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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
第1课时 探究酵母菌细胞
呼吸的方式和有氧呼吸
情境激疑
素养目标
1.根据实验目的,设计探究酵母菌细胞呼吸方式的实验,总结细胞呼吸的类
型。(科学探究)
2.分析线粒体结构与细胞呼吸相适应。(生命观念——结构与功能观)
3.分析有氧呼吸三个阶段中物质与能量的变化,理解细胞呼吸的实质。
(生命观念——物质与能量观)
学习任务一　细胞呼吸的方式
自主学习
阅读教材P90~P91,交流讨论,完成以下问题。
活动1：探究酵母菌细胞呼吸的方式
新知学习过程
1.呼吸作用的实质:
细胞内的有机物_________,并释放_____。呼吸作用也叫_________。
2.实验原理:
酵母菌是一种___________,
在_____和_____条件下都能生存。
氧化分解
能量
细胞呼吸
兼性厌氧菌
有氧
无氧
条件 有氧条件 无氧条件
澄清石灰水
重铬酸钾(酸性)
变混浊慢
混浊+
分析结果
1.酵母菌在有氧和无氧条件下都能产生CO2
2.酵母菌有氧比无氧时释放出的CO2多
变混浊快
混浊+++
条件 有氧条件 无氧条件
澄清石灰水
重铬酸钾(酸性)
混浊+
混浊+++
不变灰绿色
变灰绿色
分析结果、得出结论
分析结果
CO2
多
酒精
1.酵母菌在有氧和无氧条件下都能产生___________。
2.酵母菌有氧比无氧时释放出的CO2 ————————。
3.酵母菌无氧时分解葡萄糖还产生_____________。
有氧装置:
观察P91装置图,思考以下问题,小组讨论后回答:
1.两个实验装置的自变量是什么
提示:氧气的有无。
2.有氧呼吸装置先让空气通过10%的氢氧化钠溶液的作用是什么
提示:去除CO2,排除空气中的CO2对实验结果的干扰。
合作探究
有氧装置:
3.本实验的观测指标是什么
提示:①根据石灰水的混浊程度;
②溴麝香草酚蓝溶液变黄色的时间长短。
无氧装置:
实验前B瓶要先封口放置一段时间，这是为什么呢？
提示：因为B瓶培养液面上方的空气中还存在一定量的氧气，静置一段时间，让酵母菌将这部分的氧气消耗尽，保证酵母菌进行的是无氧呼吸。
检测酵母菌无氧呼吸是否产生CO2
4.乙醇与重铬酸钾反应的条件是什么 颜色变化的过程如何
提示:重铬酸钾溶液在酸性条件下与乙醇(俗称酒精)发生化学反应;由橙色变成灰绿色。
5.为什么要延长酵母菌的培养时间再进行乙醇的检测
提示:葡萄糖也能与酸性重铬酸钾发生颜色变化,培养时间适当延长可以消耗尽溶液中的葡萄糖。
自主学习
阅读教材P92科学方法,完成以下问题。
活动2：理解对比实验
1.对比实验:设置两个或两个以上的_______,通过对结果的比较分析,来探究
某种因素对实验对象的影响,这样的实验叫作对比实验,也叫_____________。
2.对比实验的特点:
(1)探究酵母菌呼吸方式的实验中,有___个实验组,实验结果事先未知,通过
对比可以看出_________对细胞呼吸的影响。
(2)对比实验的设计依然___(填“是”或“否”)遵循对照、单一变量等原则。
实验组
相互对照实验
两
氧气条件
是
1.(2022·六安高一期末)杜绝酒驾是每个公民的义务。交警检查酒驾等违章
行为时,可用于检测司机呼出的气体是否含有酒精的试剂是(　　)
A.0.1%溴麝香草酚蓝溶液
B.碘液
C.5%重铬酸钾溶液
D.澄清的石灰水
小题快练
C
【解析】检测CO2的产生:澄清石灰水变混浊,或使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄,A、D项错误;淀粉遇碘变蓝,B项错误;在酸性条件下,重铬酸钾溶液可与酒精发生显色反应,颜色由橙色变成灰绿色,C项正确。
2.下列关于探究酵母菌细胞呼吸方式实验的叙述,错误的是 (　　)
A.根据一定时间内澄清石灰水变混浊的程度,可检测CO2产生量的多少
B.酵母菌属于真核生物
C.根据溴麝香草酚蓝溶液变黄的时间长短,可检测是否产生CO2
D.本实验的结论是:酵母细胞既可进行有氧呼吸,也可进行无氧呼吸
【解析】澄清的石灰水在一定时间内变混浊的程度与通入的二氧化碳的量呈正相关,A正确;酵母菌具有核膜包被的细胞核,属于真核生物,B正确;溴麝香草酚蓝溶液随着通入二氧化碳的增多,会由蓝变绿再变黄,这一变化的发生时间,可以体现通入的二氧化碳的量而不是有无二氧化碳的产生,C错误;两个装置最终都会出现石灰水变混浊或者溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄,证明酵母菌是兼性厌氧菌,既能进行有氧呼吸,也能进行无氧呼吸,D正确。
