2024-2025學年高一生物必修第一冊（人教版）課件 第5章 細胞的能量供應和利用 第3節(jié) 第1課時 細胞呼吸的方式與有氧呼吸

第3節(jié)細胞呼吸的原理和應用第1課時細胞呼吸的方式與有氧呼吸【主干知識梳理】一、探究酵母菌細胞呼吸的方式1．實驗原理(1)酵母菌的代謝類型：在______和_____的條件下都能生存，屬于__________菌。(2)細胞呼吸方式的判斷：在有氧和無氧條件下，細胞呼吸的產物_____，以此來確定酵母菌細胞呼吸的方式。有氧無氧兼性厭氧不同2．實驗裝置(填寫所需試劑)3．檢測細胞呼吸產物所用試劑與實驗現(xiàn)象檢測產物所用試劑實驗現(xiàn)象二氧化碳澄清的石灰水由藍變綠再變黃酒精(酸性)重鉻酸鉀溶液橙色變成_________變渾濁溴麝香草酚藍溶液灰綠色4.實驗結論(1)酵母菌在有氧和無氧條件下都能進行___________。(2)在有氧條件下，酵母菌通過細胞呼吸產生大量的__________和___。(3)在無氧條件下，酵母菌通過細胞呼吸產生_______，還產生少量的__________。細胞呼吸二氧化碳水酒精二氧化碳二、有氧呼吸1．主要場所——線粒體(據(jù)圖填空)(1)寫出圖中序號代表的結構名稱：①______；②____；③______；④____________。(2)與有氧呼吸有關的酶分布在：_____________。外膜嵴內膜線粒體基質②、③、④2．過程階段第一階段第二階段第三階段場所___________線粒體基質___________反應物____________________[H]、O2生成物丙酮酸、[H]、ATPCO2、[H]、ATP___________能量少量能量___________大量能量細胞質基質線粒體內膜葡萄糖丙酮酸、水H2O、ATP少量能量3.化學反應式________________________________________________。4．概念細胞在氧的參與下，通過________的催化作用，把葡萄糖等有機物______________，產生_____________，釋放_____，生成大量ATP的過程。多種酶徹底氧化分解二氧化碳和水能量【教材微點發(fā)掘】1．某興趣小組想探究酵母菌是否在有氧、無氧條件下均能產生CO2?，F(xiàn)提供若干套(每套均有數(shù)個)實驗裝置，如下圖A～D所示。(1)請根據(jù)實驗目的選擇裝置序號，并按照實驗的組裝要求排序(裝置可重復使用)，有氧條件下的裝置序號：C→A→B(或C→B→A→B)；無氧條件下的裝置序號：________。(2)裝置中C瓶的作用是__________________，排除其對實驗結果的干擾；B瓶中澄清的石灰水還可用___________________代替。(3)若要檢測無氧呼吸時是否有酒精生成，應用______________溶液，現(xiàn)象是溶液顏色變?yōu)開_______。D→B吸收空氣中的CO2溴麝香草酚藍溶液酸性重鉻酸鉀灰綠色2．細胞呼吸產生的[H]是什么物質？其成分是蛋白質嗎？提示：細胞呼吸產生的[H]是還原型輔酶Ⅰ(NADH)的簡化表示方式，NADH是煙酰胺腺嘌呤二核苷酸的還原態(tài)，N指煙酰胺，A指腺嘌呤，D是二核苷酸，因此[H]的成分不是蛋白質。教材問題提示思考·討論1．有氧呼吸的能量轉化效率大約為34%。結合上一節(jié)所學內容，

