1、第3节细胞呼吸的原理和应用第1课时探究酵母菌细胞呼吸的方式及有氧呼吸1通过实验探究，掌握酵母菌细胞呼吸的方式，并在探究过程中理解细胞呼吸的概念。2掌握线粒体的结构。3结合教材图文，概述有氧呼吸的三个阶段，在此基础上概括有氧呼吸的概念。1培养酵母菌作饲料添加剂时，需要通气为酵母菌提供氧气进行有氧呼吸，有利于酵母菌的生长和繁殖。利用酵母菌生产葡萄酒时，需要密封使酵母菌进行无氧呼吸产生酒精。2有氧呼吸释放能量多。3酒精在一定浓度下具有杀菌的作用，避免了杂菌的干扰。知识点1细胞呼吸的方式请仔细阅读教材第9092页，完成下面的问题。1呼吸作用的实质：细胞内有机物氧化分解并释放能量，因此也叫细胞呼吸。2探
2、究酵母菌细胞呼吸的方式(1)实验原理酵母菌的代谢类型：在有氧和无氧的条件下都能生存，是兼性厌氧菌。细胞呼吸方式的判断：在有氧和无氧条件下细胞呼吸的不同，以此来确定酵母菌细胞呼吸的方式。CO2的检测aCO2能使澄清的石灰水变混浊。bCO2能使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。根据石灰水变混浊或溴麝香草酚蓝水溶液变色的时间长短，可以检测CO2的产生情况。酒精的检测：橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与乙醇(酒精)发生化学反应，变成灰绿色。注意：由于葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，因此，应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。(2)实验装置CO2的检测装置有氧条件下的装置：如图甲无
3、氧条件下的装置：如图乙酒精的检测装置(3)实验现象及结论实验现象a甲、乙装置中的石灰水都变混浊，但甲中混浊程度高且速度快。b试管1中溶液颜色无变化，试管2中溶液颜色由橙色变成灰绿色。实验结论a有氧条件下，酵母菌细胞呼吸产生CO2。b无氧条件下，酵母菌细胞呼吸产生酒精和少量CO2。3细胞呼吸的类型：有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。知识点2有氧呼吸请仔细阅读教材第9293页，完成下面的问题。1线粒体的结构和功能(1)图中序号代表的结构：外膜，内膜，嵴，基质。(2)线粒体的功能：进行有氧呼吸的主要场所。2有氧呼吸(1)过程(2)总反应式：C6H12O66H2O6O26CO212H2O能量。(3)概念：指
4、细胞在氧的参与下，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CO2和水，释放能量，生成大量ATP的过程。要点一探究酵母菌细胞呼吸方式的实验分析1.实验课题的分析(1)本实验的探究课题可以转变为：探究有氧条件和无氧条件下酵母菌细胞呼吸的情况。(2)根据检测目的不同，可细化为两个子课题：在有氧和无氧条件下酵母菌细胞呼吸产生CO2的多少；在有氧和无氧条件下酵母菌细胞呼吸是否产生酒精。具体分析如下：2.探究过程提出问题：酵母菌使葡萄糖发酵产生酒精是在有氧还是无氧条件下？酵母菌在有氧和无氧条件下细胞呼吸的产物是什么？作出假设：针对上述问题，根据已有的知识和生活经验(如酵母菌可用于酿酒、发面
5、等)作出合理的假设设计实验实验现象实验结论：葡萄糖3实验装置的分析(1)第一组装置中的第一个锥形瓶中盛放的试剂是NaOH溶液，其目的是：使进入A中的空气先经NaOH处理，排除空气中的CO2对实验结果的干扰。(2)第二组装置中B瓶放置一段时间后，才能与装有澄清石灰水的锥形瓶连接，其目的是让酵母菌将B瓶中的氧气消耗掉，确保产物CO2均来自无氧呼吸。4实验中注意事项(1)新配制的质量分数为5%的葡萄糖溶液先加热煮沸(杀死里面的微生物、除去溶液中的空气)，等冷却(防止高温杀死酵母菌)后再将食用酵母菌加入。(2)甲组中质量分数为10%的NaOH溶液的作用是吸收空气中的CO2，以保证第三个锥形瓶中的澄清石
