的过程
D.细胞呼吸是细胞内有机物进行一系列氧化分解的过程
解析 细胞呼吸的实质是细胞内有机物氧化分解，逐步释放能量的过程。
答案 B
2.葡萄糖是细胞进行有氧呼吸最常利用的物质，将一只实验小鼠放入含有放射性18O2气体的容器内，18O2进入细胞一段时间后，可能出现的放射性化合物是（ ）
A.水B.二氧化碳
C.丙酮酸D.水和二氧化碳
解析 根据有氧呼吸的第三阶段是氧气和[H]反应生成水，含有放射性18O2进入细胞后，最先出现的具有放射性的化合物是水。
形成的水又可参与有氧呼吸的第二阶段，产生的二氧化碳具有放射性。
答案 D
3.如图为线粒体的结构示意图，其中不可能发生的反应是（ ）
A.②处产生CO2B.①处产生ATP
C.②处产生[H]D.③处发生[H]与O2的结合
解析 ①为线粒体内外膜的间隙，不产生ATP。
②为线粒体基质，完成有氧呼吸第二阶段，产生CO2和[H]。
③为
线粒体内膜，完成有氧呼吸第三阶段，[H]与O2结合生成水，释放大量能量。
答案 B
4.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.酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都产生CO2
B.酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都产生酒精
C.澄清的石灰水检测是否产生CO2
D.酸性重铬酸钾溶液检测是否产生了酒精
解析 酵母菌只有无氧呼吸产生酒精，其有氧呼吸将葡萄糖彻底氧化分解为CO2和水，不产生酒精，B错误。
答案 B
5.如图所示，甲、乙两瓶盛有等量相同浓度的葡萄糖溶液，溶液内同时加入足量同种酵母菌，甲瓶内液体不断通入N2，乙瓶内不断通入O2，1h后，测定两瓶溶液的pH，结果是（ ）
A.乙的pH高于甲
B.甲的pH下降，乙的上升
C.甲的pH上升，乙的下降
D.乙的pH低于甲
解析 甲和乙中均可能产生CO2，但由于乙中进行的是有氧呼吸，产生的CO2较多，所以乙中的酸性更强。
答案 D
课时作业
（时间：
30分钟）
知识点1 探究酵母菌细胞呼吸的方式和其他细胞的呼吸方式
1.细胞呼吸的实质是（ ）
A.分解有机物，储存能量B.合成有机物，储存能量
C.分解有机物，释放能量D.合成有机物，释放能量
解析 细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放出能量并生成ATP的过程。
答案 C
2.在检验酵母菌细胞呼吸产物时，常用到一些特殊的颜色反应，下列描述不正确的是（ ）
A.CO2可使澄清的石灰水变混浊
B.CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄
C.乙醇在碱性条件下能与灰绿色的重铬酸钾溶液反应变成橙色
D.乙醇在酸性条件下能与橙色的重铬酸钾溶液反应变成灰绿色
解析 CO2能使澄清的石灰水变混浊，或使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄；乙醇在酸性条件下（浓硫酸）能与橙色的重铬酸钾溶液反应变成灰绿色。
答案 C
3.在探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中，质量分数为10%的NaOH溶液的作用是（ ）
A.吸收空气中的O2B.吸收空气中的CO2
C.检测酒精的产生D.检验CO2的产生
答案 B
4.下图为“探究酵母菌的呼吸方式”的实验装置，有关叙述正确的是（ ）
A.该实验需设置有氧和无氧两种条件的对比实验，其中乙组作为对照组
B.若向B瓶和D瓶中加入酸性重铬酸钾溶液，则D瓶内的溶液会变黄
C.可根据溴麝香草酚蓝水溶液变黄的时间长短，来检测CO2的产生速率
D.若C瓶和E瓶中溶液都变混浊，不能据此判断酵母菌的呼吸方式
解析 D瓶酵母菌进行无氧呼吸，生成酒精，在酸性条件下重铬酸钾溶液与酒精反应变成灰绿色，而B瓶酵母菌进行有氧呼吸，不生成酒精，加入酸性重铬酸钾溶液无灰绿色出现。
B瓶酵母菌进行有氧呼吸，产生二氧化碳速率较快，溴麝香草酚蓝水溶液变黄的时间较短，石灰水变混浊较快（混浊程度较大）；D瓶酵母菌进行无氧呼吸，产生二氧化碳速率较慢，溴麝香草酚蓝水溶液变黄的时间较长，石灰水变混浊较慢（混浊程度较小）。
答案 C
5.