1molATP水解釋放的能量高達30.54kJ，因此，1mol葡萄糖能夠使32molADP分子轉化為ATP分子。2．提示：燃燒是一種迅速釋放能量的過程，而有氧呼吸過程則是逐步緩慢釋放能量，這種方式保證了有機物中的能量得到最充分的利用，主要表現(xiàn)在兩個方面：可以使有機物中的能量逐步地轉移到ATP中；能量緩慢有序地釋放，有利于維持細胞的相對穩(wěn)定狀態(tài)。新知探究(一)探究酵母菌細胞呼吸的方式【探究·深化】[情境質疑]酵母菌是兼性厭氧菌，因此可以用酵母菌來研究有氧呼吸和無氧呼吸。下面是簡易的實驗裝置，結合該圖進行探究：1．變量的控制及實驗操作：(1)本實驗的自變量為___________，因變量為________________________。(2)甲裝置中，質量分數(shù)為10%的NaOH溶液的作用是什么？提示：NaOH溶液的作用是除去空氣中的CO2，以保證第三個錐形瓶中澄清石灰水變渾濁是由于酵母菌有氧呼吸產生的CO2所引起的。(3)甲裝置中用氣泵間歇性地通入空氣的目的是什么？提示：保證酵母菌有充足的氧氣，以進行有氧呼吸。氧氣的有無是否有CO2和酒精的產生(4)乙裝置中，為什么要將B瓶封口放置一段時間后，再連接盛有澄清石灰水的錐形瓶？提示：B瓶剛封口后，有氧氣存在，酵母菌進行有氧呼吸，一段時間后，B瓶中的氧消耗完，再連接盛有澄清石灰水的錐形瓶，可確保是無氧呼吸產生的CO2通入澄清的石灰水。(5)將葡萄糖溶液先煮沸再冷卻后加入錐形瓶的原因是什么？提示：①加熱煮沸后，葡萄糖溶液中的細菌會被殺死，可排除其他微生物對實驗結果的影響；②加熱煮沸時，可排出溶液中的O2；③若不冷卻直接加入，溫度過高會將酵母菌殺死。2．代謝產物的鑒定：(1)酵母菌細胞呼吸能產生CO2，試探究如何檢測CO2產生量的多少？提示：CO2可使澄清的石灰水變渾濁，也可使溴麝香草酚藍溶液由藍變綠再變黃。根據(jù)石灰水渾濁程度或溴麝香草酚藍溶液變成黃色的時間長短，可以檢測酵母菌培養(yǎng)液中CO2產生量的多少。(2)能否以CO2的產生為指標來確定酵母菌的細胞呼吸方式？分析原因。提示：不能。酵母菌有氧呼吸和無氧呼吸都能產生CO2，故不能以CO2的產生為指標來確定酵母菌的細胞呼吸方式。應以酒精為指標，因為酵母菌只有進行無氧呼吸時才能產生酒精。[重難點撥]1．實驗步驟2．實驗現(xiàn)象項目澄清的石灰水的變化/出現(xiàn)變化的時間橙色的酸性重鉻酸鉀溶液甲組(有氧)變渾濁/快無變化乙組(無氧)變渾濁/慢出現(xiàn)灰綠色【典題·例析】[典例1]下列有關“探究酵母菌細胞呼吸的方式”實驗的敘述，錯誤的是(

)A．CO2可使溴麝香草酚藍溶液由藍變綠再變黃B．實驗中需控制的無關變量有溫度、pH、培養(yǎng)液濃度等C．可通過觀察澄清石灰水是否變渾濁來判斷酵母菌的呼吸方式D．實驗中將葡萄糖溶液煮沸的目的是滅菌和去除溶液中的O2[答案]

C[解析]

CO2可使溴麝香草酚藍溶液由藍變綠再變黃；在該實驗中，溫度、pH、培養(yǎng)液濃度等都屬于無關變量，無關變量需保持相同且適宜；酵母菌是兼性厭氧菌，有氧呼吸和無氧呼吸都有CO2生成，而CO2可使澄清石灰水變渾濁，因此通過觀察澄清石灰水是否變渾濁不能判斷酵母菌的呼吸方式；實驗中將葡萄糖溶液煮沸的目的是滅菌和去除溶液中的O2。[典例2]

下圖為探究酵母菌細胞呼吸方式的實驗裝置，下列有關敘述錯誤的是(

)A．甲裝置試管中有酒精產生B．甲裝置中澄清石灰水不會變渾濁C．乙裝置中NaOH溶液的作用是除去空氣中的CO2D．根據(jù)實驗結果可以判斷乙裝置中酵母菌進行有氧呼吸[答案]

B[解析]

