2024年新教材高中生物第五章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第3節(jié)第1課時(shí)細(xì)胞呼吸的方式及有氧呼吸學(xué)案新人教版必修1

PAGE1-第1課時(shí)細(xì)胞呼吸的方式及有氧呼吸學(xué)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)1.探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式，理解細(xì)胞呼吸的概念。2．說(shuō)出線粒體的結(jié)構(gòu)和功能，理解線粒體是有氧呼吸的主要場(chǎng)所。3．闡明有氧呼吸的三個(gè)階段，概括有氧呼吸的概念。1.生命觀念：闡述細(xì)胞呼吸過(guò)程中物質(zhì)和能量改變，形成物質(zhì)和能量觀；線粒體結(jié)構(gòu)與其功能相適應(yīng)，形成結(jié)構(gòu)與功能觀。2．科學(xué)思維：歸納與概括有氧呼吸三個(gè)階段，理解細(xì)胞呼吸實(shí)質(zhì)。學(xué)問(wèn)點(diǎn)一細(xì)胞呼吸的方式1．呼吸作用的實(shí)質(zhì)：細(xì)胞內(nèi)的eq\o(□,\s\up4(1))有機(jī)物氧化分解，并eq\o(□,\s\up4(2))釋放能量。2．探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式酵母菌是一種eq\o(□,\s\up4(3))單細(xì)胞真菌，在有氧和無(wú)氧的條件下都能生存，屬于eq\o(□,\s\up4(4))兼性厭氧菌，便于用來(lái)探討細(xì)胞呼吸的不同方式。(1)提出問(wèn)題：酵母菌在有氧和無(wú)氧條件下都能產(chǎn)生二氧化碳嗎？酒精和二氧化碳是在什么條件下產(chǎn)生的？(2)作出假設(shè)：酵母菌在有氧的條件下產(chǎn)生更多的二氧化碳；酵母菌在無(wú)氧條件下產(chǎn)生酒精和少量的二氧化碳。(3)設(shè)計(jì)方案①變量的分析和限制②材料選擇食用酵母菌、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的葡萄糖溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的NaOH溶液、澄清石灰水、溴麝香草酚藍(lán)溶液、重鉻酸鉀溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95%～97%的濃硫酸溶液、錐形瓶等。(4)實(shí)施方案①酵母菌培育液的配制：取20g簇新的食用酵母菌，分成兩等份，分別放入錐形瓶A(500mL)和錐形瓶B(500mL)中。向錐形瓶A、B中分別加入240mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的煮沸后冷卻的葡萄糖溶液。②連接裝置③產(chǎn)物檢測(cè)(5)試驗(yàn)結(jié)果(6)試驗(yàn)結(jié)論：酵母菌在有氧條件下進(jìn)行eq\o(□,\s\up4(25))有氧呼吸，產(chǎn)生大量的eq\o(□,\s\up4(26))CO2和水，在無(wú)氧條件下進(jìn)行eq\o(□,\s\up4(27))無(wú)氧呼吸，無(wú)氧呼吸的產(chǎn)物有eq\o(□,\s\up4(28))酒精，同時(shí)也產(chǎn)生少量的eq\o(□,\s\up4(29))CO2。3．科學(xué)方法——對(duì)比試驗(yàn)對(duì)比試驗(yàn)：設(shè)置兩個(gè)或兩個(gè)以上的eq\o(□,\s\up4(30))試驗(yàn)組，通過(guò)對(duì)結(jié)果的比較分析，來(lái)探究eq\o(□,\s\up4(31))某種因素對(duì)試驗(yàn)對(duì)象的影響，這樣的試驗(yàn)叫做對(duì)比試驗(yàn)也叫相互比照試驗(yàn)。探究酵母菌在不同氧氣條件下細(xì)胞呼吸的方式，有氧和無(wú)氧兩種條件都是試驗(yàn)組，這兩個(gè)試驗(yàn)組的結(jié)果都是eq\o(□,\s\up4(32))事先未知的，通過(guò)對(duì)比可以看出氧氣條件對(duì)細(xì)胞呼吸的影響。