2024-2025學(xué)年高一生物必修第一冊(cè)（人教版）課件 第5章 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用 第3節(jié) 第1課時(shí) 細(xì)胞呼吸的方式與有氧呼吸

第3節(jié)細(xì)胞呼吸的原理和應(yīng)用第1課時(shí)細(xì)胞呼吸的方式與有氧呼吸【主干知識(shí)梳理】一、探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式1．實(shí)驗(yàn)原理(1)酵母菌的代謝類型：在______和_____的條件下都能生存，屬于__________菌。(2)細(xì)胞呼吸方式的判斷：在有氧和無氧條件下，細(xì)胞呼吸的產(chǎn)物_____，以此來確定酵母菌細(xì)胞呼吸的方式。有氧無氧兼性厭氧不同2．實(shí)驗(yàn)裝置(填寫所需試劑)3．檢測(cè)細(xì)胞呼吸產(chǎn)物所用試劑與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象檢測(cè)產(chǎn)物所用試劑實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象二氧化碳澄清的石灰水由藍(lán)變綠再變黃酒精(酸性)重鉻酸鉀溶液橙色變成_________變渾濁溴麝香草酚藍(lán)溶液灰綠色4.實(shí)驗(yàn)結(jié)論(1)酵母菌在有氧和無氧條件下都能進(jìn)行___________。(2)在有氧條件下，酵母菌通過細(xì)胞呼吸產(chǎn)生大量的__________和___。(3)在無氧條件下，酵母菌通過細(xì)胞呼吸產(chǎn)生_______，還產(chǎn)生少量的__________。細(xì)胞呼吸二氧化碳水酒精二氧化碳二、有氧呼吸1．主要場(chǎng)所——線粒體(據(jù)圖填空)(1)寫出圖中序號(hào)代表的結(jié)構(gòu)名稱：①______；②____；③______；④____________。(2)與有氧呼吸有關(guān)的酶分布在：_____________。外膜嵴內(nèi)膜線粒體基質(zhì)②、③、④2．過程階段第一階段第二階段第三階段場(chǎng)所___________線粒體基質(zhì)___________反應(yīng)物____________________[H]、O2生成物丙酮酸、[H]、ATPCO2、[H]、ATP___________能量少量能量___________大量能量細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)線粒體內(nèi)膜葡萄糖丙酮酸、水H2O、ATP少量能量3.化學(xué)反應(yīng)式________________________________________________。4．概念細(xì)胞在氧的參與下，通過________的催化作用，把葡萄糖等有機(jī)物______________，產(chǎn)生_____________，釋放_(tái)____，生成大量ATP的過程。多種酶徹底氧化分解二氧化碳和水能量【教材微點(diǎn)發(fā)掘】1．某興趣小組想探究酵母菌是否在有氧、無氧條件下均能產(chǎn)生CO2?，F(xiàn)提供若干套(每套均有數(shù)個(gè))實(shí)驗(yàn)裝置，如下圖A～D所示。(1)請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪x擇裝置序號(hào)，并按照實(shí)驗(yàn)的組裝要求排序(裝置可重復(fù)使用)，有氧條件下的裝置序號(hào)：C→A→B(或C→B→A→B)；無氧條件下的裝置序號(hào)：________。(2)裝置中C瓶的作用是__________________，排除其對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾；B瓶中澄清的石灰水還可用___________________代替。(3)若要檢測(cè)無氧呼吸時(shí)是否有酒精生成，應(yīng)用______________溶液，現(xiàn)象是溶液顏色變?yōu)開_______。D→B吸收空氣中的CO2溴麝香草酚藍(lán)溶液酸性重鉻酸鉀灰綠色2．細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的[H]是什么物質(zhì)？其成分是蛋白質(zhì)嗎？提示：細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的[H]是還原型輔酶Ⅰ(NADH)的簡(jiǎn)化表示方式，NADH是煙酰胺腺嘌呤二核苷酸的還原態(tài)，N指煙酰胺，A指腺嘌呤，D是二核苷酸，因此[H]的成分不是蛋白質(zhì)。教材問題提示思考·討論1．有氧呼吸的能量轉(zhuǎn)化效率大約為34%。結(jié)合上一節(jié)所學(xué)內(nèi)容，