某同学在研究马铃薯块茎无氧呼吸产物时，设计了如下实验：
取新鲜马铃薯块茎，洗净、切成碎屑。
向锥形瓶中放入适量的马铃薯块茎碎屑，并向瓶中充入N2，安装成如图装置。
下列说法不正确的是（ ）
A.锥形瓶中充入N2的目的是制造无氧环境
B.若溴麝香草酚蓝水溶液不变色，则说明马铃薯块茎细胞进行的是酒精发酵
C.实验前应对马铃薯块茎碎屑消毒
D.溴麝香草酚蓝水溶液也可以换成澄清的石灰水
解析 根据实验目的“研究马铃薯块茎无氧呼吸产物”可知，应对其创造无氧环境，故充入N2的目的是制造无氧环境；溴麝香草酚蓝水溶液是用来鉴别CO2的，不变色说明没有CO2生成，则说明马铃薯块茎细胞进行的是乳酸发酵而不是会产生CO2的酒精发酵过程；为防止马铃薯块茎上杂菌细胞呼吸对实验造成干扰，实验前需对其消毒；检验CO2也可用澄清石灰水。
答案 B
知识点2 有氧呼吸过程
6.
如图为有氧呼吸的主要场所线粒体的结构示意图，有氧呼吸过程中CO2产生和水消耗的场所分别是（ ）
A.①②B.②②
C.②③D.③③
解析 在有氧呼吸过程中，CO2产生和水消耗均发生在第二阶段，第二阶段的场所为线粒体基质，即图中③所示。
答案 D
7.向正在进行有氧呼吸的细胞悬液中加入甲、乙、丙、丁四种抑制剂，下列说法正确的是（ ）
A.若甲能抑制丙酮酸分解，则会使丙酮酸的消耗增加
B.若乙能抑制葡萄糖分解，则会使丙酮酸增加
C.若丙能抑制ATP的形成，则会使ADP的消耗增加
D.若丁能抑制[H]被氧化成水，则会使O2的消耗减少
答案 D
8.有氧呼吸过程中，产生[H]较多和产生ATP最多的阶段分别是（ ）
①第一阶段 ②第二阶段 ③第三阶段
A.①②B.②③
C.①③D.③③
解析 有氧呼吸第一阶段仅产生少量的[H]和少量的ATP，第二阶段产生较多的[H]和少量的ATP，第三阶段消耗[H]，产生大量ATP。
答案 B
9.用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，18O转移的途径是（ ）
A.葡萄糖→丙酮酸→水
B.葡萄糖→丙酮酸→O2
C.葡萄糖→O2→水
D.葡萄糖→丙酮酸→CO2
解析 根据有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，含18O的葡萄糖中的18O到了丙酮酸中；再根据第二阶段是丙酮酸和水反应生成CO2和[H]，含18O的丙酮酸中的18O到了CO2中。
答案 D
10.线粒体是有氧呼吸的主要场所。
下列关于线粒体结构和功能的叙述，正确的是（ ）
A.有氧呼吸酶主要分布在线粒体的外膜、内膜和基质中
B.线粒体可在有氧条件下将葡萄糖氧化分解为CO2和水
C.线粒体内膜向内折叠形成嵴可显著增大膜面积
D.能进行有氧呼吸的细胞都含有线粒体
解析 有氧呼吸的第一阶段是在细胞质基质中完成的，将葡萄糖分解成为丙酮酸。
丙酮酸进入线粒体进行有氧呼吸的第二阶段和第三阶段，这两个阶段分别是在线粒体基质和内膜上完成的。
线粒体内膜向内折叠形成嵴可显著增大膜面积。
某些原核细胞虽然没有线粒体，但是具有和有氧呼吸有关的酶，也可以进行有氧呼吸，如硝化细菌等。
答案 C
11.有氧呼吸过程中释放的能量（ ）
A.可直接用于细胞各项生命活动
B.其转移过程与物质的变化同时进行
C.大部分转移到ATP中，少部分以热能形式散失
D.可以转化为多种形式的能量，在代谢反应中循环利用
解析 有氧呼吸过程中释放的能量只有转移到ATP中后，才可直接用于细胞各项生命活动，A错误；有氧呼吸过程中释放的能量有少部分转移到ATP中，其过程与物质的变化同时进行，B正确；有氧呼吸释放的能量大部分以热能形式散失，只有34.05%左右转移到ATP中，C错误；有氧呼吸过程中释放的能量只有转移到ATP中后，才可以转化为多种形式的能量，在代谢反应中利用，且不能循环利用，D错误。