eq\a\vs4\al(問(wèn)題思索)配制葡萄糖溶液時(shí)，對(duì)葡萄糖溶液進(jìn)行煮沸、冷卻的目的。提示：葡萄糖溶液煮沸的目的：加熱殺死雜菌；排出葡萄糖溶液中溶解的氧氣。葡萄糖溶液煮沸后冷卻的目的：防止酵母菌體內(nèi)的酶高溫下失活。eq\a\vs4\al(問(wèn)題思索)甲組中NaOH的作用？間歇性通空氣的緣由？提示：NaOH的作用：汲取CO2，保證通入酵母菌培育液中的氣體不含CO2，避開(kāi)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的干擾。間歇性通空氣的緣由：NaOH充分汲取CO2，保證通入澄清石灰水的CO2為酵母菌產(chǎn)生。eq\a\vs4\al(問(wèn)題思索)乙組中，B瓶封口放置一段時(shí)間后，再連通盛有石灰水的錐形瓶的緣由？提示：讓酵母菌將瓶中氧氣耗盡，保證通入澄清石灰水的是無(wú)氧呼吸產(chǎn)生的CO2。eq\a\vs4\al(問(wèn)題思索)(實(shí)踐應(yīng)用)釀酒業(yè)常用的菌種是酵母菌，在利用酵母菌釀酒時(shí)，發(fā)酵池往往封入一部分空氣，為什么？提示：酵母菌是兼性厭氧菌，有氧時(shí)進(jìn)行有氧呼吸，大量繁殖獲得大量菌種，把氧氣耗盡，然后進(jìn)行無(wú)氧呼吸產(chǎn)生酒精。題型一探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式[例1]下圖為“探究酵母菌的呼吸方式”的試驗(yàn)裝置，有關(guān)敘述正確的是()A．該試驗(yàn)需設(shè)置有氧和無(wú)氧兩種條件的對(duì)比試驗(yàn)，其中乙組作為比照組B．若向B瓶和D瓶中加入酸性重鉻酸鉀溶液，則D瓶?jī)?nèi)的溶液會(huì)變黃C．可依據(jù)溴麝香草酚藍(lán)溶液變黃所需的時(shí)間長(zhǎng)短，來(lái)檢測(cè)CO2的產(chǎn)生速率D．若C瓶和E瓶中溶液都變混濁，不能據(jù)此推斷酵母菌的呼吸方式解題分析該對(duì)比試驗(yàn)兩組都未知試驗(yàn)結(jié)果，都是試驗(yàn)組，A錯(cuò)誤；D瓶進(jìn)行無(wú)氧呼吸，生成酒精，在酸性條件下與重鉻酸鉀溶液反應(yīng)變成灰綠色，而B(niǎo)瓶進(jìn)行有氧呼吸，不生成酒精，無(wú)灰綠色出現(xiàn)，B錯(cuò)誤；B瓶進(jìn)行有氧呼吸，產(chǎn)生CO2速率較快，溴麝香草酚藍(lán)溶液變黃所需的時(shí)間較短，石灰水變混濁較快(混濁量較大)，D瓶進(jìn)行無(wú)氧呼吸，產(chǎn)生CO2速率較慢，溴麝香草酚藍(lán)溶液變黃所需的時(shí)間較長(zhǎng)，石灰水變混濁較慢(混濁量較小)，C正確、D錯(cuò)誤。答案C[例2]下圖為某生物小組探究酵母菌呼吸方式的試驗(yàn)設(shè)計(jì)裝置。下列敘述正確的是()A．試驗(yàn)自變量為溫度B．乙、丙兩試管中液體應(yīng)煮沸冷卻除去O2C．氣泵泵入的氣體應(yīng)先除去O2D．試驗(yàn)因變量為CO2的產(chǎn)生速率解題分析本試驗(yàn)的自變量是有無(wú)氧氣，A錯(cuò)誤；乙、丙兩試管中的液體先煮沸，冷卻后再加入酵母菌，目的是消退其他微生物對(duì)試驗(yàn)的影響，對(duì)于丙還有除去O2的作用，B錯(cuò)誤；氣泵泵入氣體的目的是為酵母菌供應(yīng)O2，但應(yīng)先除去CO2，C錯(cuò)誤；依據(jù)試驗(yàn)裝置可知，該試驗(yàn)的因變量為CO2的產(chǎn)生速率，D正確。答案D學(xué)問(wèn)點(diǎn)二有氧呼吸1．對(duì)于絕大多數(shù)生物來(lái)說(shuō)，eq\o(□,\s\up4(1))有氧呼吸是細(xì)胞呼吸的主要形式。2．有氧呼吸的主要場(chǎng)所——線粒體3．有氧呼吸的總反應(yīng)式C6H12O6＋6O2＋6H2Oeq\o(→,\s\up7(酶))6CO2＋12H2O＋能量4．對(duì)有氧呼吸的三個(gè)階段進(jìn)行歸納，完成下表注：(1)[H]是指NADH(還原型輔酶Ⅰ)。(2)C6H12O6不能進(jìn)入線粒體。