2024-2025學(xué)年高中生物第5章第3節(jié)第1課時細(xì)胞呼吸的方式及有氧呼吸學(xué)案新人教版必修1

PAGE12-第1課時細(xì)胞呼吸的方式及有氧呼吸[學(xué)習(xí)目標(biāo)]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所。3.闡明有氧呼吸的三個階段，概括有氧呼吸的概念。學(xué)問點一細(xì)胞呼吸的概念和方式學(xué)問梳理1.細(xì)胞呼吸(1)概念：細(xì)胞呼吸是指eq\o(□,\s\up3(01))有機(jī)物在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解，生成CO2或其他產(chǎn)物，釋放能量并生成ATP的過程。(2)分類：依據(jù)是否有eq\o(□,\s\up3(02))O2參加，細(xì)胞呼吸可分為eq\o(□,\s\up3(03))有氧呼吸和eq\o(□,\s\up3(04))無氧呼吸兩種類型。2．探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式酵母菌是一種單細(xì)胞真菌，在有氧和無氧的條件下都能生存，屬于eq\o(□,\s\up3(01))兼性厭氧菌，便于用來探討細(xì)胞呼吸的不同方式。(1)提出問題：酵母菌在有氧和無氧條件下都能產(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；酵母菌在無氧條件下產(chǎn)生酒精和少量的二氧化碳。(3)設(shè)計方案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)水溶液、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)實施方案①配制葡萄糖溶液a．葡萄糖溶液煮沸的目的：eq\o(□,\s\up3(10))加熱殺死雜菌；排出葡萄糖溶液中溶解的氧氣。b．葡萄糖溶液煮沸后冷卻的目的：eq\o(□,\s\up3(11))防止酵母菌體內(nèi)的酶高溫下失活。②A試驗組(有氧狀況下)B試驗組(無氧狀況下)a．NaOH的作用：eq\o(□,\s\up3(12))汲取CO2，保證通入酵母菌培育液中的氣體不含CO2，避開對試驗結(jié)果的干擾。b．間歇性通空氣的緣由：eq\o(□,\s\up3(13))NaOH充分汲取CO2，保證通入澄清石灰水的CO2為酵母菌產(chǎn)生。c．B瓶封口放置一段時間后，再連通盛有石灰水的錐形瓶的緣由：eq\o(□,\s\up3(14))讓酵母菌將瓶中氧氣耗盡，保證通入澄清石灰水的是無氧呼吸產(chǎn)生的CO2。③產(chǎn)物檢測。(5)試驗結(jié)果(6)試驗結(jié)論：酵母菌在有氧條件下進(jìn)行eq\o(□,\s\up3(21))有氧呼吸，產(chǎn)生大量的eq\o(□,\s\up3(22))CO2和水，在無氧條件下進(jìn)行eq\o(□,\s\up3(23))無氧呼吸，無氧呼吸的產(chǎn)物有eq\o(□,\s\up3(24))酒精，同時也產(chǎn)生少量的eq\o(□,\s\up3(25))CO2。留意：對比試驗：設(shè)置兩個或兩個以上的eq\o(□,\s\up3(26))試驗組，通過對結(jié)果的比較分析，來探究eq\o(□,\s\up3(27))某種因素與試驗對象的關(guān)系，這樣的試驗叫做對比試驗。探究酵母菌在不同氧氣條件下細(xì)胞呼吸的方式，有氧和無氧兩種條件都是試驗組，這兩個試驗組的結(jié)果都是eq\o(□,\s\up3(28))事先未知的，通過對比可以看出氧氣條件對細(xì)胞呼吸的影響。1.細(xì)胞呼吸、呼吸作用和呼吸的區(qū)分？提示：呼吸是指肺部CO2與O2進(jìn)行氣體交換的過程；細(xì)胞呼吸等同于呼吸作用，是指體內(nèi)有機(jī)物氧化分解的過程。2．配制酵母菌培育液時為什么用的是葡萄糖溶液而不是水？提示：酵母菌細(xì)胞呼吸的底物是葡萄糖不是水。3．(試驗探究)利用課本酵母菌呼吸方式試驗裝置，設(shè)計試驗，探究比較有氧呼吸與無氧呼吸能量釋放的多少？提示：在A、B瓶增加溫度計，加入等量的酵母菌、葡萄糖培育液等，相同條件下視察比較溫度計刻度上升狀況。4．(實踐應(yīng)用)釀酒業(yè)常用的菌種是酵母菌，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)行無氧呼吸產(chǎn)生酒精。典題分析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”的試驗裝置，有關(guān)敘述正確的是()A．該試驗需設(shè)置有氧和無氧兩種條件的對比試驗，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瓶內(nèi)的溶液會變黃C．