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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)
复 习 提 问
1.生物体生命活动的主要能源物质是什么？
2.生物体生命活动所需的直接能源物质是什么？
糖类
ATP
3.糖类中储存的能量如何转化为生命活动所需要的直接能源物质ATP的呢？
4.呼吸=呼吸作用？
是指人和动物与外界进行的交换气体的过程，是指呼吸动作。
呼吸
呼吸作用的实质是细胞内的有机物氧化分解，并释放能量，因此也叫细胞呼吸。
×
呼吸作用
生活实例
1.做面包、馒头、酿酒与哪种生物有关，利用了什么原理？
酵母菌的呼吸作用
2.细胞呼吸是否都需要氧气？生物在有氧和无氧条件下是否都能进行细胞呼吸呢？
事例1：馒头和面包里面都有一个个的小孔，都很松软，是因为发面时加入酵母菌，酵母菌细胞呼吸产生了CO2 ， CO2受热膨胀。
事例2：酿酒过程中，酵母菌进行细胞呼吸产生了酒精。
【探究·实践】探究酵母菌细胞呼吸方式
代谢
类型
同化
类型
异化
类型
自养型
异养型
需氧型
厌氧型
兼性厌氧型
以出芽生殖的方式产生后代
酵母菌在有氧和无氧条件下是否都能进行细胞呼吸？产物分别是什么？
假设酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸，在有氧条件下，产生二氧化碳，在无氧条件下产生酒精和二氧化碳。
提出问题
作出假设
设计实验
实施实验
得出结论
表达交流
【探究·实践】探究酵母菌细胞呼吸方式
确定实验目的：
自变量是什么？
因变量是什么？
细化：
如何控制自变量
如何检测因变量
控制无关变量
控制哪些可能影响实验结果的因素
写出具体做法
方法步骤
材料用具等
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，来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验叫作对比实验，也叫相互对照实验。
设计实验
1.本实验的自变量和因变量分别是什么？有哪些无关变量？
【自变量】
【因变量】
氧气的有无
细胞呼吸的产物
（酒精、CO2）
2.如何设置实验组呢？
【无关变量】
酵母菌培养液的浓度、体积、温度、PH等
实验组
A组：有氧气
B组：无氧气
通气
密封
对比实验
4.怎样控制有氧和无氧的条件？
封口放置一段时间后，再与第二个锥形瓶连接进行产物检测。消耗完B中原有氧气,确保CO2均来自无氧呼吸
③怎样确保B瓶中无氧？
②怎样确保A瓶中的CO2是酵母菌产生而不是空气中的？
用橡皮球或气泵间歇性地通入空气。
在A瓶之前接入质量分数为10％的NaOH溶液,去除空气中的CO2。
①怎样设置有氧装置？
3.酵母菌是异养生物，怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活？
为酵母菌提供质量分数为5％葡萄糖溶液。 25℃~35℃
耗尽B瓶中的O2，确保CO2均来自无氧呼吸
CO2的检测：
1.通入澄清的石灰水：澄清→浑浊
2.溴麝香草酚蓝溶液：蓝→绿→黄
CO2产生情况：石灰水变浑浊的程度或产生浑浊的快慢或由蓝→绿→黄所需时间长短。
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：橙色→灰绿色
5.怎样鉴定有无酒精产生？怎样鉴定有无二氧化碳产生？如何比较产生二氧化碳产生的多少？
搭建实验装置
气泵
A
B
C
D
E
尝试运用以上元件分别搭建有氧呼吸和无氧呼吸装置
有氧呼吸装置：
无氧呼吸装置：
B-D
组合1：E-A-D
组合2：E-C-A-D
1、A、B培养瓶中先加入等量的加热煮沸后冷却的葡萄糖溶液，再接种等量酵母菌。
5.实验步骤
2、组装有氧呼吸和无氧呼吸装置，于25-35℃培养8-10小时。
3、检测CO2的产生
4、检测酒精的产生
有氧呼吸装置
无氧呼吸装置
葡萄糖溶液煮沸冷却后再加入锥形瓶，防止高温杀死酵母菌。
（1）杀死杂菌
（2）去除溶解氧
实施实验
∵
∵
∵
∵
∵
∵
∵
∵
∵
∵
∵
∵
∵
∵
∵
∵
∵
∵
∵
无酒精
有酒精
实验现象
变混浊 程度高 速度快 大量CO2
变混浊 程度低 速度慢 少量CO2
橙色
灰绿色
实验结果
酸性重铬酸钾
酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。
在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量CO2
在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精和少量CO2
得出结论
1.(2023·广东肇庆高一期末)如图是某同学制作的探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置，下列叙述正确的是
A.实验中可依据澄清石灰水是否变浑浊来判断细胞呼吸的方式
B.甲装置中空气先通过NaOH溶液的目的是去除空气中的CO2
C.在酸性条件下，乙醇可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄
D.乙装置中B瓶连接后即可连通盛有澄清的石灰水的锥形瓶进行实验
√
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.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
