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第五章 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)
1
细胞呼吸的方式
细胞呼吸的方式和有氧呼吸
2
有氧呼吸
探究一
细胞呼吸的方式
情境一
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。
都是培养酵母菌，为什么有的需要通气，有的却需要密封？
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。
是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放出能量并产生ATP的过程。
呼吸作用的实质：
是细胞内的有机物氧化分解，并释放能量。
酿酒利用了酵母菌的呼吸作用，呼吸作用的概念和实质是什么呢？
情境一
酵母菌在有氧和无氧条件下是否都能进行细胞呼吸呢？
下面，我们通过实验来探究酵母菌呼吸的方式。
呼吸作用的概念：
过渡
探究酵母菌细胞呼吸的方式
【任务1】
酵母菌：单细胞真菌，真核异养型生物，有细胞壁和液泡。在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。
酵母菌电镜照片
酵母菌结构模式图
(1)实验原理
细胞核
液泡
细胞壁
细胞膜
细胞质
探究酵母菌细胞呼吸的方式
【任务1】
(2)实验设计
分析变量
自变量：
因变量：
无关变量：
细胞呼吸的条件
细胞呼吸的产物
有氧
无氧
酒精、CO2
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
反应物的量、反应时间、pH、温度、酵母菌的活性
相同且适宜
探究酵母菌细胞呼吸的方式
【任务1】
A
B
C
D
运用以上元件分别搭建
有氧呼吸装置：
无氧呼吸装置：
质量分数10%NaOH溶液
酵母菌培养液
澄清的石灰水
酵母菌培养液
E
橡皮球
（或气泵）
甲同学 E-A-D；乙同学 ：E-C-A-D
甲同学 B-D；乙同学 ：A-D
(2)实验设计
吸收空气中的CO2
检测CO2的产生
探究酵母菌细胞呼吸的方式
【任务1】
(3)实验过程
接橡皮球
（或气泵）
质量分数10%NaOH溶液
酵母菌培养液
澄清的石灰水
酵母菌培养液
澄清的石灰水
A
B
①如何比较CO2产生的多少？
②B瓶应封口放置一段时间后,再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶,这是为什么？
根据石灰水的浑浊程度
可以让酵母菌消耗完瓶中原有氧气，创造无氧环境。
橙色的重铬酸钾溶液在酸性下与酒精发生反应
CO2的检测
使溴麝香草酚蓝水溶液：
酒精的检测
澄清→浑浊
蓝→绿→黄
橙色→灰绿
探究酵母菌细胞呼吸的方式
【任务1】
③酵母菌细胞呼吸产物检测:
(3)实验过程
通入澄清的石灰水：
探究酵母菌细胞呼吸的方式
【任务1】
(4)实验现象
澄清石灰水：
有氧呼吸与无氧呼吸都产生CO2，且有氧呼吸产生的更多。
溴麝香草酚蓝水溶液:
都变浑浊，有氧呼吸装置比无氧呼吸的更浑浊，时间更快
有氧呼吸装置比无氧呼吸的变色时间短
蓝
绿
黄
①CO2的检测及结论
结论：
探究酵母菌细胞呼吸的方式
【任务1】
(4)实验现象
橙色重铬酸钾溶液在酸性下与酒精发生反应，变成灰绿色
②检测酒精的方法
有氧呼吸不产生酒精，无氧呼吸产生酒精。
结论：
接橡皮球
（或气泵）
A
B
探究酵母菌细胞呼吸的方式
【任务1】
有氧气条件下进行有氧呼吸，产生大量二氧化碳，不产生酒精；
无氧条件下进行无氧呼吸，产生了少量二氧化碳，同时也产生了酒精。
实验结论
酵母菌：
呼吸作用的类型：
有氧呼吸
无氧呼吸
(5)实验现象及结论
思考
对比实验（相互对照实验）
设置两个或两个以上的实验组，通过对几个实验组结果的分析比较，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。
本实验中哪个是对照组，哪个是实验组？
接橡皮球
（或气泵）
质量分数10%NaOH溶液
酵母菌培养液
澄清的石灰水
酵母菌培养液
澄清的石灰水
实验组
实验组
探究酵母菌细胞呼吸的方式
【任务1】
对比实验：
对照实验：
实验组1：
实验组2：
对照组：
实验组：
结果未知
结果未知
结果已知
结果未知
思考
对比实验与对照实验的区别？
探究酵母菌细胞呼吸的方式
【任务1】
1.下列关于“探究酵母菌细胞呼吸方式”实验的叙述，不正确的是（ ）A．选择酵母菌作为实验材料是因为酵母菌是兼性厌氧型微生物且易于培养
B．通过设置有氧和无氧的对比，易于判断酵母菌的细胞呼吸方式
C．将实验装置连接后需要进行气密性检查，确保不漏气
D．实验中产生的二氧化碳会使溴麝香草酚蓝溶液的颜色变化是由黄色变绿色再变蓝色
D
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
课堂检测
C
2.在检验酵母菌细胞呼吸产物时，常用到下列特殊的颜色反应，其中描述不正确的是（ ）
A．CO2可使澄清的石灰水变混浊
B．CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄
C．乙醇在碱性条件下能与橙色的重铬酸钾溶液反应变成橙色
D．乙醇在酸性条件下能与橙色的重铬酸钾溶液反应变成灰绿色
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
课堂检测
回答：
(1)A 组设置气泵的目的是 ，同时让气泵加入的气体先经过NaOH溶液的目的是 。预期A组装置中溴麝香草酚蓝会从蓝色变为 色。
(2)B组未设置气泵的目的是使酵母 。预期溴麝香草酚蓝会从蓝色
变为 色。
3.下图为比较酵母菌细胞呼吸方式的两组实验。A、B 组培养液中的酵母菌数量与葡萄糖含量均相同。实验装置均放在 30℃的环境中，8～10 h 后，两组装置中 的溴麝香草酚蓝变为不同的颜色。
去除通入空气中的二氧化碳以排除空气中 CO2对实验结果的干扰
给酵母菌培养液通入空气
黄
无法进行需氧呼吸
绿
A组
B
组
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
课堂检测
(3)比较 A、B 两组的实验结果，A 组中的酵母菌以 呼吸为主。判断的理由是：
① ,
② 。
B 组中的酵母菌通过 呼吸会产生 和 。
(4)本实验说明，酵母菌细胞呼吸方式是：在 时进行 呼吸，
在 时进行 呼吸。
需氧
通入空气给酵母提供了氧气
溴麝香草酚蓝从蓝色变为黄色表明有较多 CO2产生。
厌氧
CO2
乙醇
氧气不足（或无氧）
厌氧
氧气充足
需氧
A组
B
组
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
课堂检测
探究二
有氧呼吸
为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？
在有氧条件下，酵母菌分解营养物质释放能量多，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。
情境二
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。
线粒体
分析有氧呼吸的基本过程
【任务2】
外膜
内膜
线粒体基质
DNA/RNA
核糖体
嵴
增大膜面积
线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。
(1)反应的主要场所：
酶
2C3H4O3
+6H2O
6CO2
+20[H]
+4[H]
C6H12O6
2丙酮酸(C3H4O3）
酶
24[H]
+6O2
12H2O
酶
分析有氧呼吸的基本过程
【任务2】
(2)有氧呼吸过程：
细胞质基质
少量能量
线粒体基质
线粒体内膜
场所：
物质变化：
产能情况：
少量能量
场所：
物质变化：
产能情况：
少量能量
场所：
物质变化：
产能情况：
①请根据分步反应式写出总反应式,用箭头画出反应物中C、H、O三种元素的去向：
分析有氧呼吸的基本过程
【任务2】
C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量
酶
细胞在 的参与下，通过 的催化作用，把葡萄糖等有机物 ，产生 ，释放能量，生成大量ATP的过程。
氧
多种酶
彻底氧化分解
二氧化碳和水
②请根据总反应式，总结有氧呼吸的概念：
①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？
其余1892.72kJ主要以热能的形式散失掉。
1mol葡萄糖释
放能量2870kJ
有977.28kJ转移至ATP能量效率高达34％，使32molADP转化为ATP。
分析有氧呼吸的基本过程
【任务2】
(3)有氧呼吸的能量利用特点：
可以使有机物中的能量逐步地转移到ATP中
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：
能量缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定状态
分析有氧呼吸的基本过程
【任务2】
1.如图为线粒体的结构示意图。在相应区域中会发生的生物过程是（ ）
A.②处发生葡萄糖的分解
B.①中的O2穿过内膜耗能
C.②处丙酮酸分解为CO2和H2O
D.③处[H]与O2结合生成水
D
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
课堂检测
2.线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所。研究发现，经常运动的人肌细胞中线粒体数量通常比缺乏锻炼的人多。下列与线粒体有关的说法，正确的是（ ）
A.葡萄糖在线粒体中分解释放大量能量
B.线粒体内膜上的酶可以参与丙酮酸的分解
C.肌细胞有氧呼吸形成水的[H]来源于细胞质基质和线粒体基质
D.进行有氧运动时，细胞内葡萄糖氧化分解释放的能量大部分储存在ATP中
C
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
对点训练
课堂检测
本节小结

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