1molATP水解釋放的能量高達(dá)30.54kJ，因此，1mol葡萄糖能夠使32molADP分子轉(zhuǎn)化為ATP分子。2．提示：燃燒是一種迅速釋放能量的過程，而有氧呼吸過程則是逐步緩慢釋放能量，這種方式保證了有機(jī)物中的能量得到最充分的利用，主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：可以使有機(jī)物中的能量逐步地轉(zhuǎn)移到ATP中；能量緩慢有序地釋放，有利于維持細(xì)胞的相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。新知探究(一)探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式【探究·深化】[情境質(zhì)疑]酵母菌是兼性厭氧菌，因此可以用酵母菌來研究有氧呼吸和無氧呼吸。下面是簡(jiǎn)易的實(shí)驗(yàn)裝置，結(jié)合該圖進(jìn)行探究：1．變量的控制及實(shí)驗(yàn)操作：(1)本實(shí)驗(yàn)的自變量為___________，因變量為________________________。(2)甲裝置中，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的NaOH溶液的作用是什么？提示：NaOH溶液的作用是除去空氣中的CO2，以保證第三個(gè)錐形瓶中澄清石灰水變渾濁是由于酵母菌有氧呼吸產(chǎn)生的CO2所引起的。(3)甲裝置中用氣泵間歇性地通入空氣的目的是什么？提示：保證酵母菌有充足的氧氣，以進(jìn)行有氧呼吸。氧氣的有無是否有CO2和酒精的產(chǎn)生(4)乙裝置中，為什么要將B瓶封口放置一段時(shí)間后，再連接盛有澄清石灰水的錐形瓶？提示：B瓶剛封口后，有氧氣存在，酵母菌進(jìn)行有氧呼吸，一段時(shí)間后，B瓶中的氧消耗完，再連接盛有澄清石灰水的錐形瓶，可確保是無氧呼吸產(chǎn)生的CO2通入澄清的石灰水。(5)將葡萄糖溶液先煮沸再冷卻后加入錐形瓶的原因是什么？提示：①加熱煮沸后，葡萄糖溶液中的細(xì)菌會(huì)被殺死，可排除其他微生物對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響；②加熱煮沸時(shí)，可排出溶液中的O2；③若不冷卻直接加入，溫度過高會(huì)將酵母菌殺死。2．代謝產(chǎn)物的鑒定：(1)酵母菌細(xì)胞呼吸能產(chǎn)生CO2，試探究如何檢測(cè)CO2產(chǎn)生量的多少？提示：CO2可使澄清的石灰水變渾濁，也可使溴麝香草酚藍(lán)溶液由藍(lán)變綠再變黃。根據(jù)石灰水渾濁程度或溴麝香草酚藍(lán)溶液變成黃色的時(shí)間長(zhǎng)短，可以檢測(cè)酵母菌培養(yǎng)液中CO2產(chǎn)生量的多少。(2)能否以CO2的產(chǎn)生為指標(biāo)來確定酵母菌的細(xì)胞呼吸方式？分析原因。提示：不能。酵母菌有氧呼吸和無氧呼吸都能產(chǎn)生CO2，故不能以CO2的產(chǎn)生為指標(biāo)來確定酵母菌的細(xì)胞呼吸方式。應(yīng)以酒精為指標(biāo)，因?yàn)榻湍妇挥羞M(jìn)行無氧呼吸時(shí)才能產(chǎn)生酒精。[重難點(diǎn)撥]1．實(shí)驗(yàn)步驟2．實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象項(xiàng)目澄清的石灰水的變化/出現(xiàn)變化的時(shí)間橙色的酸性重鉻酸鉀溶液甲組(有氧)變渾濁/快無變化乙組(無氧)變渾濁/慢出現(xiàn)灰綠色【典題·例析】[典例1]下列有關(guān)“探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式”實(shí)驗(yàn)的敘述，錯(cuò)誤的是(

)A．CO2可使溴麝香草酚藍(lán)溶液由藍(lán)變綠再變黃B．實(shí)驗(yàn)中需控制的無關(guān)變量有溫度、pH、培養(yǎng)液濃度等C．可通過觀察澄清石灰水是否變渾濁來判斷酵母菌的呼吸方式D．實(shí)驗(yàn)中將葡萄糖溶液煮沸的目的是滅菌和去除溶液中的O2[答案]

