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(共30张PPT)
第5章细胞的能量供应和利用
第3节细胞呼吸的原理和应用（1）
新叶伸向和煦的阳光，
蚱蜢觊觎绿叶的芬芳。
它们为生存而获取能量，
能量在细胞里流转激荡！
第1课时探究细胞呼吸方式和有氧呼吸
问题探讨
酵母菌细胞富含蛋白质，可以用作饲料添加剂。在培养酵母菌用作饲料添加剂时，要给培养装置通气或进行振荡，以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生产葡萄酒时，却要密封发酵。
讨论：
1.都是培养酵母菌，为什么有的需要通气，有的需要密封？
2.为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？
3.在密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精对它自身有什么意义？
通气可以给酵母菌提供呼吸所需要的氧气，利于酵母菌进行旺盛的有丝分裂。密封则是避免空气进入，便于酵母菌在无氧条件下分解有机物产生酒精。
在有氧条件下，酵母菌分解营养物质释放的能量多，这些能量可以为酵母菌细胞进行物质代谢和细胞分裂提供充足的动力。
密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精的同时，能为自己的生命活动提供少量能量。
一、探究酵母菌细胞呼吸方式
实验原理
（1）酵母菌是单细胞真菌，在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌，因此便于用来研究细胞呼吸不同方式。
（2）酵母菌细胞呼吸以葡萄糖作为底物时，通过测定有氧和无氧条件下细胞呼吸的产物，来确定细胞呼吸的方式。
提出问题
作出假设
进行实验
得出结论
交流讨论
设计实验
提出问题
酵母菌在什么条件下使葡萄糖发酵产生酒精？酵母菌在有氧和无氧的条件下产生的二氧化碳是否一样多？
提出问题
作出假设
进行实验
得出结论
交流讨论
设计实验
作出假设
CO2
有氧
产生
无氧
CO2+酒精
产生
根据已有的知识和生活经验，针对所提出的问题作出假设。
酵母菌在无氧条件下使葡萄糖发酵产生酒精，有氧条件下产生二氧化碳多。
提出问题
作出假设
进行实验
得出结论
交流讨论
设计实验
设计实验
（1）、该实验的自变量是什么？如何设置自变量？
自变量：有无氧气。
有氧条件：用像皮球（或气泵）充气；
无氧条件：装有酵母菌培养液的锥形瓶密封放置一段时间
提出问题
作出假设
进行实验
得出结论
交流讨论
设计实验
设计实验
（2）、该实验的因变量是什么？如何检测因变量？
CO2的检测
（1）澄清石灰水变混浊的程度
（2）溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄的时间长短
酒精的检测方法
橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与酒精反应，变成灰绿色
CO2产生的多少、是否有酒精产生
提出问题
作出假设
进行实验
得出结论
交流讨论
设计实验
设计实验
（3）、该实验的无关变量有哪些？如何控制无关变量？
无关变量有温度、葡萄糖的溶液的浓度、酵母菌活性等
无关变量应保持相同且适宜。
提出问题
作出假设
进行实验
得出结论
交流讨论
设计实验
设计实验
（4）、某课外活动小组想探究酵母菌在有氧或无氧条件下的细胞呼吸情况，用如图装置作为备选装置。
B
酵母菌培养液
C
质量分数为10%的NaOH溶液
A
酵母菌培养液
D
澄清的
石灰水
气泵
E
提出问题
作出假设
进行实验
得出结论
交流讨论
设计实验
设计实验
①、有氧呼吸的装置：
E、C、A、D
C
质量分数为10%的NaOH溶液
A
酵母菌培养液
D
澄清的
石灰水
气泵
E
②、无氧呼吸的装置：
B、D
B
酵母菌培养液
D
澄清的
石灰水
提出问题
作出假设
进行实验
得出结论
交流讨论
设计实验
设计实验
③、C装置中的质量分数为10%的NaOH溶液有什么作用？
除去空气中的CO2，以保证D瓶中使澄清石灰水变浑浊的CO2是由酵母菌有氧呼吸产生的。
④、锥形瓶B为什么要放置一段时间后连接D瓶？
刚封口的时候，锥形瓶中有氧气，本实验探究的是无氧呼吸，所以应先把氧气消耗完，确保通入澄清石灰水中的CO2是无氧呼吸产生的。
提出问题
作出假设
进行实验
得出结论
交流讨论
设计实验
设计实验
(5)、该实验有没有对照组？什么是对比实验？
该实验中有氧条件和无氧条件均为实验组，相互对照
对比实验：
设置两个或两个以上的实验组,通过对结果的比较分析,来探究某种因素与实验对象的关系,这样的实验叫作对比实验。
提出问题
作出假设
进行实验
得出结论
交流讨论
设计实验
进行实验
提出问题
作出假设
进行实验
得出结论
交流讨论
设计实验
2、有氧呼吸产生大量co2，无氧呼吸产生少量co2。
1、酵母菌有氧呼吸产生CO2，无氧呼吸产生CO2和酒精。
得出结论
交流讨论
1、为了探究酵母菌的细胞呼吸方式，某同学将实验材料和用具按如图安装好。下列关于该实验的说法正确的是(　　)
A．甲组和乙组是一组对比实验
