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第3节第1课时 细胞呼吸的方式和有氧呼吸
第5章 细胞的能量供应和利用
【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。
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。
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？
细胞呼吸：指 的有机物氧化分解，并释放能量的过程。也称呼吸作用。
与呼吸的区别： 呼吸是指机体与环境之间O2和CO2交换的过程。
细胞内
思考：
1.“氧化分解”需要氧气的参与吗？无氧条件下能够进行细胞呼吸吗？
2.氧化分解之后的产物有哪些呢？
一、细胞呼吸的方式
酵母菌
1.单细胞真菌
2.兼性厌氧菌（有氧和无氧环境下都能生存）
3.生长周期短，繁殖速度快。
探究酵母菌细胞呼吸的方式
1.确定实验思路
自变量是什么？
因变量是什么？
2.细化
如何控制自变量
如何检测因变量
3.控制无关变量
4.写出具体做法
方法步骤
有氧/无氧条件
CO2产生速率
是否产生酒精
通气/密封
用澄清石灰水
（溴麝香草酚蓝）
酸性重铬酸钾检测
无关变量保持相同且适宜
提出问题：
作出假设：
设计实验：
酵母菌在有氧和无氧条件下呼吸的产物是否都有CO2和酒精？
分析变量
比如：温度、pH、
培养液的浓度和体积；
探究酵母菌细胞呼吸的方式
【合作探究】：尝试运用以下装置分别搭建有氧呼吸和无氧呼吸装置
气泵
A
B
C
D
E
D
探究酵母菌细胞呼吸的方式
设计实验：
有氧呼吸装置：
E-C-A-D
分析1：NaOH溶液的作用是什么？
分析2：锥形瓶A中除了酵母菌外还需加入什么物质？
气泵
A
C
D
E
吸收空气中CO2，排除空气中CO2的干扰。
葡萄糖
探究酵母菌细胞呼吸的方式
设计实验：
B-D
分析3：B瓶为什么要密封一段时间后再连通D瓶？
B
D
让酵母菌耗尽瓶内O2，造成无氧环境，确保产物是无氧呼吸的产生的
探究酵母菌细胞呼吸的方式
无氧呼吸装置：
设计实验：
称取等量的两份食用酵母菌（20g）；
配制质量分数为5%葡萄糖溶液作为酵母菌的培养液；
搭建如图的有氧呼吸（左）和无氧呼吸（右）装置；
培养、观察、检测、记录
（1）葡萄糖溶液需要煮沸的目的：
除去气体和灭菌，避免其他微生物的呼吸作用对实验产生干扰
（2）葡萄糖溶液需要煮沸再冷却后放入锥形瓶的原因是：
防止酵母菌被杀死
实验步骤：
探究酵母菌细胞呼吸的方式
进行实验：
探究酵母菌细胞呼吸的方式
实验结果：
（1）检测CO2
溴麝香草酚蓝溶液遇CO2的变色过程
②溴麝香草酚蓝溶液：
①通入澄清石灰水：
澄清→浑浊
(根据浑浊程度检测CO2的多少)
蓝→变绿→再变黄
(根据其变色时间的长短，检测CO2的多少)
澄清石灰水变浑浊过程
结论:有氧呼吸与无氧呼吸都产生CO2，且有氧呼吸产生的更多。
探究酵母菌细胞呼吸的方式
实验结果：
A：有氧条件下酵母菌培养液； B：无氧条件下酵母菌培养液
A
B
A
B
酒精+重铬酸钾（酸性条件）：
橙色→灰绿色
结论：
有氧呼吸不产生酒精，无氧呼吸产生酒精。
探究酵母菌细胞呼吸的方式
实验结果：
（2）检测酒精
2、在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量CO2;
1、酵母菌在有氧和无氧条件下都进行细胞呼吸;
3、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
条件 澄清石灰水 溴麝香草酚蓝溶液/出现的时间 重铬酸钾-浓硫酸溶液
有氧
无氧
浑浊程度高
由蓝—绿—黄（时间短）
不出现灰绿色
浑浊程度低
由蓝—绿—黄（时间长）
橙色→灰绿色
探究酵母菌细胞呼吸的方式
实验现象：
重铬酸钾在生活中的应用：
测酒驾
交警用经硫酸处理过的重铬酸钾胶体检测司机呼出的气体里是否含有酒精。
与社会的联系
思考：
探究酵母菌细胞呼吸的方式，这个实验是不是对照实验？