B.可以根据石灰水的浑浊程度或溴麝香草酚蓝溶液变成黄色的时间长短检
测CO2产生情况
C.葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，所以应该等葡萄糖充分
消耗完以后再进行酒精的检测
D.该实验通过设置有氧和无氧两种条件探究酵母菌细胞呼吸的方式，其中
有氧条件为实验组，无氧条件为对照组
√
批判性思维：实验装置的改进
有同学认为，在有氧呼吸实验装置中10％的NaOH溶液不能完全吸收空气中的CO2，以致可能对实验结果有干扰，你同意吗？你如何避免这种可能性的发生，以保证实验更严谨？
A
酵母菌培养液
气泵
E
C
质量分数为10%的NaOH溶液
D
澄清的
石灰水
D
澄清的
石灰水
还有的同学认为，在无氧呼吸实验装置中不能保证装置内的O2已经被完全消耗完，以致可能对实验结果有干扰。你能不能避免这种可能性的发生，以保证实验更严谨？
B
酵母菌培养液
D
澄清的
石灰水
油层
批判性思维：实验装置的改进
石蜡油
实验设计: 有氧呼吸装置
10％NaOH溶液
（吸收通入空气中的CO2，避免对实验结果产生影响）
葡萄糖溶液＋酵母菌
(培养酵母菌)
第一个锥形瓶:
第二个锥形瓶:
第三个锥形瓶:
澄清的石灰水或者溴麝香草酚蓝溶液
(根据混浊程度进行比较CO2的产生量或者根据溶液颜色的变化时间长短比较)
接入橡皮球或气泵
(保持通入空气)
B瓶应封口一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，为什么？
耗尽B瓶中的O2，确保CO2均来自无氧呼吸
实验设计: 无氧呼吸装置
对比实验
实验设计: 无氧呼吸装置
葡萄糖溶液＋酵母菌
封口放置一段时间后，再与第二个锥形瓶连接
(使酵母菌消耗瓶内的氧气，
造成无氧环境，确保产物是无氧呼吸的产生的)
第一个锥形瓶:
第二个锥形瓶:
澄清的石灰水或溴麝香草酚蓝溶液
根据混浊程度、颜色的变化时间进行比较CO2的产生量
对比实验
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。
讨论
1.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食产生酒精。
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。
讨论
2.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。
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。
讨论
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？
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。
当堂训练
1. 在“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的实验中，检测是否有酒精产生的试剂及出现的颜色变化是( )
A. 重铬酸钾、灰绿色
B. 重铬酸钾、紫色
C. 碘液、灰绿色
D. 苏丹Ⅲ、橘黄色
A
A.甲、乙组实验探究的分别是酵母菌在有氧、无氧条件下的呼吸方式
B.加入质量分数为10%的NaOH溶液是为了吸收空气中的CO2
C.将橙色的重铬酸钾溶液滴入B瓶中变成灰绿色证明有酒精产生
D.乙组B瓶先封口放置一段时间的目的是消耗B瓶中的O2以形成无氧的环境
C
重铬酸钾溶液在酸性条件下才能与酒精发生化学反应，使溶液变成灰下灰绿色
2.为了探究酵母菌细胞呼吸的方式，某同学将实验材料和用具按如图所示安装好。以下关于该实验的说法，不正确的是( )
3. 在适宜的温度条件下，在下列装置中都放入干酵母(内有活酵母菌)，其中适于产生酒精的装置是( )
A
4、将图中果酒发酵装置改装后用于探究酵母菌呼吸方式的实验，下列相关操作错误的是
A.探究有氧条件下酵母菌呼吸方式时打开阀a
B.经管口3取样检测酒精和CO2的产生情况
C.实验开始前对改装后整个装置进行气密性检查
D.改装时将盛有澄清石灰水的试剂瓶与管口2连通
B
5.下列关于探究酵母菌细胞呼吸方式实验的叙述正确的是( )
A.选择酵母菌为实验材料是因为酵母菌是自养、兼性厌氧型微生物，易于培养
B.通过设置有氧（对照组）和无氧（实验组）的对照，易于判断酵母菌的呼吸方式
C.将进气管、排气管与锥形瓶连接后需要进行气密性检查，确保装置不漏气
D.实验可通过检测澄清石灰水是否变浑浊判断细胞呼吸方式
C
6、下列关于探究酵母菌细胞呼吸方式实验的分析，错误的是
A.实验过程中氧是引起酵母菌呼吸方式不同的外界因素
B.有氧和无氧条件下两组实验采用的是对比实验的方法
C.在有氧和无氧条件下培养酵母菌的培养液温度都升高
D.酵母菌细胞呼吸的产物都能用酸性重铬酸钾溶液鉴定
D
（1）A瓶加入的试剂是 ，目的是 __________
（2）C瓶和E瓶加入的试剂是 ，其作用是 。
（3）图中装置有无错误之处，如果有请在图中加以改正。
（4）D瓶应封口放置一段时间后，再连通E瓶,其原因是_____
_________________________________________________
NaOH溶液
吸收空气中的CO2，排除空气中CO2对实验结果的干扰
澄清石灰水
检测CO2的产生
放置一段时间让酵母菌将瓶中的氧气消耗完，确保通入澄清石灰水的CO2是酵母菌的无氧呼吸所产生的
7、下图为“探究酵母菌的呼吸方式”的实验装置图，请分析：

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