5．有氧呼吸的概念：有氧呼吸是指細(xì)胞在eq\o(□,\s\up4(18))氧的參加下，通過(guò)多種eq\o(□,\s\up4(19))酶的催化作用，把eq\o(□,\s\up4(20))葡萄糖等有機(jī)物eq\o(□,\s\up4(21))徹底氧化分解，產(chǎn)生eq\o(□,\s\up4(22))CO2和水，釋放eq\o(□,\s\up4(23))能量，生成大量ATP的過(guò)程。6．有氧呼吸的能量轉(zhuǎn)化7．同有機(jī)物在生物體外的燃燒相比，有氧呼吸特點(diǎn)：有氧呼吸過(guò)程eq\o(□,\s\up4(26))溫柔；有機(jī)物中的能量經(jīng)過(guò)一系列的化學(xué)反應(yīng)eq\o(□,\s\up4(27))逐步釋放；這些能量有相當(dāng)一部分儲(chǔ)存在eq\o(□,\s\up4(28))ATP中。eq\a\vs4\al(問(wèn)題思索)線粒體是進(jìn)行有氧呼吸的必需條件嗎？若不是，請(qǐng)舉例說(shuō)明。提示：不是，藍(lán)細(xì)菌無(wú)線粒體也可進(jìn)行有氧呼吸，具有有氧呼吸酶是進(jìn)行有氧呼吸的必需條件。eq\a\vs4\al(問(wèn)題思索)有氧呼吸的生成物CO2和H2O分別產(chǎn)生于有氧呼吸的第幾階段？提示：有氧呼吸的生成物CO2產(chǎn)生于有氧呼吸的其次階段；有氧呼吸的生成物H2O產(chǎn)生于有氧呼吸的第三階段。eq\a\vs4\al(問(wèn)題思索)有氧呼吸過(guò)程中哪幾個(gè)階段有[H]產(chǎn)生？其消耗發(fā)生在哪個(gè)階段？提示：有氧呼吸過(guò)程中第一、二階段均有[H]產(chǎn)生，其消耗發(fā)生在第三階段，與氧氣結(jié)合形成水。eq\a\vs4\al(問(wèn)題思索)有氧呼吸的生成物CO2中的C和O分別來(lái)自哪里？有氧呼吸的生成物H2O中的O從何而來(lái)？提示：有氧呼吸的生成物CO2中的C來(lái)自葡萄糖，O來(lái)自葡萄糖和水。有氧呼吸的生成物H2O中的O來(lái)自氧氣。題型二有氧呼吸的過(guò)程分析[例3]有氧呼吸全過(guò)程中的物質(zhì)改變可分為三個(gè)階段：①C6H12O6→丙酮酸＋[H]；②丙酮酸＋H2O→CO2＋[H]；③[H]＋O2→H2O。下列與此相關(guān)的敘述中，正確的是()A．第③階段反應(yīng)極易進(jìn)行，無(wú)需酶的催化B．第②階段無(wú)ATP生成，第③階段形成較多的ATPC．整個(gè)過(guò)程中，水既是反應(yīng)物又是產(chǎn)物D．第①階段也在線粒體中進(jìn)行解題分析有氧呼吸的三個(gè)階段都須要酶的催化，都有ATP的產(chǎn)生，產(chǎn)生ATP最多的是第三階段，A、B錯(cuò)誤；水作為反應(yīng)物參加了其次階段的反應(yīng)，第三階段有水生成，C正確；第①階段在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行，D錯(cuò)誤。答案C[例4]下圖表示有氧呼吸過(guò)程，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A．①②④中數(shù)值最大的是①B．③代表的物質(zhì)名稱是氧氣C．產(chǎn)生①②的場(chǎng)所是線粒體D．某些原核生物能完成圖示全過(guò)程解題分析①②④分別代表有氧呼吸第一、二、三階段釋放的能量，④最大，A錯(cuò)誤；③代表其次階段加入反應(yīng)的H2O，B錯(cuò)誤；①的場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，②是線粒體基質(zhì)，C錯(cuò)誤；原核生物沒(méi)有線粒體，但有些含有與有氧呼吸有關(guān)的酶，可以進(jìn)行有氧呼吸，D正確。答案D1．在檢驗(yàn)酵母菌細(xì)胞呼吸產(chǎn)物時(shí)，常用到一些物質(zhì)的顏色反應(yīng)，下列描述錯(cuò)誤的是()A．CO2可使澄清的石灰水變混濁B．CO2可使溴麝香草酚藍(lán)溶液由藍(lán)變綠再變黃C．乙醇在堿性條件下能與灰綠色的重鉻酸鉀溶液反應(yīng)變成橙色D．