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第1课时
第4节 细胞呼吸为细胞生活提供能量
1.设计并实施实验方案，探究酵母菌的呼吸方式，说出细胞呼吸的类型
2.概述需氧呼吸概念及反应过程。阐明有氧呼吸过程中物质与能量的变化
【学习目标】
细胞呼吸与我们通常所说的呼吸是两个不同但又有关系得概念。
呼吸是指人体从周围环境中吸入空气，利用其中的氧气，呼出二氧化碳的气体交换过程。细胞呼吸是指在细胞内进行的将糖类等有机物分解成无机物或者小分子有机物，并且释放出能量的过程。
在气体交换过程中获得的氧气通过血液循环运送到身体的各个细胞，供细胞在有氧条件下分解有机物，有机物分解时产生的二氧化碳则通过气体交换排出体外。
气体交换过程与细胞呼吸有什么关系呢？细胞呼吸是在细胞的什么部位进行的呢？细胞呼吸对细胞生活的意义又是什么？
酵母菌属于真菌，广泛分布于自然界中，尤其在葡萄等水果和蔬菜上更多。酵母菌与我们的生活有着密切的关系。在我们的生活以及食品、制药工业中，利用酵母菌的不同呼吸方式可以获得我们所需要的不同产物，如面包、馒头、各种酒类以及酒精等。
活动：探究酵母菌的呼吸方式
细胞呼吸的本质是糖等有机物的氧化分解
酵母菌在有氧与无氧环境中都能生活。不同的氧环境中，酵母菌的呼吸方式是不同的，呼吸所产生的产物不同，产生的能量也有差异。
制作馒头
酿酒
酵母菌细胞呼吸可产生CO2
酵母菌细胞呼吸可产生酒精
酵
母
菌
1.酵母菌在有氧或者无氧环境中进行呼吸的产物是什么？
2.酵母菌在有氧或者无氧环境中进行的呼吸具有什么特点？
目的要求
（1）选择实验材料与器具。
（2）确定实验操作步骤与方法。
（3）确定观察与记录实验现象的方式。
设计活动方案
活动：探究酵母菌的呼吸方式
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
活动：探究酵母菌的呼吸方式
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
吸收空气中的CO2
检测CO2的产生
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
酵母菌细胞呼吸产物检测:
通入澄清的石灰水：
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
CO2的检测及结论
结论：
橙色重铬酸钾溶液在酸性下与酒精发生反应，变成灰绿色
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
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
实验结果分析
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
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？
质量分数为10%NaOH溶液
酵母菌
培养液
澄清
石灰水
A
气泵
E
C
D
质量分数为10%NaOH溶液
澄清
石灰水
澄清
石灰水
D
气泵
E
C
酵母菌
培养液
D
A
验证空气中的CO2是否完全被吸收
有氧呼吸
对于绝大多数生物来说，有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式，这一过程必须有氧的参与。有氧呼吸的主要场所是线粒体。
外膜
①
内膜
②
嵴
③
向内折叠
④
基质
目的
增大膜面积，从而扩大酶的附着面积。
含有
酶、DNA、RNA等物质
指导合成部分蛋白质
1.有氧呼吸的主要场所——线粒体
线粒体平面示意图
酶
2C3H4O3
+6H2O
6CO2
+20[H]
+4[H]
C6H12O6
2丙酮酸(C3H4O3）
酶
24[H]
+6O2
12H2O
酶
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：
糖酵解
2.有氧呼吸的三个阶段反应式
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
有氧呼吸三个阶段的比较
细胞质基质
主要是葡萄糖
丙酮酸、[H]
少量
丙酮酸、水
CO2、[H]
少量
[H]、O2
H2O
大量
线粒体基质