可依據(jù)溴麝香草酚藍(lán)水溶液變黃所需的時間長短，來檢測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比試驗兩組都未知試驗結(jié)果，都是試驗組，A錯誤；D瓶進(jìn)行無氧呼吸，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瓶進(jìn)行有氧呼吸，不生成酒精，無灰綠色出現(xiàn)，B錯誤；B瓶進(jìn)行有氧呼吸，產(chǎn)生CO2速率較快，溴麝香草酚藍(lán)水溶液變黃所需的時間較短，石灰水變混濁較快(混濁量較大)，D瓶進(jìn)行無氧呼吸，產(chǎn)生CO2速率較慢，溴麝香草酚藍(lán)水溶液變黃所需的時間較長，石灰水變混濁較慢(混濁量較小)，C正確、D錯誤。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設(shè)計裝置。下列敘述正確的是()A．試驗自變量為溫度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．試驗因變量為CO2的有無解題分析本試驗的自變量是有無氧氣，A錯誤；乙是驗證酵母菌有氧呼吸方式的，須要氧氣，所以不須要煮沸冷卻除去O2，B錯誤；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錯誤；依據(jù)試驗裝置可知，該試驗的因變量為CO2的有無，D正確。答案D學(xué)問點二有氧呼吸學(xué)問梳理1.線粒體結(jié)構(gòu)2．有氧呼吸的過程留意：(1)[H]指NADH。(2)C6H12O6不能進(jìn)入線粒體參加有氧呼吸。3．總反應(yīng)式eq\o(□,\s\up3(01))C6H12O6＋6H2O＋6O2eq\o(→,\s\up17(酶))6CO2＋12H2O＋能量。4．有氧呼吸的概念：是指細(xì)胞在eq\o(□,\s\up3(01))氧的參加下，通過多種eq\o(□,\s\up3(02))酶的催化作用，把eq\o(□,\s\up3(03))葡萄糖等有機(jī)物eq\o(□,\s\up3(04))徹底氧化分解，產(chǎn)生eq\o(□,\s\up3(05))二氧化碳和水，釋放eq\o(□,\s\up3(06))能量，生成大量ATP的過程。5．有氧呼吸的能量轉(zhuǎn)化1mol的葡萄糖eq\o(→,\s\up17(釋放),\s\do17(能量))eq\x(2870kJ)eq\a\vs4\al(\o(→,\s\up17(1161kJ),\s\do17())儲存于\o(□,\s\up3(01))ATP中)eq\o(→,\s\up17(1709kJ),\s\do17())以eq\o(□,\s\up3(02))熱能形式散失6．有氧呼吸和物質(zhì)燃燒的異同1.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。2．有氧呼吸過程中哪幾個階段有[H]產(chǎn)生？其消耗發(fā)生在哪個階段？提示：有氧呼吸過程中第一、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。3．有氧呼吸的生成物CO2中的C和O分別來自哪里？有氧呼吸的生成物H2O中的O從何而來？提示：有氧呼吸的生成物CO2中的C來自葡萄糖，O來自葡萄糖和水。有氧呼吸的生成物H2O中的O來自氧氣。4．線粒體是進(jìn)行有氧呼吸的必需條件嗎？若不是，請舉例說明。提示：不是，藍(lán)藻無線粒體也可進(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。典題分析題型二有氧呼吸過程分析[例3]有氧呼吸全過程中的物質(zhì)改變可分為三個階段：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，無需酶的催化B．第②階段無ATP生成，第③階段形成較多的ATPC．整個過程中，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錯誤。答案C課堂小結(jié)一、學(xué)問結(jié)構(gòu)二、重要術(shù)語1．呼吸作用2.有氧呼吸三、重要概念1．細(xì)胞呼吸有兩種方式：有氧呼吸和無氧呼吸。2．細(xì)胞在有氧條件下，通過酶的作用，把有機(jī)物徹底氧化分解成H2O和CO2，同時釋放大量能量的過程叫做有氧呼吸。真核生物有氧呼吸的場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)與線粒體。