答案 B
12.如图所示为细胞呼吸的实验装置，a、b两锥形瓶内各放一些湿棉花，瓶塞上各吊一熟石灰包，并插入温度计，分别有导管从瓶内通入水中。
a瓶装入萌发的种子，b瓶装入等量的煮熟的种子。
48h后，预期所能观察到的变化是（ ）
A.a瓶温度上升，与其连接的导管内水上升明显
B.b瓶温度上升，与其连接的导管内水上升明显
C.a瓶温度上升，与b瓶连接的导管内水上升明显
D.b瓶温度上升，与a瓶连接的导管内水上升明显
解析 a瓶中萌发的种子生命活动旺盛，可以进行有氧呼吸，吸收瓶内的氧气，释放CO2，但CO2易被熟石灰吸收；在细胞呼吸过程中要释放能量，并且大部分能量都转化成热能，所以a瓶温度上升；由于O2的消耗，瓶内气压下降，与之相连的导管内水柱上升。
而b瓶装的是煮熟的种子，不再进行细胞呼吸等生命活动，所以温度、水面基本无变化。
答案 A
13.如图表示线粒体的亚显微结构示意图。
请据图分析回答：
（1）线粒体由[7]____和[ ]____包被形成。
其中后者向内腔折叠形成[ ]________，从而扩大了________的附着面积。
（2）线粒体是________的主要场所，其中有关的酶分布在[6]________和[1]________中。
（3）线粒体广泛存在于________细胞中。
从数量来看，________________的细胞中往往含量较多；从分布来看，细胞内部____________的部位往往分布的较多。
（4）不是所有的细胞都具有线粒体。
在下列细胞中，没有线粒体的是________，能够进行有氧呼吸的是________。
A.乳酸菌 B.念珠藻 C.衣藻 D.变形虫 E.人的成熟的红细胞
答案
（1）外膜 6 内膜 2 嵴 酶
（2）有氧呼吸 内膜 基质
（3）动、植物 新陈代谢旺盛 新陈代谢旺盛
（4）ABE BCD
14.
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细胞呼吸的情况。
材料用具：
保温桶（500mL）、温度计、活性干酵母、质量浓度为0.1g/mL的葡萄糖溶液、棉花、石蜡油。
实验假设：
酵母菌在有氧条件下细胞呼吸比无氧条件下细胞呼吸放出热量更多。
（1）取A、B两装置设计实验如下，请补充下表中内容：
装置
方法步骤一
方法步骤二
方法步骤三
A
加入240mL的葡萄糖溶液
加入10g活性干酵母
①__________________________
B
加入240mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液
②__________________________
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___________________________________，
这是控制实验的________变量。
（3）要测定B装置因细胞呼吸引起的温度变化量，还需要增加一个装置C。
请写出装置C的实验步骤：
装置
方法步骤一
方法步骤二
方法步骤三
C
③______________________________________
④______________________________________
加入石蜡油，铺满液面
（4）实验预期：
在适宜条件下实验，30分钟后记录实验结果，若装
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