C
3.(2022·南平高一检测)关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的两组对比实验,下列叙述正确
的是 (　　)
A.实验前都需用NaOH溶液去除空气中的CO2
B.实验产生的气体都能使澄清石灰水变混浊
C.都能产生使酸性橙色重铬酸钾溶液变灰绿色的物质
D.实验结果都需通过建构数学模型进行分析
【解析】有氧呼吸过程需要连续通入空气,因此需用NaOH溶液去除空气中的CO2, 无氧
呼吸不需要,A错误;酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都能够产生CO2,都能使澄清的石灰水变
混浊,B正确;使酸性重铬酸钾溶液变灰绿色的物质是酒精,只在无氧呼吸产生,C错误;本实
验是对比实验,通过对比两组装置中石灰水变混浊的程度就可以判断出有氧呼吸和无氧
呼吸产生CO2的多少,都不需要建构数学模型进行分析,D错误。
B
学习任务二　 有氧呼吸
自主学习
阅读教材P92,自主学习,完成以下填空。
活动1：线粒体是有氧呼吸的主要场所
①
(1)写出序号代表的结构名称
(2)与有氧呼吸有关的酶分布在 （填图中标号）
(3)线粒体的功能：进行有氧呼吸的 。
②③
主要场所
内膜
(嵴)
线粒体基质
呼吸酶
线粒体外膜
②
③
①双层膜结构。
②内膜向内折叠成嵴（增大了内膜的
面积，为酶提供附着位点）。
③内膜和基质中含有许多与呼吸作用有
关的酶。
5-8线粒体的电镜照片（放大45 000倍）
线粒体与有氧呼吸相适应的结构特点
合作探究
线粒体
细胞质基质
葡萄糖
2丙酮酸
酶
少量
能量
CO2
酶
酶
O2
大量能量
少量
能量
H2O
H2O
2丙酮酸
少量[H]
大量[H]
[H]指的是由氧化型辅酶Ⅰ（NAD+）转化成的还原型辅酶Ⅰ（NADH）
有氧呼吸过程
有氧呼吸过程
第一阶段
第二阶段
第三阶段
C6H12O6
酶
2丙酮酸 + 4[H] + 能量（少）
葡萄糖的初步分解
场所
细胞质基质
6CO2 + 20[H] + 能量（少）
2丙酮酸 + 6H2O
酶
丙酮酸彻底分解的
场所
线粒体基质
酶
12H2O + 大量能量
24[H]+6O2
[H]的氧化
场所
线粒体内膜
有氧呼吸总反应式
C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O +能量
酶
有氧呼吸过程中物质与能量转化
场所
细胞质基质 + 线粒体
反应式
C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O +能量
酶
O
O
O
O
O
物质
变化
有机物
（葡萄糖）
无机物
（CO2+H2O）
能量
变化
有机物中
稳定的化学能
ATP中
活跃的化学能
+
散失的
热能
自主学习
阅读教材P92~P93有氧呼吸过程, 完成以下问题。
活动2：深化理解有氧呼吸的过程
1.有氧呼吸的过程
有氧呼吸的全过程可以概括地分为三个
阶段，每个阶段的化学反应都有相应的
酶催化。
葡萄糖→丙酮酸+[H]
细胞质基质
少量能量
线粒体基质
丙酮酸+H2O→CO2+[H]
少量能量
线粒体内膜
[H]+O2→H2O
大量能量
有氧呼吸 第一阶段 第二阶段 第三阶段
场所
物质变化
产能情况
2.写出有氧呼吸的总反应式：
3.有氧呼吸的概念：
有氧呼吸是指细胞在 的参与下，通过多种 的催化作用，把
等有机物 分解，产生二氧化和 ，释放 能量，生成大量 的过程。
C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量
ATP
大量
水
彻底氧化
葡萄糖
酶
氧
酶
1.线粒体是所有生物进行有氧呼吸的场所吗 请举例说明。
提示:不是,原核生物没有线粒体,有些也能够进行有氧呼吸,例如蓝细菌。
2.同有机物在体外燃烧相比,有氧呼吸具有的不同特点是:
①_________________;
②___________________________________________;
③___________________________________。
合作探究
有氧呼吸过程温和
有机物中的能量经过一系列的化学反应逐步释放
释放的能量有相当一部分储存在ATP中
有氧呼吸过程中,氧的作用是 (　　)
A.第二阶段与[H]结合形成水
B.在线粒体内膜上与[H]结合形成水
C.直接氧化体内有机物