科学方法: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，这样的实验叫做对比实验，也叫相互对照实验。
特点：这些实验组的结果都是事先未知的。
外膜
内膜
线粒体基质
（酶）
（酶）
二、有氧呼吸
指细胞在_____的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生______________，释放能量，生成____________的过程。
氧
二氧化碳和水
大量ATP
有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式，有氧呼吸的主要场所是 。
线粒体
线粒体适应于有氧呼吸的主要特点：
（1）线粒体内膜向内折叠形成嵴，增加了线粒体的内膜表面积。
（2）线粒体内膜和基质中含有许多
种与有氧呼吸有关的酶。
C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量
酶
总反应式：
（1）物质变化：
（2）能量变化：
有机物中稳定的化学能
全部释放
大部分以热能形式散失
少部分合成ATP（活跃的化学能）
无机物
有机物
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
二、有氧呼吸
特点：
细胞质基质
线粒体基质
线粒体内膜
C6H12O6
酶
+ 4[H] +少量能量
2C3H4O3
第一阶段
第二阶段
第三阶段
+6H2O
酶
2C3H4O3
6CO2 +20[H] +少量能量
酶
12H2O +大量能量
24[H] + 6O2
C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量
酶
总反应式：
二、有氧呼吸
[H]指的是由氧化型辅酶Ⅰ（NAD+）转化成的还原型辅酶Ⅰ（NADH）
葡萄糖
2丙酮酸
酶
6CO2
4[H]
少量能量
少量能量
酶
6H2O
20[H]
12H2O
酶
大量能量
②线粒体基质
①细胞质基质
③线粒体内膜
6O2
思考1：产物CO2和H2O中的H和O分别来自于反应物中的哪些物质？
C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 6CO2 + 12H2O + 能量
酶
（1）产物H2O中的O的来源 ：
（2）H2O的H的来源 ：
（3）产物CO2中O的来源：
来源于O2
来源于水和葡萄糖中的氧
来源于水和葡萄糖中的氢
二、有氧呼吸
思考2：线粒体能不能直接氧化分解葡萄糖？
不能
①线粒体膜上没有葡萄糖载体（葡萄糖无法进入线粒体）；
②线粒体中没有氧化分解葡萄糖的酶。
二、有氧呼吸
思考3：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？
①可以使有机物中的能量逐步地转移到ATP中，保证能量得到最充分的利用；
②能量能够缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定状态。
1.有氧呼吸过程中，H2O参与第二阶段反应，在 阶段产生；
[H]在 阶段产生，参与 阶段的反应；
O2只参与 阶段反应，CO2是在 阶段产生的。
2.若用放射性同位素18O分别标记有氧呼吸中C6H12O6中的氧和O2中的氧，放射性会分别出现在哪种产物中？
提示：C6H1218O6→C18O2；18O2→H218O。
第三
第一、二
第三
第三
第二
课堂检测
将酵母菌培养液进行离心处理。把沉淀的酵母菌破碎后，再次离心处理为只含有酵母菌细胞质基质的上清液和只含有酵母菌细胞器的沉淀物两部分，与未离心处理过的酵母菌培养液分别放入甲、乙、丙3支试管中，并向这3支试管内同时滴入等量、等浓度的葡萄糖溶液。在有氧条件下，最终能产生CO2和H2O的试管是（ ）
A.甲 B.丙 C.甲和乙 D.丙和乙
B
课堂检测
课堂小结
本课结束

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