6、灰水变混浊是由酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。可在甲装置中的A锥形瓶前再增加一个澄清石灰水的锥形瓶，以确认进入酵母菌培养液的气体中无CO2。(3)乙组中的B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，以保证乙装置检测到的一定是酵母菌无氧呼吸产生的CO2。(4)该实验的自变量是氧气的有无，因变量是酵母菌呼吸作用的产物。该实验为对比实验，有氧和无氧条件下的实验都是实验组。【典例1】为了探究酵母菌细胞呼吸的方式，某同学将实验材料和用具按如图所示安装好。以下关于该实验的说法，不正确的是()A甲、乙两组实验探究的分别是酵母菌在有氧、无氧条件下的呼吸方式B加入质量分数为10%的NaOH溶液是为了
7、吸收空气中的CO2C将橙色的重铬酸钾溶液滴入B瓶中变成灰绿色，证明有酒精产生D乙组中B瓶先封口放置一段时间的目的是消耗B瓶中的O2以形成无氧的环境解析甲组营造的是有氧环境，乙组营造的是无氧环境，故A、D正确；甲组加入NaOH溶液的目的是吸收空气中的CO2，以排除空气中的CO2对实验结果的干扰，故B正确；橙色的重铬酸钾溶液需在酸性条件下才与酒精发生化学反应，使溶液变成灰绿色，且不能直接向培养液中滴加，故C错误。答案C 针对训练1下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”说法不正确的是()A酵母菌常被用作研究细胞呼吸的实验材料，其主要原因是酵母菌属于兼性厌氧生物B在有氧呼吸的装置中，可将空气直接通入酵母
8、菌的培养液C酵母菌呼吸产生的CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄D酵母菌呼吸产生的酒精在酸性条件下能与橙色的重铬酸钾溶液反应变成灰绿色解析酵母菌作为实验材料是因为它在有氧和无氧的条件下均能正常生存。酵母菌不论在有氧还是无氧条件下均能产生CO2。为了防止空气中原有CO2的干扰，所以将空气先通入盛有NaOH溶液的锥形瓶中，然后再通入酵母菌溶液中。答案B要点二分析有氧呼吸1.有氧呼吸的实质(1)物质变化：有机物无机物(CO2和H2O)。(2)能量变化：有机物中稳定的化学能热能ATP中活跃的化学能。2有氧呼吸过程中的反应物和产物(1)O2：在第三阶段与H结合生成H2O。(2)CO2：在第二阶段由
9、丙酮酸和H2O分解产生。(3)H2O：既是反应物又是生成物，在第二阶段被消耗，在第三阶段产生。3有氧呼吸过程中元素的来源和去路4有氧呼吸的三个易错点(1)误认为葡萄糖进入线粒体内被彻底氧化分解。(2)能量不可写成ATP，有氧呼吸的能量大部分以热能散失，少量转移到ATP中。(3)误认为有氧呼吸一定需要线粒体，没有线粒体的原核生物也能进行有氧呼吸，其场所是细胞质。【典例2】如图表示有氧呼吸过程，下列有关说法正确的是()A中数值最大的是B代表的物质名称是氧气C线粒体能完成图示全过程D原核生物能完成图示全过程解析本题考查的是有氧呼吸过程中能量和物质的变化。图中表示有氧呼吸三个阶段产生的能量，其中HO2
10、反应的过程释放能量最多。而作为反应物的O2参与的是第三阶段，是图中，图中是另一种反应物水。线粒体只能完成有氧呼吸的二、三阶段。具有有氧呼吸酶的原核生物如蓝藻可完成有氧呼吸。答案D针对训练2在有氧呼吸的下列反应阶段中，不在线粒体中进行的只有()AH传递给O2生成水BC6H12O6发酵为丙酮酸和HC丙酮酸分解为CO2和HDADP与磷酸反应生成ATP解析在有氧呼吸的三个阶段中，第一阶段由C6H12O6分解为丙酮酸和H的过程，是在细胞质基质中进行的，而A、C、D过程是在线粒体中进行的。答案B课后作业(十七) 合格性考试必做题1如图是探究酵母菌细胞呼吸方式实验装置，下列叙述错误的是()A中加入NaOH溶
