【天成教育】2022年高中生物必修一教師用書-5.3.1細(xì)胞呼吸的方式

第3節(jié)ATP的主要來源——細(xì)胞呼吸一、細(xì)胞呼吸概念1．物質(zhì)變化：有機物氧化分解，生成二氧化碳或其他產(chǎn)物。2．能量變化：釋放出能量并生成ATP。二、探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式1．試驗原理(1)酵母菌：①代謝類型：在有氧和無氧條件下都能生存，是兼性厭氧菌。②細(xì)胞呼吸方式推斷：在有氧和無氧條件下細(xì)胞呼吸的產(chǎn)物不同，以此來確定酵母菌細(xì)胞呼吸的方式。(2)產(chǎn)物檢測：①CO2的檢測eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(CO2使澄清的石灰水變混濁,CO2使溴麝香草酚藍溶液由藍變綠再,變黃))②酒精的檢測eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(檢測試劑：橙色的重鉻酸鉀溶液,條件：酸性,現(xiàn)象：溶液由橙色變成灰綠色))(3)試驗假設(shè)：①有氧條件下：酵母菌進行有氧呼吸，產(chǎn)生CO2和水。②無氧條件下，酵母菌進行無氧呼吸，產(chǎn)生CO2和酒精。2．試驗過程及結(jié)果分析(1)配制酵母菌培育液：取20g新穎的食用酵母菌，分成兩等份，分別放入錐形瓶A(500mL)和錐形瓶B(500mL)中，再分別向瓶中注入240mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的葡萄糖溶液。(2)組裝試驗裝置圖并進行試驗：①有氧條件下裝置，如圖甲。②無氧條件下裝置，如圖乙。③將上述甲、乙兩裝置放置在25℃～35(3)觀看CO2的產(chǎn)生：觀看并記錄澄清石灰水變混濁的狀況。(4)檢測酒精的產(chǎn)生：①取兩支試管編號1和2；②各取A、B錐形瓶酵母菌培育液的濾液2mL，分別注入試管1和2；③分別滴入0.5mL重鉻酸鉀的濃硫酸溶液，輕輕振蕩、混勻。(5)試驗現(xiàn)象及分析：組別項目甲組(有氧條件)乙組(無氧條件)現(xiàn)象澄清的石灰水變混濁且混濁程度高變混濁，但速度和程度次于甲滴加重鉻酸鉀的濃硫酸溶液1號試管呈現(xiàn)橙色2號試管呈現(xiàn)灰綠色緣由分析有氧條件下釋放的CO2多，無酒精產(chǎn)生無氧條件下釋放的CO2較少，同時有酒精產(chǎn)生(6)寫出試驗結(jié)論：①酵母菌在有氧和無氧條件下都能進行細(xì)胞呼吸。②在有氧條件下，酵母菌通過細(xì)胞呼吸產(chǎn)生大量二氧化碳和水。③在無氧條件下，酵母菌通過細(xì)胞呼吸產(chǎn)生酒精，還產(chǎn)生少量的二氧化碳。一、細(xì)胞呼吸概念讀教材P91第一、二自然段。試歸納總結(jié)細(xì)胞呼吸的實質(zhì)是什么？提示：分解有機物，釋放能量。二、細(xì)胞呼吸方式探究1．教材問題探討分析認(rèn)真閱讀教材P91～P92探究內(nèi)容，思考并爭辯下列問題：(1)從產(chǎn)物角度分析，酵母菌在有氧和無氧條件下細(xì)胞呼吸產(chǎn)物有何不同。提示：酵母菌在有氧條件下產(chǎn)生H2O和CO2；在無氧條件下產(chǎn)生酒精和CO2。(2)酵母菌細(xì)胞呼吸能產(chǎn)生CO2，摸索究如何檢測CO2產(chǎn)生量的多少。提示：可依據(jù)澄清石灰水混濁程度或溴麝香草酚藍水溶液變成黃色所需的時間長短，來檢測酵母菌產(chǎn)生CO2的多少。