B．甲组探究酵母菌的无氧呼吸
C．乙组探究酵母菌的有氧呼吸
D．甲、乙两组中澄清的石灰水都变混浊，乙组混浊程度更大
小试牛刀
A
2．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．酸性重铬酸钾溶液鉴定酒精，颜色呈现灰绿色
B．实验中需控制的无关变量有温度、pH、培养液浓度等
C．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
D．可通过观察澄清石灰水是否变混浊来判断酵母菌细胞呼吸的方式
D
线粒体基质
线粒体内膜
内膜向内折叠形成嵴
1、线粒体如何扩大膜面积？
2、酶主要分布在哪里？
3、DNA主要分布在哪里？
线粒体基质
二、有氧呼吸
线粒体
主要场所：
外膜
嵴(内膜)
DNA
基质
资料一　科学家提取了新鲜的动物肝脏组织，研磨离心后获取了细胞质基质(作为A组)和线粒体(作为B组)以及细胞匀浆(其中既有细胞质基质又有线粒体，作为C组)。分别向三组材料中加入等量的葡萄糖，检测葡萄糖的含量的变化，实验结果如图。从图中你能够得出有氧呼吸的场所在哪里吗？
核心探讨
葡萄糖可以在细胞质基质中分解；葡萄糖不能在线粒体中直接分解；线粒体促进了葡萄糖的分解。
A组 B组 C组
细胞质基质 线粒体 细胞匀浆
加入等量葡萄糖
1.有氧呼吸场所分析
分析有氧呼吸的过程
(1)阅读下列资料，回答细胞质基质为葡萄糖的分解提供了什么物质？
资料二　科学家发现酵母汁液(主要成分是细胞质基质)能够发酵(分解)葡萄糖，但将酵母汁液加热到50 ℃以上，便会失效。酵母汁液经过透析(除去小分子物质)以后，也失去了发酵能力。
　提供了酶和小分子物质。
2.有氧呼吸第一阶段分析
(2)阅读拓展资料：
资料三　细胞质基质中的一种小分子物质——NAD＋(氧化型辅酶Ⅰ)，实际上是电子和氢离子的载体，能够与葡萄糖氧化过程中脱下来的氢离子和电子结合，形成NADH(还原型辅酶Ⅰ)。NADH在后续的反应中还会解离出电子和氢离子，使得电子和氢离子能够继续用于后续的反应。而NAD＋则可以重新结合新的电子和氢离子。由于NADH携带了电子和氢离子，因此具有较强的还原性，通常可以把它简化为[H]。
请完善有氧呼吸第一阶段图解。
NADH
ATP
丙酮酸
资料四　丙酮酸在线粒体中氧化分解生成CO2和H2O。20世纪30年代，克雷布斯等科学家发现，向鸽子胸肌悬浮液中加入少量草酰乙酸(C4H4O5)或苹果酸(C4H6O5)，都能大大提高丙酮酸的氧化分解速率。
根据以上资料分析，草酰乙酸或苹果酸是否是丙酮酸分解的中间产物？
不是，因为如果草酰乙酸或苹果酸是丙酮酸分解的中间产物，那么外加的草酰乙酸和苹果酸都能够与丙酮酸分解产生的草酰乙酸和苹果酸竞争结合相应的酶，应该会降低丙酮酸的分解速率，而不是大大的提高丙酮酸的氧化分解速率。
3.有氧呼吸第二阶段分析
请结合资料，完善有氧呼吸第二阶段的简化图解。
资料五　有氧呼吸第二阶段图解
简化图解
有氧呼吸第三阶段的特点有：[H]和O2参与反应，产生大量ATP，场所为线粒体内膜。
(1)请结合资料六，分析O2的消耗和ATP的生成是否是同一个化学反应？
上述资料说明O2的消耗和ATP的生成是两个过程，H＋浓度可能起到将两个过程连接起来的作用。
资料六　①线粒体内膜两侧有H＋浓度差；②有一种能破坏这种浓度差的药物，可以使线粒体产生大量热量，也消耗氧气，但不生成ATP。
4.有氧呼吸第三阶段分析
(2)请结合资料七，完善有氧呼吸第三阶段反应的简化图解。
资料七　有氧呼吸的第三阶段的反应主要有两方面：一方面前两阶段产生[H]在线粒体基质分离为电子和氢离子，电子在线粒体内膜的蛋白复合体之间进行传递，传递过程中将氢离子由线粒体基质泵入膜间隙，使得膜间隙的氢离子浓度更高，电子失去能量后跟氢离子和氧气结合生成了水；另一方面，氢离子顺着浓度梯度又由膜间隙流回到线粒体基质，同时推动ATP合成酶合成ATP。
简化图解
C6H12O6
6CO2
能量
ATP
热能
酶
20[H]
12H2O
酶
ATP
大量
能量
热能
2丙酮酸
6H2O
能量
热能
6O2
6O2
线粒体基质
4[H]
2丙酮酸
酶
ATP
[H]指的是还原型辅酶I（NADH)
细胞质基质
线粒体内膜
5.写出有氧呼吸总反应方程式并标注反应物：葡萄糖、氧气、水中的氧的去向。
1.在真核生物有氧呼吸的下列反应中，不在线粒体中进行的只有
A.[H]与氧气生成水
B.C6H12O6分解为丙酮酸和[H]
C.丙酮酸分解为CO2和[H]
D.ADP与磷酸结合生成ATP
小试牛刀
B
2.如图是有氧呼吸过程的图解，请据图回答下列问题：
(1)有氧呼吸的总反应式为______________________
_______________________。
(2)有氧呼吸的过程十分复杂，可以分为_____个阶段，其中[H]和O2结合的是第______阶段。
(3)在有氧呼吸过程中，释放出大量能量的是第_____阶段，反应的场所是____________。
(4)图中②③分别是______、________。
C6H12O6＋6O2＋6H2O
三
三
三
线粒体内膜
H2O
CO2

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