11、液是为了清除空气中的CO2B中的葡萄糖是酵母菌细胞呼吸的底物C中酵母菌只能在有氧条件下生存D中加入澄清的石灰水用于检测中是否有CO2产生解析题图中加入NaOH溶液是为了清除空气中的CO2，以防止其干扰实验结果，A正确；中的葡萄糖是酵母菌细胞呼吸的底物，B正确；中酵母菌是兼性厌氧菌，其既能在有氧条件下生存，也能在无氧条件下生存，C错误；中加入澄清的石灰水用于检测中是否有CO2产生，D正确。答案C2有氧呼吸第二阶段的产物是()AH2O、CO2、ATP BH2O、丙酮酸、HCCO2、ATP、H DCO2、O2、ATP解析有氧呼吸第二阶段发生在线粒体基质中，由丙酮酸和H2O分解成CO2和H，并且释放能
12、量，其中一部分能量储存在ATP中，故选C。答案C3关于有氧呼吸的叙述，错误的是()A主要在线粒体内进行B与无氧呼吸的全过程不完全相同C释放出的能量较多D产物为二氧化碳、酒精或乳酸解析有氧呼吸是指细胞在氧参与下，把糖类等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，同时释放出大量能量的过程，主要场所在线粒体。与无氧呼吸相比较，有氧呼吸释放的能量较多。无氧呼吸是指生物在无氧条件下，把有机物分解成不彻底的氧化产物酒精或乳酸，同时释放出少量能量的过程。答案D4下列对葡萄糖分解成丙酮酸过程的叙述，正确的是()A只有无氧呼吸才能发生该过程B需在有氧条件下进行C不产生CO2D反应速度不受温度影响解析葡萄糖在酶的作用
13、下变为丙酮酸，产生少量H和少量的能量，是在细胞质基质中进行的，细胞呼吸第一阶段，不论有氧呼吸还是无氧呼吸都有这一阶段。既然是酶促反应，就必然受温度的影响。答案C5用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，18O转移的方向是()A葡萄糖丙酮酸水B葡萄糖丙酮酸氧C葡萄糖氧水D葡萄糖丙酮酸二氧化碳解析有氧呼吸过程分为三个阶段，第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸，第二阶段是丙酮酸分解成CO2，第三阶段是第一阶段和第二阶段产生的H还原O2，生成水。从C6H12O6被氧化分解产生H2O和CO2的全过程可以看出，葡萄糖中18O的转移途径是葡萄糖丙酮酸二氧化碳。答案D6下列关于有氧呼吸的叙述正确的是()A线粒体
14、是有氧呼吸的主要场所，没有线粒体的细胞只能进行无氧呼吸B第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸，产生大量的H和ATPC第二阶段是丙酮酸分解成CO2和H2O，产生少量的H和ATPD第三阶段是H和氧结合产生H2O，同时生成大量的ATP解析有氧呼吸的全过程分三个阶段。第一阶段：葡萄糖变为丙酮酸，产生少量H和少量的能量，在细胞质基质中进行；第二阶段：丙酮酸与水结合形成二氧化碳、H和少量的ATP，在线粒体基质中进行；第三阶段：一、二阶段产生的H与氧气结合产生水，放出大量ATP，在线粒体内膜上进行。线粒体是有氧呼吸的主要场所，但一些原核生物是需氧型生物，没有线粒体，细胞质内存在有氧呼吸酶，仍然可以进行有氧呼吸。答案
15、D7向正在进行有氧呼吸的细胞悬液中加入a、b、c、d四种抑制剂，下列说法正确的是()A若a能抑制丙酮酸分解，则使丙酮酸的消耗增加B若b能抑制葡萄糖分解，则使丙酮酸增加C若c能抑制ATP形成，则使ADP消耗增加D若d能抑制H被氧化成水，则使O2的消耗减少解析丙酮酸是有氧呼吸第一阶段由葡萄糖分解产生的，若b能抑制葡萄糖分解，则使丙酮酸积累量降低。在有氧呼吸的第二阶段丙酮酸与水结合形成二氧化碳、H和少量的ATP，因此若a能抑制丙酮酸分解，则使丙酮酸的消耗减少，丙酮酸积累量增加。在有氧呼吸第三阶段，一、二阶段产生的H与氧气结合产生水，放出大量能量，如果c能抑制ATP形成，则使ADP消耗减少。若d能抑制