(3)探討將葡萄糖溶液先煮沸再冷卻后加入錐形瓶的緣由。提示：①加熱煮沸后，葡萄糖溶液里的細(xì)菌會被殺死，可排解其他微生物對試驗結(jié)果的影響；②加熱煮沸時，可排出溶液里的O2；③若不冷卻后再加入，溫度過高會將酵母菌殺死。(4)分析教材P92的試驗裝置圖，思考下列問題：①在有氧條件的裝置中，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的NaOH溶液的作用是什么？提示：使進入A瓶的空氣先經(jīng)過NaOH溶液處理，排解空氣中CO2對試驗結(jié)果的干擾。②B瓶封口放置一段時間后，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶，試分析其緣由。提示：保證瓶內(nèi)原有O2被消耗掉造成無氧環(huán)境，可確保只有無氧呼吸產(chǎn)生的CO2通入澄清的石灰水。(5)能否以CO2的產(chǎn)生為指標(biāo)來確定酵母菌的細(xì)胞呼吸方式？分析緣由。提示：不能。有氧呼吸和無氧呼吸都產(chǎn)生CO2，故不能以CO2的產(chǎn)生為指標(biāo)確定細(xì)胞呼吸方式。應(yīng)以酒精為指標(biāo)，由于酵母菌只有無氧呼吸才能產(chǎn)生酒精。2．推斷下列說法是否正確(1)細(xì)胞呼吸的產(chǎn)物都是CO2和H2O。(×)(2)檢測CO2的產(chǎn)生除澄清石灰水外，還可以用溴麝香草酚藍水溶液檢測。(√)(3)酵母菌無氧呼吸會產(chǎn)生酒精和水。(×)(4)在酸性條件下酒精與橙色的重鉻酸鉀反應(yīng)變成灰綠色。(√)一、試驗課題的分析1．本試驗的探究課題可以轉(zhuǎn)變?yōu)椋禾骄坑醒鯒l件和無氧條件下酵母菌細(xì)胞呼吸的狀況。2．依據(jù)檢測目的不同，可細(xì)化為兩個子課題：①在有氧和無氧條件下酵母菌細(xì)胞呼吸產(chǎn)生CO2的多少；②在有氧和無氧條件下酵母菌細(xì)胞呼吸是否產(chǎn)生酒精。具體分析如下：課題名稱課題一課題二自變量有氧和無氧因變量產(chǎn)生CO2的多少酒精的有無觀看指標(biāo)①澄清石灰水變混濁的程度②溴麝香草酚藍水溶液由藍變綠再變黃所用時間的長短重鉻酸鉀溶液的顏色變化無關(guān)變量溫度、養(yǎng)分物質(zhì)的濃度和總量等試驗結(jié)論在有氧條件下產(chǎn)生的CO2多在無氧條件下才能產(chǎn)生酒精二、試驗裝置的分析(裝置見教材P92)1．第一組裝置中的第一個錐形瓶中盛放的試劑是NaOH溶液，其目的是：使進入A中的空氣先經(jīng)NaOH處理后，排解空氣中CO2對試驗結(jié)果的干擾。2．其次組裝置中B瓶放置一段時間后，才能與裝有澄清石灰水的錐形瓶連接，其目的是讓酵母菌將B瓶中的氧氣消耗掉，確保產(chǎn)物CO2均來自于無氧呼吸。[例](廣東高考)某新能源爭辯愛好小組嘗試用木薯塊根的淀粉制備燃料酒精。他們用酶將木薯淀粉降解成a,單糖。查閱資料后，安裝的酒精發(fā)酵裝置、接受的發(fā)酵條件如圖所示。(1)向發(fā)酵瓶中加入5g酵母菌開頭試驗，發(fā)酵初期，通氣閥①需要間或短時間打開，并在A通氣口處打氣,b)，以利于__________________；試驗過程中，通氣閥②需要間或短時間打開，目的是______________。(2)第3天，取出少量發(fā)酵液，滴加含有__________的濃硫酸溶液來檢測酒精。(3)檢測后發(fā)覺，盡管酵母菌菌種合適、淀粉酶解物充分、操作正確、發(fā)酵溫度和pH適宜，但酒精含量(＋)比預(yù)期低。