线粒体内膜
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：
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
请根据总反应式，总结有氧呼吸的概念：
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。
3.能量转化：
思考讨论
有氧呼吸的能量利用有什么特点？
①有氧呼吸过程温和，常温常压，多种酶的催化。
②释放的能量大部分以热能的形式散失，小部分储存在ATP中。
③有机物中的能量逐步释放，保证有机物中的能量得到充分利用。
能量缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定。
细胞呼吸
呼吸方式
需氧呼吸
酶
C6H12O6
＋
6H2O
＋ 6O2
6CO2
＋12H2O
＋ 能量
葡萄糖
酶
2丙酮酸
少量能量
4〔H〕
+
+
6O2
12H2O
酶
大量能量
24〔H〕
+
+
一：细胞溶胶
三：线粒体内膜
二：线粒体基质
6CO2
6H2O
酶
2丙酮酸
少量能量
20〔H〕
+
+
+
探究酵母菌的呼吸方式
厌氧呼吸
1.酿酒、做馒头、做面包等都离不开酵母菌的呼吸作用。关于“探究酵母菌细胞呼吸方式”实验的叙述错误的是( )
A.酵母菌属于兼性厌氧菌，便于用来研究细胞呼吸的不同方式
B.橙色的重铬酸钾溶液变为灰绿色表明细胞呼吸产生了酒精
C.可用溴麝香草酚蓝溶液是否变色来判断酵母菌的呼吸方式
D.实验中需控制的无关变量有温度、pH、培养液的浓度及体积等
答案：C
解析：酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌，因此便于用来研究细胞呼吸的不同方式，A正确；橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与酒精发生化学反应，变成灰绿色，B正确；溴麝香草酚蓝溶液用于检测二氧化碳，由于酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都能产生二氧化碳，因此不能用溴麝香草酚蓝溶液是否变色来判断酵母菌的呼吸方式，C错误；该实验的自变量是有氧和无氧条件，温度、pH、培养液的浓度及体积等为无关变量应控制相同且适宜，D正确。
2.下图为探究酵母菌细胞呼吸的方式（试管内上部空间有充足的氧气）的改进装置。下列相关叙述正确的是( )
A.上述实验是对比实验，甲为对照组，乙为实验组
B.两个装置中酵母菌产生CO2的场所相同，都可检测到pH下降
C.若X为溴麝香草酚蓝，则乙装置中溶液先变成黄色
D.实验开始后即可以加入酸性重铬酸钾检测酒精是否产生
答案：C
解析：上述实验是对比实验，甲、乙均为实验组，A错误；两个装置中酵母菌产生CO2的场所不相同，甲中酵母菌产生二氧化碳的场所是细胞质基质，乙中酵母菌产生二氧化碳的场所是线粒体基质，两个装置都可检测到pH下降，B错误；乙装置中酵母菌有氧呼吸产生的二氧化碳比甲装置中酵母菌无氧呼吸产生的二氧化碳多，若X为溴麝香草酚蓝，则乙装置中溶液先变成黄色，C正确；由于葡萄糖也能与酸性重铬酸钾溶液发生颜色翻译，因此实验结束后才可以加入酸性重铬酸钾检测酒精是否产生，D错误。
3.酵母菌在密闭容器内以葡萄糖为底物的呼吸速率变化过程如图所示。已知酸性重铬酸钾遇到葡萄糖也能变成灰绿色。下列叙述正确的是( )
A.0-6h间容器内压强不断增大、O2剩余量不断减少
B.6-8h间容器内CO2量不断增加、水的生成量不断减小
C.8h时用酸性重铬酸钾检测，溶液呈灰绿色即可验证酵母菌厌氧呼吸产生乙醇
D.8-10h间酵母菌细胞呼吸释放的能量大部分用于ATP的合成
答案：B
解析：0～6h间，酵母菌只进行需氧呼吸，消耗的氧气和释放的二氧化碳相等，容器内压强不变，A错误；6-8h间，酵母菌同时进行厌氧呼吸和需氧呼吸，需氧呼吸不断减弱，二氧化碳的含量不断增加、水的生成量不断减小，B正确；酸性重铬酸钾遇到葡萄糖也能变成灰绿色，8h时用酸性重铬酸钾检测，溶液呈灰绿色，不能说明酵母菌厌氧呼吸产生乙醇，C错误；8-10h间，酵母菌只进行厌氧呼吸，酵母菌细胞呼吸释放的能量大部分以热能的形式散失，D错误。

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