甲裝置探究的是酵母菌的無氧呼吸，會產生酒精和二氧化碳，故甲裝置試管中有酒精產生，A正確；甲裝置中酵母菌進行無氧呼吸，會產生酒精和二氧化碳，澄清石灰水會變渾濁，B錯誤；乙裝置中NaOH溶液的作用是除去空氣中的CO2，C正確；由于有氧呼吸產生的二氧化碳更多，澄清石灰水變渾濁快且渾濁程度大，故根據(jù)實驗結果可以判斷乙裝置中酵母菌進行有氧呼吸，D正確?！緫谩んw驗】1．如圖是探究酵母菌細胞呼吸方式的實驗裝置，以下說法中正確的是(

)A．兩套裝置均需要在黑暗條件下進行B．裝置乙在Ⅱ處可檢測到有酒精生成C．裝置乙是對照組，裝置甲是實驗組D．裝置甲NaOH溶液的作用是吸收

Ⅰ

處的CO2答案：B解析：兩套裝置均不需要在黑暗條件下進行；Ⅱ處酵母菌產生酒精；此實驗是對比實驗，沒有對照組，都是實驗組；裝置甲中NaOH溶液的作用是吸收空氣中的CO2。2．下列是“探究酵母菌細胞呼吸的方式”實驗中產物的檢測試劑及實驗現(xiàn)象，對應錯誤的是(

)組別產物檢測試劑實驗現(xiàn)象ACO2澄清的石灰水變渾濁BCO2溴麝香草酚藍溶液藍→綠→黃C酒精溴麝香草酚藍溶液藍→綠→黃D酒精酸性的重鉻酸鉀橙色→灰綠色答案：C

解析：酵母菌的呼吸產物CO2可以使澄清的石灰水變渾濁，也可以和溴麝香草酚藍溶液反應，顏色變化是由藍變綠再變黃。檢測酒精的試劑是酸性的重鉻酸鉀，顏色變化是由橙色變?yōu)榛揖G色。新知探究(二)有氧呼吸【探究·深化】[情境質疑]有氧呼吸是指細胞在氧的參與下，通過多種酶的催化作用，把有機物徹底氧化分解(通常以分解葡萄糖為主)，產生二氧化碳和水，釋放能量，生成大量ATP的過程。下圖為有氧呼吸過程圖示，據(jù)此分析有關問題：1．物質轉變過程分析：(1)糖類(葡萄糖)為什么必須分解成丙酮酸后才能進行有氧呼吸的第二、三階段？提示：因為線粒體膜上不含運輸葡萄糖的載體蛋白，葡萄糖不能進入線粒體(或線粒體內沒有催化葡萄糖分解的酶)。(2)有氧呼吸過程中，H2O參與第二階段反應，在第三階段產生；[H]在第________階段產生，參與第三階段的反應；O2只在第三階段參與反應，CO2是在第二階段產生的。一、二(3)若用18O分別標記有氧呼吸中C6H12O6中的氧和O2

中的氧，18O會分別出現(xiàn)在哪種產物中？(4)根據(jù)有氧呼吸的過程，寫出有氧呼吸的反應式，并標出各元素的去向。提示：2．能量轉化過程分析：有氧呼吸過程中，1mol葡萄糖徹底氧化分解后釋放出2870kJ的能量，其中977.28kJ的能量儲存在ATP中，其余的能量則以熱能的形式散失。請你計算一下，有氧呼吸的能量轉換效率大約是多少？這些能量大約能使多少個ADP轉化為ATP?提示：977.28÷2870×100%≈34.05%,977.28÷30.54＝32(mol)。[重難點撥]1．細胞呼吸反應物、生成物、場所與呼吸類型的關系2．有氧呼吸中氧元素的來源和去路3．能量代謝有氧呼吸三個階段都釋放能量產生ATP，細胞呼吸釋放的能量大部分以熱能的形式散失，少部分轉移到ATP中?！镜漕}·例析】[典例1]如圖甲是綠色植物在晴朗的白天有氧呼吸各階段反應示意圖，其中1～7表示能量或物質，圖乙是線粒體簡圖。下列敘述錯誤的是(

)A．圖甲中2→3過程，所有活細胞內都能進行B．圖甲中3→6過程，發(fā)生在圖乙的②處C．圖乙的③處能發(fā)生圖甲中生成4的反應D．葉肉細胞內產生的6將全部釋放到大氣中[答案]

D[解析]