,c)他們開放了爭辯，認(rèn)為還有其他影響因素，如__________，請設(shè)計試驗對此因素進行探究并猜測試驗結(jié)果(用表格形式呈現(xiàn)；用“＋”表示酒精含量，最高含量為“＋＋＋＋＋”)。d(4)請對猜測的結(jié)果進行分析，并得出結(jié)論。[研析]本題考查酵母菌呼吸方式及試驗探究的相關(guān)學(xué)問。具體解題過程如下：[審]——關(guān)鍵信息信息解讀a：由題干“用酶將木薯淀粉降解成單糖”、酒精發(fā)酵裝置中“12%木薯淀粉酶解物發(fā)酵培育基”和淀粉降解成的單糖為葡萄糖可知，發(fā)酵底物為葡萄糖。信息解讀b：發(fā)酵初期充氣的目的是讓酵母菌進行有氧呼吸。信息解讀c：題干排解了各種因素，然后再讓推想酒精含量比預(yù)期低的緣由。任何一個生化反應(yīng)都由三部分組成：反應(yīng)物、產(chǎn)物和反應(yīng)條件，由信息c可知，反應(yīng)物和反應(yīng)條件都沒有問題，發(fā)酵的產(chǎn)物是酒精和CO2，CO2定時排出，由此可推知酒精含量低于預(yù)期的緣由可能是由于產(chǎn)物酒精造成的。信息解讀d：由“最高含量為‘＋＋＋＋＋’”可知，試驗分組時最少設(shè)置為5組。[破]——聯(lián)系基礎(chǔ)設(shè)問(1)可聯(lián)系：酵母菌屬于兼性厭氧菌，在有氧條件下進行有氧呼吸，代謝快，增殖快；在無氧條件下進行無氧呼吸，產(chǎn)生酒精和CO2。設(shè)問(2)可聯(lián)系：探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式的試驗原理，即橙色的重鉻酸鉀溶液，在酸性條件下可與乙醇發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，變成灰綠色。設(shè)問(3)(4)可聯(lián)系：試驗設(shè)計的單一變量原則和對比原則及試驗設(shè)計的一般步驟。[答]——研判設(shè)問設(shè)問(1)：圖中的發(fā)酵裝置是選修1果酒制作裝置的一個變形，發(fā)酵初期通氣的目的是利于酵母菌進行有氧呼吸，繁殖大量酵母菌有利于后期發(fā)酵；試驗過程中，酵母菌進行酒精發(fā)酵，產(chǎn)生CO2，裝置內(nèi)氣壓上升，通氣閥②需要間或短時間打開，排出部分CO2以保持裝置內(nèi)氣壓的平衡和維持溶液pH穩(wěn)定。設(shè)問(3)(4)：由信息解讀c和隨著發(fā)酵的進行酒精濃度不斷增大可推知，酒精含量低于預(yù)期的緣由可能是不斷增大的酒精含量抑制了酵母菌的無氧呼吸，使酒精的生成量削減，由此可確定試驗?zāi)康臑椋禾骄烤凭珴舛葘o氧呼吸的影響，其中自變量是酒精濃度，因變量為溶液中酒精的量。依據(jù)設(shè)問(3)題干提示及信息解讀d可知，設(shè)置5組試驗，加入等量的酒精，用不同量的水進行稀釋即得5種不同酒精濃度的溶液；其他條件都相同，因酒精濃度不同，對酵母菌無氧呼吸的影響將不同，依據(jù)試驗結(jié)果即可得出試驗結(jié)論。[答案](1)供應(yīng)氧氣使酵母菌大量繁殖排出產(chǎn)生的CO2以保持裝置內(nèi)氣壓平衡(2)重鉻酸鉀(3)酒精濃度試驗設(shè)計：①取5只錐形瓶，標(biāo)號為1、2、3、4、5，分別加入等量的酵母菌、葡萄糖培育液和緩沖液。②向錐形瓶中分別加入0、20、40、60、80mL的蒸餾水進行稀釋，密封，在相同且適宜條件下培育相同時間。③一段時間后測定溶液中的酒精含量。結(jié)果如下：錐形瓶編號1234