C[解析]

CO2可使溴麝香草酚藍(lán)溶液由藍(lán)變綠再變黃；在該實(shí)驗(yàn)中，溫度、pH、培養(yǎng)液濃度等都屬于無關(guān)變量，無關(guān)變量需保持相同且適宜；酵母菌是兼性厭氧菌，有氧呼吸和無氧呼吸都有CO2生成，而CO2可使澄清石灰水變渾濁，因此通過觀察澄清石灰水是否變渾濁不能判斷酵母菌的呼吸方式；實(shí)驗(yàn)中將葡萄糖溶液煮沸的目的是滅菌和去除溶液中的O2。[典例2]

下圖為探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式的實(shí)驗(yàn)裝置，下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(

)A．甲裝置試管中有酒精產(chǎn)生B．甲裝置中澄清石灰水不會(huì)變渾濁C．乙裝置中NaOH溶液的作用是除去空氣中的CO2D．根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以判斷乙裝置中酵母菌進(jìn)行有氧呼吸[答案]

B[解析]

甲裝置探究的是酵母菌的無氧呼吸，會(huì)產(chǎn)生酒精和二氧化碳，故甲裝置試管中有酒精產(chǎn)生，A正確；甲裝置中酵母菌進(jìn)行無氧呼吸，會(huì)產(chǎn)生酒精和二氧化碳，澄清石灰水會(huì)變渾濁，B錯(cuò)誤；乙裝置中NaOH溶液的作用是除去空氣中的CO2，C正確；由于有氧呼吸產(chǎn)生的二氧化碳更多，澄清石灰水變渾濁快且渾濁程度大，故根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以判斷乙裝置中酵母菌進(jìn)行有氧呼吸，D正確。【應(yīng)用·體驗(yàn)】1．如圖是探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式的實(shí)驗(yàn)裝置，以下說法中正確的是(

)A．兩套裝置均需要在黑暗條件下進(jìn)行B．裝置乙在Ⅱ處可檢測(cè)到有酒精生成C．裝置乙是對(duì)照組，裝置甲是實(shí)驗(yàn)組D．裝置甲NaOH溶液的作用是吸收

Ⅰ

處的CO2答案：B解析：兩套裝置均不需要在黑暗條件下進(jìn)行；Ⅱ處酵母菌產(chǎn)生酒精；此實(shí)驗(yàn)是對(duì)比實(shí)驗(yàn)，沒有對(duì)照組，都是實(shí)驗(yàn)組；裝置甲中NaOH溶液的作用是吸收空氣中的CO2。2．下列是“探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式”實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)物的檢測(cè)試劑及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，對(duì)應(yīng)錯(cuò)誤的是(

)組別產(chǎn)物檢測(cè)試劑實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象ACO2澄清的石灰水變渾濁BCO2溴麝香草酚藍(lán)溶液藍(lán)→綠→黃C酒精溴麝香草酚藍(lán)溶液藍(lán)→綠→黃D酒精酸性的重鉻酸鉀橙色→灰綠色答案：C

解析：酵母菌的呼吸產(chǎn)物CO2可以使澄清的石灰水變渾濁，也可以和溴麝香草酚藍(lán)溶液反應(yīng)，顏色變化是由藍(lán)變綠再變黃。檢測(cè)酒精的試劑是酸性的重鉻酸鉀，顏色變化是由橙色變?yōu)榛揖G色。新知探究(二)有氧呼吸【探究·深化】[情境質(zhì)疑]有氧呼吸是指細(xì)胞在氧的參與下，通過多種酶的催化作用，把有機(jī)物徹底氧化分解(通常以分解葡萄糖為主)，產(chǎn)生二氧化碳和水，釋放能量，生成大量ATP的過程。下圖為有氧呼吸過程圖示，據(jù)此分析有關(guān)問題：1．物質(zhì)轉(zhuǎn)變過程分析：(1)糖類(葡萄糖)為什么必須分解成丙酮酸后才能進(jìn)行有氧呼吸的第二、三階段？提示：因?yàn)榫€粒體膜上不含運(yùn)輸葡萄糖的載體蛋白，葡萄糖不能進(jìn)入線粒體(或線粒體內(nèi)沒有催化葡萄糖分解的酶)。(2)有氧呼吸過程中，H2O參與第二階段反應(yīng)，在第三階段產(chǎn)生；[H]在第________階段產(chǎn)生，參與第三階段的反應(yīng)；O2只在第三階段參與反應(yīng)，CO2是在第二階段產(chǎn)生的。一、二(3)若用18O分別標(biāo)記有氧呼吸中C6H12O6中的氧和O2