D.使丙酮酸氧化分解生成CO2
合作探究
小题快练
B
【解析】在有氧呼吸过程中,氧的作用在第三阶段,与前两个阶段产生的[H]结合生成水,释放大量能量,场所在线粒体内膜。
1.概念结论速判:酵母菌在生活和生产中应用广泛,下列是关于酵母菌细胞
呼吸的说法,请判断正误。
(1)可以根据酵母菌有无产生CO2判断其呼吸类型。( )
提示:酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都能产生CO2。
(2)酵母菌有氧呼吸的全过程都发生在线粒体。( )
提示:有氧呼吸第一阶段发生在细胞质基质。
(3)氧气可以作为反应物参与酵母菌有氧呼吸的第二、三阶段。( )
提示:有氧呼吸第三阶段,氧气与[H]结合生成水,同时释放大量能量。
(4)酵母菌有氧呼吸第三阶段既消耗水又产生水。( )
提示:有氧呼吸第二阶段消耗水,第三阶段产生水。
五分钟学情评价
×
×
×
×
2.人在有氧运动过程中会通过有氧
呼吸产生大量代谢终产物CO2,这些
CO2的产生场所是 (　　)
A.肺泡 B.线粒体内膜
C.细胞质基质 D.线粒体基质
D
【解析】肺泡不是细胞呼吸的发生所。人体细胞有氧呼吸的三个阶段分别发生在细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜,其中第二阶段产生CO2,因此CO2的产生场所在线粒体基质。
3.运动员在运动场上竞技需要消耗大量能量,有氧呼吸过程中产生能量最多
的是 (　　)
A.葡萄糖初步分解时 B.[H]被氧化时
C.消耗水时 D.形成CO2时
【解析】有氧呼吸葡萄糖初步分解是在第一阶段,第一阶段产生少量能
量,A错误;有氧呼吸[H]被氧化是在第三阶段,第三阶段产生大量能量,B正确;
有氧呼吸消耗水是在第二阶段,第二阶段产生少量能量,C错误;有氧呼吸生
成CO2是在第二阶段,第二阶段产生少量能量,D错误。
B
4.在一定条件下,某同学利用葡萄糖溶液培养酵母菌并探究酵母菌细胞呼吸的方
式。在该实验中不会出现的现象是 (　　)
A.只有在无氧条件下酵母菌才能产生CO2
B.酒精与酸性重铬酸钾溶液混合后,溶液出现灰绿色
C.CO2使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄
D.用葡萄糖溶液培养酵母菌时,培养液的温度发生变化
【解析】酵母菌是兼性厌氧菌,有氧条件下进行有氧呼吸,获得能量多,可以快速繁
殖并产生CO2,无氧条件下进行无氧呼吸产生酒精和CO2,A错误;酸性条件下,酒精
能与橙色的重铬酸钾溶液反应,生成灰绿色物质,B正确;CO2能够使溴麝香草酚蓝
溶液由蓝变绿再变黄,C正确;酵母菌在葡萄糖培养液中进行细胞呼吸,会释放热能,
使培养液温度升高,D正确。
A
(2022·会宁高一期末)如图是真核细胞有氧呼吸过程图解,请依图回答:
(1)依次写出①②③所代表的物质名称:
①___________,②_________,③_________。
【解析】图中①是丙酮酸,②是产物水,③是二氧化碳,
④是有氧呼吸第一阶段产生的能量,⑤是有氧呼吸第
二阶段产生的能量,⑥是有氧呼吸第三阶段产生的能量。
(1)根据以上分析可知,图中①②③分别为丙酮酸、H2O和CO2。
(2)图中④⑤⑥代表释放的能量,最多的是_______(填序号)。
【解析】 ④⑤分别代表有氧呼吸的第一、二阶段产生的少量能量,
⑥为第三阶段产生的大量能量。
　丙酮酸　
　 H2O 　
　 CO2 　
　⑥　
(3)生成①的场所是_______________;生成②的场所是_______________;
生成③的场所是_______________。
【解析】生成①为有氧呼吸第一阶段,
场所是细胞质基质;生成②为有氧呼
吸的第三阶段,场所是线粒体内膜。
生成③为有氧呼吸的第二阶段,场所
是线粒体基质。
(4)写出总反应式:_________________________________________。
　细胞质基质　
　线粒体内膜　
　线粒体基质　
　 C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量　　
酶
课堂小结
有氧呼吸
第一阶段：葡萄糖→丙酮酸+[H]+少量能量
第二阶段：丙酮酸+H2O →[H]+CO2+少量能量
第三阶段：[H]+O2→H2O+大量能量
氧气浓度
温度
pH
酶
线粒体内膜
线粒体基质
细胞质基质
促进
决定
影响
过程
场所
影响因素

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