16、H被氧化成水，则使O2的消耗减少。答案D8.如图表示有氧呼吸的主要场所线粒体的结构示意图，有氧呼吸过程中CO2产生和水消耗的场所分别是()A BC D解析有氧呼吸第二阶段丙酮酸和水反应彻底分解为CO2和H，故CO2的产生和水消耗的场所均为线粒体基质。答案D9下图是有氧呼吸过程的图解，据图回答下列问题：(1)有氧呼吸是从_的氧化分解开始的，全过程分为_个阶段。(2)有氧呼吸的主要场所是_，进入该场所的呼吸底物是_；释放的CO2是在第_阶段产生的；H2O是在第_阶段形成的；产生ATP最多的是第_阶段。(3)有氧呼吸中氧的作用是_，写出有氧呼吸的总反应式_。答案(1)葡萄糖三(2)线粒体丙酮酸二三三
17、(3)与氢结合生成水，同时生成大量的ATPC6H12O66H2O6O26CO212H2O能量等级性考试必做题10利用如图所示装置探究酵母菌的无氧呼吸，正确的操作方法是()AA瓶先敞口培养一段时间后，再连通B瓶BA瓶密封后，应该立即连通B瓶CA瓶密封后，培养一段时间，再连通B瓶D实验结束后，在B瓶中加入重铬酸钾检验酒精解析探究酵母菌无氧呼吸需要设置无氧条件，同时检测无氧呼吸的产物CO2，因此装置中要将A锥形瓶密封一段时间，让酵母菌将瓶中的氧气消耗干净后再连通B瓶，保证澄清石灰水变混浊是由酵母菌在无氧条件下产生CO2造成的。答案C11在检验酵母菌细胞呼吸产物时，常用到一些特殊的颜色反应，下列描述不
18、正确的是()ACO2可使澄清的石灰水变混浊BCO2可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄C乙醇在碱性条件下能与灰绿色的重铬酸钾溶液反应变成橙色D乙醇在酸性条件下能与橙色的重铬酸钾溶液反应变成灰绿色解析CO2能使澄清的石灰水变混浊，或使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。乙醇在酸性条件下(浓硫酸)能与橙色的重铬酸钾溶液反应变成灰绿色。答案C12将酵母菌处理获得细胞质基质和线粒体。用超声波将线粒体破碎，线粒体内膜可自然反卷成小的膜泡，原来内膜的内侧面位于膜泡的外表面。下列四支试管在适宜温度下不会产生CO2的有()A葡萄糖细胞质基质B丙酮酸细胞质基质C葡萄糖小膜泡D丙酮酸线粒体基质解析线粒体利用的底物是
19、丙酮酸，不能直接利用葡萄糖，葡萄糖线粒体内膜翻转的小膜泡不能产生CO2。答案C13如图是测量种子萌发时锥形瓶中气体体积变化的实验装置。锥形瓶中放的种子事先用水浸泡过并在稀释的消毒剂中清洗过(不影响种子的生命力)。实验开始时U型管左侧液面与右侧液面相平，每隔半小时利用标尺量出右侧液面高度变化，以下关于该实验的分析正确的是()A种子在消毒剂中清洗是为了防止微生物呼吸作用干扰实验结果B此实验的目的是测定种子萌发时有氧呼吸及无氧呼吸的速率C一段时间后右侧液面高度不再变化，说明种子的细胞呼吸完全停止D为排除外界因素的影响，需要将装置中的NaOH溶液换成清水(其他保持不变)作为对照组解析装置中含有空气，所
20、以测定的是有氧呼吸速率而不是无氧呼吸速率。一段时间后右侧液面高度不再变化，原因可能是锥形瓶内氧气消耗完毕，种子不能进行有氧呼吸，但不能说明种子的细胞呼吸完全停止。D项中对照组的设置可以校对外界环境变化带来的误差，但实验设置错误，应该用等量的在稀释的消毒剂中清洗过的死种子(其他保持不变)作为对照组。答案A14某兴趣小组在室温下进行了酵母菌无氧呼吸的探究实验(如图)。下列分析错误的是()A滴管中冒出气泡是反应产生CO2的结果B试管中加水的主要目的是制造无氧环境C若试管中的水换成冷水，气泡释放速率下降D被分解的葡萄糖中的能量一部分转移至ATP，其余的存留在酒精中解析酵母菌无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，