中的氧，18O會(huì)分別出現(xiàn)在哪種產(chǎn)物中？(4)根據(jù)有氧呼吸的過程，寫出有氧呼吸的反應(yīng)式，并標(biāo)出各元素的去向。提示：2．能量轉(zhuǎn)化過程分析：有氧呼吸過程中，1mol葡萄糖徹底氧化分解后釋放出2870kJ的能量，其中977.28kJ的能量?jī)?chǔ)存在ATP中，其余的能量則以熱能的形式散失。請(qǐng)你計(jì)算一下，有氧呼吸的能量轉(zhuǎn)換效率大約是多少？這些能量大約能使多少個(gè)ADP轉(zhuǎn)化為ATP?提示：977.28÷2870×100%≈34.05%,977.28÷30.54＝32(mol)。[重難點(diǎn)撥]1．細(xì)胞呼吸反應(yīng)物、生成物、場(chǎng)所與呼吸類型的關(guān)系2．有氧呼吸中氧元素的來源和去路3．能量代謝有氧呼吸三個(gè)階段都釋放能量產(chǎn)生ATP，細(xì)胞呼吸釋放的能量大部分以熱能的形式散失，少部分轉(zhuǎn)移到ATP中?！镜漕}·例析】[典例1]如圖甲是綠色植物在晴朗的白天有氧呼吸各階段反應(yīng)示意圖，其中1～7表示能量或物質(zhì)，圖乙是線粒體簡(jiǎn)圖。下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A．圖甲中2→3過程，所有活細(xì)胞內(nèi)都能進(jìn)行B．圖甲中3→6過程，發(fā)生在圖乙的②處C．圖乙的③處能發(fā)生圖甲中生成4的反應(yīng)D．葉肉細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的6將全部釋放到大氣中[答案]

D[解析]

圖甲中2→3過程表示有氧呼吸的第一階段，與無氧呼吸的第一階段完全相同，而活細(xì)胞都能進(jìn)行細(xì)胞呼吸(有氧呼吸或無氧呼吸)；圖甲中3→6過程表示有氧呼吸的第二階段，場(chǎng)所是線粒體基質(zhì)，即圖乙的②處；圖乙中③處為線粒體內(nèi)膜，是有氧呼吸第三階段的場(chǎng)所，發(fā)生[H]與O2結(jié)合生成水的過程，圖甲中4指的是水；白天葉肉細(xì)胞中線粒體產(chǎn)生的6(CO2)可用于光合作用。[典例2]提取鼠肝細(xì)胞的線粒體作為實(shí)驗(yàn)材料，向盛有線粒體的試管中注入丙酮酸時(shí)，測(cè)得氧的消耗量較大；當(dāng)注入葡萄糖時(shí)，測(cè)得氧的消耗量較小，同時(shí)注入細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和葡萄糖時(shí)，氧消耗量又較大。下列敘述中與實(shí)驗(yàn)結(jié)果不符合的是(

)A．有氧呼吸中，線粒體內(nèi)進(jìn)行的是第二、三階段B．在線粒體內(nèi)能分解丙酮酸，不能分解葡萄糖C．葡萄糖只能在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)被分解成丙酮酸D．水是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中生成的[答案]

D[解析]

有氧呼吸的第一階段在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行，第二、三階段在線粒體中進(jìn)行，第三階段[H]與氧氣結(jié)合才有水的生成?！緫?yīng)用·體驗(yàn)】1．如圖表示有氧呼吸過程，下列有關(guān)說法正確的是(