乙醇在酸性條件下能與橙色的重鉻酸鉀溶液反應(yīng)變成灰綠色答案C解析用重鉻酸鉀檢測(cè)酒精時(shí)需在酸性條件下，顏色由橙色變?yōu)榛揖G色。2．下列有關(guān)探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式的試驗(yàn)的說(shuō)法，不正確的是()A．該試驗(yàn)實(shí)行的方法是類比試驗(yàn)法B．可用重鉻酸鉀溶液來(lái)檢測(cè)酒精的存在C．可用澄清的石灰水來(lái)檢測(cè)二氧化碳的存在D．在無(wú)氧呼吸的裝置中，需將酵母液反應(yīng)一段時(shí)間后再將導(dǎo)管通入澄清石灰水中答案A解析該試驗(yàn)實(shí)行的方法是對(duì)比試驗(yàn)法，A錯(cuò)誤；酸化的重鉻酸鉀溶液遇酒精由橙色變?yōu)榛揖G色，可用重鉻酸鉀溶液來(lái)檢測(cè)酒精的存在，B正確；澄清的石灰水遇二氧化碳變混濁，可用澄清的石灰水來(lái)檢測(cè)二氧化碳的存在，C正確；在無(wú)氧呼吸的裝置中，需將酵母液反應(yīng)一段時(shí)間后再將導(dǎo)管通入澄清石灰水中，這是為消耗掉瓶中的氧氣，創(chuàng)建無(wú)氧環(huán)境，D正確。3．如圖表示細(xì)胞呼吸的過(guò)程，其中①～③代表有關(guān)生理過(guò)程發(fā)生的場(chǎng)所，甲、乙代表有關(guān)物質(zhì)。下列相關(guān)敘述正確的是()A．①和②都是線粒體的組成部分B．在②和③中都能產(chǎn)生大量的ATPC．在②和③中所含酶的種類相同D．甲、乙分別代表丙酮酸、[H]答案D解析①表示細(xì)胞呼吸第一階段的場(chǎng)所，即細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，②③表示有氧呼吸其次和第三階段的場(chǎng)所，即線粒體基質(zhì)和內(nèi)膜，A錯(cuò)誤；③中進(jìn)行有氧呼吸的第三階段，釋放大量能量，產(chǎn)生大量ATP，②中進(jìn)行有氧呼吸的其次階段，釋放少量能量，產(chǎn)生少量ATP，B錯(cuò)誤；在②③內(nèi)進(jìn)行的反應(yīng)不同，因此所含的酶種類不同，C錯(cuò)誤；分析題圖可知，甲是丙酮酸，乙是[H]，D正確。4．用含18O的葡萄糖跟蹤有氧呼吸過(guò)程中的氧原子，18O的轉(zhuǎn)移途徑是()A．葡萄糖→丙酮酸→H2O B．葡萄糖→丙酮酸→O2C．葡萄糖→O2→H2O D．葡萄糖→丙酮酸→CO2答案D解析葡萄糖參加的有氧呼吸過(guò)程可分為三個(gè)階段，第一個(gè)階段是葡萄糖分解成丙酮酸，同時(shí)產(chǎn)生[H]和少量的能量；其次個(gè)階段是丙酮酸和H2O徹底分解成CO2，同時(shí)產(chǎn)生[H]和少量的能量，第三個(gè)階段是第一個(gè)階段和其次個(gè)階段產(chǎn)生的[H]還原從空氣中汲取進(jìn)來(lái)的O2，生成H2O，同時(shí)產(chǎn)生了大量的能量。從葡萄糖氧化分解產(chǎn)生H2O和CO2的全過(guò)程可以看出，葡萄糖中18O的轉(zhuǎn)移途徑是葡萄糖→丙酮酸→CO2。5．試驗(yàn)裝置如圖，在燒瓶?jī)?nèi)裝有含酵母菌的葡萄糖溶液，試管內(nèi)裝有澄清的石灰水。(1)燒瓶保溫，過(guò)一段時(shí)間后，石灰水將變________，這是因?yàn)開(kāi)__________________________________________________________________。(2)過(guò)一段時(shí)間后打開(kāi)燒瓶塞，可以嗅到________，這是因?yàn)開(kāi)_____________________，若用手摸燒瓶將會(huì)感到燒瓶________。(3)若在試驗(yàn)起先時(shí)就將空氣充入燒瓶，過(guò)一段時(shí)間后，澄清石灰水會(huì)不會(huì)變色，為什么？_________________________________________________________________________________________________________________________________