21、此过程受温度影响，试管中加水是为了创造无氧环境，A、B、C正确。被分解的葡萄糖中的能量一部分转移到ATP中，一部分以热能的形式散失，还有一些存留在酒精中，D错误。答案D15如图所示为细胞呼吸的实验装置，a、b两锥形瓶内各放一些湿棉花，瓶塞上各吊一熟石灰包，并插入温度计，分别有导管从瓶内通入水中。a瓶装入萌发的种子，b瓶装入等量的煮熟的种子。48 h后，预期所能观察到的变化是()Aa瓶温度上升，与其连接的导管内水上升明显Bb瓶温度上升，与其连接的导管内水上升明显Ca瓶温度上升，与b瓶连接的导管内水上升明显Db瓶温度上升，与a瓶连接的导管内水上升明显解析a瓶中萌发的种子生命活动旺盛，主要进行有氧呼
22、吸，吸收瓶内的氧气，释放CO2，但CO2易被熟石灰吸收；在细胞呼吸过程中要释放能量，并且大部分能量都转化成热能，所以a瓶温度上升；由于O2的消耗，瓶内气压下降，与之相连的导管内水柱上升。而b瓶装的是煮熟的种子，不再进行细胞呼吸等生命活动，所以温度、水面基本无变化。答案A16如图是某动物细胞呼吸的过程图解，有关叙述错误的是()A4、6分别是水和氧气B3产生于线粒体基质C产生的8主要用于合成ATPD植物细胞也能进行该过程解析分析题图可知：1是葡萄糖，2是丙酮酸，3是二氧化碳，4是水，5是H，6是氧气，7是水，8是能量。4、6分别是水和氧气，分别参与有氧呼吸第二阶段和第三阶段的反应，A正确；3是二氧
23、化碳，产生于线粒体基质中进行的第二阶段反应，B正确；产生的8大部分以热能的形式散失，少部分用于合成ATP，C错误；植物细胞也能进行有氧呼吸过程，D正确。答案C17如图表示的是测定保温桶内温度变化的实验装置。某研究小组以该装置探究酵母菌在不同条件下呼吸作用的情况。材料用具：保温桶(500 mL)、温度计、活性干酵母、质量浓度为0.1 g/mL的葡萄糖溶液、棉花、液体石蜡。实验假设：酵母菌在有氧条件下呼吸作用比无氧条件下呼吸作用放出的热量更多。(1)取A、B两装置设计实验如下，请补充下表中的内容：装置方法步骤一方法步骤二方法步骤三A加入240 mL葡萄糖溶液加入10 g活性干酵母_B加入240 m
24、L煮沸后冷却的葡萄糖溶液_加入液体石蜡，铺满液面(2)B装置中葡萄糖溶液煮沸的主要目的是_，这是控制实验的_变量。(3)要测定B装置因呼吸作用引起的温度变化量，还需要增加一个装置C。请写出装置C的实验步骤：装置方法步骤一方法步骤二方法步骤三C_加入液体石蜡，铺满液面(4)实验预期：在适宜条件下实验，30分钟后记录实验结果，若装置A、B、C温度大小关系是：_(用“”表示)，则假设成立。解析A、B两个实验装置作对照，A为有氧条件下的，B为无氧条件下的(步骤三加入液体石蜡，隔绝氧气)。B装置葡萄糖溶液煮沸的目的仍然是去除氧气，和步骤三加入液体石蜡的目的一样。两装置步骤二加入的都应该一样，都是10 g活性干酵母，体现了单一变量的实验原则。装置C是和B作对照的，用来排除其他因素造成的温度变化，因此，除了步骤二不加入活性干酵母外，其他条件应该和B一样。装置A、B、C温度大小应该和三个装置内的呼吸类型有关，A中酵母菌进行有氧呼吸释放大量能量，温度会最高，C装置没有酵母菌，温度最低，若假说成立，则装置A、B、C温度大小关系是ABC。答案(1)不加入液体石蜡加入10 g活性干酵母(2)去除氧气自(3)加入240 mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液不加入活性干酵母(4)ABC