)A．①②④中能量值最大的是②B．③代表的物質(zhì)是氧氣C．產(chǎn)生①②過程的場(chǎng)所是線粒體D．酵母菌能完成圖示全過程答案：D

解析：有氧呼吸過程中第三階段釋放的能量最多，即④中能量值最大，A錯(cuò)誤；圖中③表示水，B錯(cuò)誤；產(chǎn)生①的場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，產(chǎn)生②的場(chǎng)所是線粒體基質(zhì)，C錯(cuò)誤；酵母菌能夠進(jìn)行有氧呼吸，即能夠完成圖中的全過程，D正確。答案：A

科學(xué)探究——對(duì)照實(shí)驗(yàn)與對(duì)比實(shí)驗(yàn)1．對(duì)照實(shí)驗(yàn)如果兩組實(shí)驗(yàn)中，除了一個(gè)因素不同外，其余因素都相同，那么這兩組實(shí)驗(yàn)稱為對(duì)照實(shí)驗(yàn)。對(duì)照實(shí)驗(yàn)一般要設(shè)對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組。一般來說，保持原有狀態(tài)的組為對(duì)照組，人為改變條件的組為實(shí)驗(yàn)組；或者是已知實(shí)驗(yàn)結(jié)果的組為對(duì)照組，未知實(shí)驗(yàn)結(jié)果的組為實(shí)驗(yàn)組。2．對(duì)比實(shí)驗(yàn)設(shè)置兩個(gè)或兩個(gè)以上的實(shí)驗(yàn)組，通過對(duì)結(jié)果的比較分析，來探究某種因素對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象的影響，這樣的實(shí)驗(yàn)稱為對(duì)比實(shí)驗(yàn)。對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果事先一般均未知。對(duì)比實(shí)驗(yàn)不設(shè)對(duì)照組，均為實(shí)驗(yàn)組(或互為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組)，是對(duì)照實(shí)驗(yàn)的一種特殊形式，即相當(dāng)于“相互對(duì)照實(shí)驗(yàn)”。在探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式的活動(dòng)中，需要設(shè)置有氧和無氧兩種條件，探究酵母菌在不同氧氣條件下細(xì)胞呼吸的方式，這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)組的結(jié)果都是事先未知的，通過對(duì)比可以看出氧氣條件對(duì)細(xì)胞呼吸的影響，圖示如下：【素養(yǎng)評(píng)價(jià)】1．對(duì)比實(shí)驗(yàn)是科學(xué)探究中常用的方法之一。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(

)A．探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式運(yùn)用了對(duì)比實(shí)驗(yàn)B．對(duì)比實(shí)驗(yàn)中每個(gè)實(shí)驗(yàn)組的結(jié)果通常都是事先未知的C．對(duì)比實(shí)驗(yàn)往往沒有對(duì)照組，而是設(shè)置兩個(gè)或兩個(gè)以上的實(shí)驗(yàn)組D．對(duì)比實(shí)驗(yàn)中因變量可以用多種指標(biāo)表示，無關(guān)變量只需相同即可答案：D

解析：探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式運(yùn)用了對(duì)比實(shí)驗(yàn)法，A正確；對(duì)比實(shí)驗(yàn)中每個(gè)實(shí)驗(yàn)組的結(jié)果通常是事先未知的，通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比來說明問題，B正確；對(duì)比實(shí)驗(yàn)往往沒有對(duì)照組，而是設(shè)置兩個(gè)或兩個(gè)以上的實(shí)驗(yàn)組相互對(duì)照，C正確；對(duì)比實(shí)驗(yàn)的因變量可以用多種指標(biāo)表示，無關(guān)變量需相同且適宜，D錯(cuò)誤。2.如圖表示的是測(cè)定保溫桶內(nèi)溫度變化的實(shí)驗(yàn)裝置。某研究小組以該裝置探究酵母菌在不同條件下呼吸作用的情況。材料用具：保溫桶(500mL)、溫度計(jì)、活性干酵母、質(zhì)量濃度為0.1g/mL的葡萄糖溶液、棉花、石蠟油。實(shí)驗(yàn)假設(shè)：酵母菌在有氧條件下呼吸作用比無氧條件下呼吸作用放出熱量更多。(1)取A、B兩裝置設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下，請(qǐng)補(bǔ)充下表中內(nèi)容：裝置方法步驟一方法步驟二方法步驟三A加入240mL的葡萄糖溶液加入10g活性干酵母①__________B加入240mL煮沸后冷卻的葡