圖甲中2→3過程表示有氧呼吸的第一階段，與無氧呼吸的第一階段完全相同，而活細胞都能進行細胞呼吸(有氧呼吸或無氧呼吸)；圖甲中3→6過程表示有氧呼吸的第二階段，場所是線粒體基質，即圖乙的②處；圖乙中③處為線粒體內膜，是有氧呼吸第三階段的場所，發(fā)生[H]與O2結合生成水的過程，圖甲中4指的是水；白天葉肉細胞中線粒體產生的6(CO2)可用于光合作用。[典例2]提取鼠肝細胞的線粒體作為實驗材料，向盛有線粒體的試管中注入丙酮酸時，測得氧的消耗量較大；當注入葡萄糖時，測得氧的消耗量較小，同時注入細胞質基質和葡萄糖時，氧消耗量又較大。下列敘述中與實驗結果不符合的是(

)A．有氧呼吸中，線粒體內進行的是第二、三階段B．在線粒體內能分解丙酮酸，不能分解葡萄糖C．葡萄糖只能在細胞質基質內被分解成丙酮酸D．水是在細胞質基質中生成的[答案]

D[解析]

有氧呼吸的第一階段在細胞質基質中進行，第二、三階段在線粒體中進行，第三階段[H]與氧氣結合才有水的生成?！緫谩んw驗】1．如圖表示有氧呼吸過程，下列有關說法正確的是(

)A．①②④中能量值最大的是②B．③代表的物質是氧氣C．產生①②過程的場所是線粒體D．酵母菌能完成圖示全過程答案：D

解析：有氧呼吸過程中第三階段釋放的能量最多，即④中能量值最大，A錯誤；圖中③表示水，B錯誤；產生①的場所是細胞質基質，產生②的場所是線粒體基質，C錯誤；酵母菌能夠進行有氧呼吸，即能夠完成圖中的全過程，D正確。答案：A

科學探究——對照實驗與對比實驗1．對照實驗如果兩組實驗中，除了一個因素不同外，其余因素都相同，那么這兩組實驗稱為對照實驗。對照實驗一般要設對照組和實驗組。一般來說，保持原有狀態(tài)的組為對照組，人為改變條件的組為實驗組；或者是已知實驗結果的組為對照組，未知實驗結果的組為實驗組。2．對比實驗設置兩個或兩個以上的實驗組，通過對結果的比較分析，來探究某種因素對實驗對象的影響，這樣的實驗稱為對比實驗。對比實驗結果事先一般均未知。對比實驗不設對照組，均為實驗組(或互為實驗組和對照組)，是對照實驗的一種特殊形式，即相當于“相互對照實驗”。在探究酵母菌細胞呼吸方式的活動中，需要設置有氧和無氧兩種條件，探究酵母菌在不同氧氣條件下細胞呼吸的方式，這兩個實驗組的結果都是事先未知的，通過對比可以看出氧氣條件對細胞呼吸的影響，圖示如下：【素養(yǎng)評價】1．對比實驗是科學探究中常用的方法之一。下列有關敘述錯誤的是(

)A．探究酵母菌細胞呼吸的方式運用了對比實驗B．對比實驗中每個實驗組的結果通常都是事先未知的C．對比實驗往往沒有對照組，而是設置兩個或兩個以上的實驗組D．對比實驗中因變量可以用多種指標表示，無關變量只需相同即可答案：D

解析：探究酵母菌細胞呼吸的方式運用了對比實驗法，A正確；對比實驗中每個實驗組的結果通常是事先未知的，通過實驗結果的對比來說明問題，B正確；對比實驗往往沒有對照組，而是設置兩個或兩個以上的實驗組相互對照，C正確；對比實驗的因變量可以用多種指標表示，無關變量需相同且適宜，D錯誤。2.如圖表示的是測定保溫桶內溫度變化的實驗裝置。某研究小組以該裝置探究酵母菌在不同條件下呼吸作用的情況。材料用具：保溫桶(500mL)、溫度計、活性干酵母、質量濃度為0.1g/mL的葡萄糖溶液、棉花、石蠟油。實驗假設：酵母菌在有氧條件下呼吸作用比無氧條件下呼吸作用放出熱量更多。(1)取A、B兩裝置設計實驗如下，請補充下表中內容：裝置方法步驟一方法步驟二方法步驟三A加入240mL的葡萄糖溶液加入10g活性干酵母①__________B加入240mL煮沸后冷卻的葡