當(dāng)堂檢測——查漏補(bǔ)缺鞏固提升1．下列有關(guān)探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式的試驗的說法，不正確的是()A．該試驗實行的方法是類比試驗法B．可用重鉻酸鉀溶液來檢測酒精的存在C．可用澄清的石灰水來檢測二氧化碳的存在D．在無氧呼吸的裝置中，需將酵母液反應(yīng)一段時間后再將導(dǎo)管通入澄清石灰水中答案A解析該試驗實行的方法是對比試驗法，A錯誤；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檢測酒精的存在，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檢測二氧化碳的存在，C正確；在無氧呼吸的裝置中，需將酵母液反應(yīng)一段時間后再將導(dǎo)管通入澄清石灰水中，以解除裝置中原有氧氣的影響，D正確。2.如圖為線粒體的結(jié)構(gòu)示意圖，其中不行能發(fā)生的反應(yīng)是()A．②處產(chǎn)生CO2B．①處產(chǎn)生ATPC．②處產(chǎn)生[H]D．③處發(fā)生[H]與O2的結(jié)合答案B解析①為線粒體內(nèi)外膜的間隙，不產(chǎn)生ATP；②為線粒體基質(zhì)，完成有氧呼吸其次階段，產(chǎn)生CO2和[H]；③為線粒體內(nèi)膜，完成有氧呼吸第三階段，[H]與O2結(jié)合生成水，釋放大量能量。3．有氧呼吸過程中釋放的能量()A．可干脆用于細(xì)胞各項生命活動B．其轉(zhuǎn)移過程與物質(zhì)的改變同時進(jìn)行C．大部分轉(zhuǎn)移到ATP中，少部分以熱能形式散失D．可以轉(zhuǎn)化為多種形式的能量，在代謝反應(yīng)中循環(huán)利用答案B解析有氧呼吸過程中釋放的能量只有轉(zhuǎn)移到ATP中后，才可干脆用于細(xì)胞各項生命活動，A錯誤；有氧呼吸過程中釋放的能量有少部分轉(zhuǎn)移到ATP中，其過程與物質(zhì)的改變同時進(jìn)行，B正確；有氧呼吸釋放的能量大部分以熱能形式散失，只有40.45%左右轉(zhuǎn)移到ATP中，C錯誤；有氧呼吸過程中釋放的能量只有轉(zhuǎn)移到ATP中后，才可以轉(zhuǎn)化為多種形式的能量，在代謝反應(yīng)中利用，且不能循環(huán)利用，D錯誤。4．用含18O的葡萄糖跟蹤有氧呼吸過程中的氧原子，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程可分為三個階段，第一個階段是葡萄糖分解成丙酮酸，同時產(chǎn)生[H]和少量的能量；其次個階段是丙酮酸和H2O徹底分解成CO2，同時產(chǎn)生[H]和少量的能量，第三個階段是第一個階段和其次個階段產(chǎn)生的[H]還原從空氣中汲取進(jìn)來的O2，生成H2O，同時產(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．下圖是有氧呼吸過程的圖解，據(jù)圖回答下列問題。(1)有氧呼吸是從________的氧化分解起先的，全過程分為________個階段。(2)有氧呼吸的主要場所是________，進(jìn)入該場所的呼吸底物是________；釋放的CO2是在第________階段產(chǎn)生的；H2O是在第________階段形成的；產(chǎn)生ATP最多的是第________階段。(3)有氧呼吸中氧的作用是___________________________________，寫出有氧呼吸的總反應(yīng)式：______________________________________________。答案(1)葡萄糖三(2)線粒體丙酮酸二三三(3)與[H]結(jié)合形成水，同時生成大量的ATPC6H12O6＋6H2O＋6O2eq\o(→,\s\up17(酶))6CO2＋12H2O＋能量解析在有氧呼吸過程中，第一階段發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，將1分子葡萄糖分解成2分子丙酮酸，脫下來少量[H](4個[H])，釋放少量能量，形成少量ATP；其次階段發(fā)生在線粒體基質(zhì)中，將丙酮酸徹底分解成CO2，消耗6分子水，脫下來20個[H]，釋放少量能量，形成少量ATP；第三階段發(fā)生在線粒體內(nèi)膜上，前兩個階段脫下的[H]與O2結(jié)合形成12分子水，釋放大量能量，形成大量ATP。從上述過程可以看出，CO2產(chǎn)生于其次階段，O2用于第三階段的反應(yīng)，水形成于第三階段，釋放能量最多的是第三階段。6．試驗裝置如圖，在燒瓶內(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，過一段時間后，石灰水將變成________，這是因為_________________________________________________________________。(2)過一段時間后打開燒瓶塞，可以嗅到________，這是因為______________________，若用手摸燒瓶將會感到燒瓶________。(3)若在試驗起先時就將空氣充入燒瓶，過一段時間后，澄清石灰水會不會變色，為什