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第3节 细胞呼吸的原理和应用
第一课时
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，却需要密封发酵。
1、都是培养酵母菌，为什么有的需要通气，有的却需要密封？
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需要的氧气，利于酵母菌进行旺盛的细胞分裂；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。
“呼吸”是指生物体或细胞吸入氧气和呼出二氧化碳的过程。
“呼吸作用”=“细胞呼吸”是指细胞内有机物分解 释放能量的过程。
【注意】呼吸≠呼吸作用
一、细胞呼吸的方式
CO2的检测：
酒精的检测：
橙色的重铬酸钾溶液在酸性 下与酒精发生反应：
(1)通入澄清的石灰水：
(2)溴麝香草酚蓝水溶液：
CO2多少的衡量标准：石灰水混浊程度或产生混浊的快慢
或由蓝→绿→黄所需时间长短
澄清→混浊
蓝→ 绿→黄
橙色→灰绿色
实验原理
二、探究酵母菌细胞呼吸的方式
二、探究酵母菌细胞呼吸的方式
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
（验证假设）
分析结果
得出结论
科学探究步骤
提出问题
作出假设
设计实验
酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是什么
实验组
组A：有氧呼吸组
组B：无氧呼吸组
如何控制有氧和无氧的条件？
怎样鉴定有无酒精产生？
怎样鉴定有无CO2产生？如何比较CO2产生的多少？
无氧
CO2和酒精
产生
CO2
有氧
产生
（对比实验）
设计并进行试验
实验思路？
分析变量（探究1④）
自变量:
因变量:
无关变量:
氧气的有无
细胞呼吸的产物
有氧（接入橡皮球或气泵）
无氧（封口放置一段时间后）
温度、空气中的CO2、葡萄糖溶液浓度、酵母菌活性等（相同且适宜）
酒精、CO2
分别给酵母菌提供有氧和无氧的条件，一段时间后检测其产物是否含酒精或二氧化碳
二、探究酵母菌细胞呼吸的方式
提出问题
酵母菌在有氧和无氧条件下是否都能进行细胞呼吸？如果都能，细胞呼吸的产物分别是什么？
面团发酵时需要密封，发酵好的面团松软（有气孔），有酒味。
酵母菌有氧条件下，细胞呼吸产生ＣＯ２
酵母菌无氧条件下，细胞呼吸产生ＣＯ２和酒精
作出假设
设计实验
1、将葡萄糖溶液先煮沸再冷却后加入锥形瓶的原因是什么？
2、甲装置中用气泵间歇性地通入空气的目的是什么？
3、甲装置中，质量分数为10%的NaOH溶液的作用是什么？
4、封口放置一段时间目的是什么？
二、探究酵母菌细胞呼吸的方式
使瓶内O2消耗完，造成无氧环境，确保产物是无氧呼吸产生的
吸收空气中CO2，排除空气中CO2的干扰。
①灭菌，排除其他微生物的影响。
避免温度过高将酵母菌杀死
②排出氧气。
煮沸：
冷却：
保证酵母菌有充足氧气，以进行有氧呼吸。
2、用气泵通入空气的目的:
3、10%的NaOH溶液的作用:
4、封口放置一段时间:
1、将葡萄糖溶液先煮沸再冷却后加入锥形瓶的原因：
二、探究酵母菌细胞呼吸的方式
有氧组
无氧组
酸性重铬酸钾
检测是否有酒精，应该取哪个锥形瓶中的样品？
A瓶和B瓶
二、探究酵母菌细胞呼吸的方式
观察项目 有氧装置 无氧装置
澄清石灰水变浑浊程度
溴麝香草酚蓝水溶液颜色变化时间
酸性重铬酸钾检验情况
实验结果与分析
浑浊程度高
浑浊程度低
颜色变化时间快
蓝→绿→黄
颜色变化时间慢
蓝→绿→黄
无颜色变化
橙色→灰绿色(酸性)
实验结论:
②酵母细胞无氧呼吸，会产生少量CO2和酒精。
①酵母细胞有氧呼吸，会产生大量CO2；
对比实验（相互对照实验）
甲组有氧
乙组无氧
1、如图是探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置，以下说法中正确的是（　　）
A、两个装置均需要在黑暗条件下进行
B、装置乙在Ⅱ处可检测到有酒精生成
C、装置乙是对照组，装置甲是实验组
D、装置甲中NaOH的作用是吸收Ⅰ处的CO2
B
线粒体是有氧呼吸的主要场所
外膜
内膜
DNA/RNA
核糖体
嵴
基质
分布有氧呼吸的酶
1.场所：
2.总反应式：
线粒体内膜向内折叠形成嵴
扩大膜面积的方式：
【思考】没有线粒体可以进行有氧呼吸吗？
可以，如原核细胞没有线粒体，可以有氧呼吸。
三、有氧呼吸
过程：
P93
三、有氧呼吸
C6H12O6
2丙酮酸
酶
4[H]
能量
ATP
热能
线粒体
细胞质基质
①
第一阶段：葡萄糖的初步分解
C6H12O6
酶
+4[H] +能量
场所：细胞质基质
2C3H４O３
（少量）
有氧呼吸的过程
三、有氧呼吸
C6H12O6
2丙酮酸
酶
6CO2
4[H]
能量
ATP
热能
能量
ATP
热能
酶
6H2O
20[H]
线粒体
细胞质基质
②
①
丙酮酸彻底分解
酶
6CO2 +20[H]+ 能量
场所：线粒体基质
第二阶段：
2C3H４O３
+6H2O
（少量）
三、有氧呼吸
C6H12O6
2丙酮酸
酶
6CO2
4[H]
能量
ATP
热能
能量
ATP
热能
酶
6H2O
20[H]
12H2O
6O2
酶
能量
ATP
热能
线粒体
细胞质基质
②
①
③
氧的参与
酶
12H2O + 能量
场所：线粒体内膜
第三阶段：
24[H] + 6O2
（大量）
三、有氧呼吸
有氧呼吸的过程
第一阶段
细胞质基质
第二阶段
线粒体基质
线粒体内膜
4
20
2
C6H12O6
酶
+ [H] +少量能量
C3H4O3
第三阶段
6
6
+ H2O
酶
2C3H4O3
CO2 + [H] + 少量能量
12
6
酶
H2O +大量能量
24[H] + O2
总反应式
C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 6CO2 + 12H2O + 能量
酶
(1)有氧呼吸中H2O既是反应物，又是生成物
(2)有氧呼吸中吸收O2的量和CO2的释放量相等
注意
热能(多）
ATP（少）
三、有氧呼吸
PART ONE
有氧呼吸 场所 反应物 产物 释能
第一阶段
第二阶段
第三阶段
细胞质基质
主要是葡萄糖
丙酮酸、[H]
少量
丙酮酸
CO2、[H]
少量
[H]、O2
H2O
大量
线粒体基质
线粒体内膜
[H] 是指NADH（还原型辅酶Ⅰ）
有氧呼吸的过程
三、有氧呼吸
有氧呼吸的总反应式（标出各元素的去向）：
有氧呼吸的概念：
PART ONE
03
C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量
酶
细胞在 的参与下，通过多种 的催化作用，把
等有机物彻底氧化分解，产生 ，同时释放能量，生成 的过程，叫做有氧呼吸。
氧
酶
CO2和水
大量ATP
葡萄糖
思考
1.在细胞内，1mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放出2870kJ的能量，可使977.28kJ左右的能量储存在ATP中，其余的能量则以热能的形式散失掉了。请你计算一下，有氧呼吸的能量转化效率大约是多少，这些能量大约能使多少ADP转化为ATP？
有氧呼吸的能量转化效率大约为34%。结合上一节所学内容，1 mol ATP分子的高能键含有30.54J的能量，因此，1mol葡萄糖能够使32 mol ADP分子转化为ATP分子。
2.与燃烧迅速释放能量相比，有氧呼吸是逐级释放能量的，这对于生物体来说具有什么意义？
燃烧是一种迅速释放能量的过程，而有氧呼吸过程则是逐步缓慢释放能量，这种方式保证有机物中的能量得到最充分的利用，主要表现在两个方面：可以使有机物中的能量逐步地转移到ATP中；能量缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定状态。
①线粒体膜上没有葡萄糖载体；②线粒体中没有氧化分解葡萄糖的酶。3、为什么线粒体不能直接氧化分解葡萄糖？(1)产生CO2的阶段＿＿＿＿＿＿＿＿
(2)产生H2O的阶段＿＿＿＿＿＿＿＿
(3)氧气参与的阶段＿＿＿＿＿＿＿＿
(4)产生ATP的阶段 ＿＿＿＿＿＿＿＿
(5)产生ATP最多的阶段＿＿＿＿＿＿
(6)产生[H]的阶段＿＿＿＿＿＿＿＿
(7)消耗[H]的阶段___＿＿＿＿_____
第二阶段
第三阶段
第三阶段
每个阶段
第三阶段
第一、二阶段
第三阶段
4、在有氧呼吸过程中
5、易错提醒：
①反应式中的能量不能写成ATP，因为葡萄糖中的能量只有一部分储存在ATP中。
②反应式前后的H2O不能消去。反应过程中，在第二阶段消耗了水，而第三阶段生成了水。
③反应式中间不能用等号，要用箭头。
④反应条件“酶”不能省去。
⑤不要认为细胞呼吸的底物只有葡萄糖，教材只是以葡萄糖在有氧条件下彻底氧化分解为例来介绍有氧呼吸过程。

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