1、第3节细胞呼吸的原理和应用第1课时细胞呼吸的方式和有氧呼吸过程课标要求核心素养1分析细胞呼吸和有机燃料燃烧产生能量过程的不同，理解细胞呼吸的本质。2概述有氧呼吸的三个阶段，写出有氧呼吸的反应式。3探究酵母菌细胞呼吸的方式，学会控制和检测实验变量。1生命观念结构与功能观：线粒体结构与细胞呼吸的关系。2科学思维分析与综合：分析有氧呼吸的三个阶段，理解细胞呼吸的实质。3科学探究根据实验目的，设计探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置，实施方案，观察实验结果，得出正确结论。知识导图学霸记忆1CO2可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄。2橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下可与酒精发生化学反应，变成灰绿色。3有氧呼吸
2、的反应式为：C6H12O66O26H2O6CO212H2O能量。必备知识夯实双基一、探究酵母菌细胞呼吸的方式二、有氧呼吸活学巧练 (1)在探究酵母菌细胞呼吸的方式实验中，必须保证酵母菌是新鲜的、有活性的。 ()(2)只检测有无CO2产生即可确定酵母菌的呼吸方式。 ()(3)根据石灰水变混浊的程度可以确定CO2产生量的多少。 ()(4)酒精在中性或酸性条件下与重铬酸钾溶液反应产生灰绿色。 ()(5)有氧呼吸的过程只发生在线粒体内。 ()(6)有氧呼吸三个阶段所需要的酶是相同的。 ()(7)有氧呼吸的三个阶段均可产生ATP，但第三阶段产生的最多。 ()(8)有氧呼吸产生的H在线粒体基质中与氧结合生
3、成水。 ()(9)有氧呼吸的第三阶段既消耗水又产生水。 ()(10)需氧型细菌有氧呼吸的主要场所是线粒体。 ()思考：1利用课本酵母菌呼吸方式实验装置，设计实验，比较有氧呼吸与无氧呼吸能量释放的多少？提示：在A、B瓶增加温度计，加入等量的酵母菌、葡萄糖培养液等，相同条件下观察比较温度计刻度上升情况。2酿酒业常用的菌种是酵母菌，发酵池往往封入一部分空气，为什么？提示：酵母菌是兼性厌氧菌，有氧时进行有氧呼吸，大量繁殖获得大量菌种，把氧气耗尽，然后进行无氧呼吸产生酒精。3有氧呼吸过程中哪几个阶段有H产生？其消耗发生在哪个阶段？提示：有氧呼吸过程中第一、二阶段有H产生，其去向是在第三阶段与氧气结合形成
4、水。4有氧呼吸的生成物CO2中的C和O分别来自哪里？有氧呼吸的生成物H2O中的O从何而来？提示：有氧呼吸的生成物CO2中的C来自葡萄糖，O来自葡萄糖和水。有氧呼吸的生成物H2O中的O来自氧气。5原核生物的有氧呼吸在哪里进行？提示：原核生物没有线粒体，但很多原核细胞也能进行有氧呼吸，其有氧呼吸的三个阶段都在其细胞质基质中进行。课内探究名师点睛探究酵母菌的呼吸方式知识点 1实验原理(1)酵母菌是兼性厌氧菌，在有氧和无氧条件下均能生存，有氧呼吸产生H2O和CO2，无氧呼吸产生酒精和CO2。(2)呼吸产物CO2和酒精的检测澄清石灰水变混浊，且混浊程度与CO2产量有关；蓝色的溴麝香草酚蓝溶液变绿再变黄，
5、且变黄时间长短与CO2产量有关；橙色重铬酸钾溶液变灰绿色。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、发面等)作出合理的假设实验现象实验结论：葡萄糖3实验分析及拓展(1)实验分析通入甲中A瓶的空气需先通过NaOH溶液的目的是保证进入A瓶的气体中不含有CO2，保证使第三个锥形瓶中的澄清石灰水变混浊的CO2完全是由酵母菌有氧呼吸产生的。乙中B瓶应封口放置一段时间，待酵母菌将B瓶中的氧气消耗完后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保通入澄清石灰水中的CO2完全是
6、由酵母菌无氧呼吸产生的。(2)不同材料呼吸实验的设计若探究种子呼吸状况则不必遮光，但需“死种子”作对照。若探究“植株或幼苗”呼吸状况，应进行遮光处理，以防止光合作用的干扰，同时可设置同种状况但杀死的植株或幼苗作对照。知识贴士酵母菌是兼性厌氧生物，是因为它既能进行有氧呼吸也能进行无氧呼吸，而人体中的某些细胞既能进行有氧呼吸也能短暂的进行无氧呼吸，但人只能是需氧型生物，所以生物异化作用类型的区分，不是以能否进行有氧、无氧呼吸为依据的，而是以在有氧或无氧的条件下能否正常生存为依据的。典例剖析 典例1利用下图所示装置探究酵母菌的无氧呼吸，正确的操作方法是(C)AA瓶密封后，应该立即连通B瓶BA瓶先敞口
7、，培养一段时间，再连通B瓶CA瓶密封后，培养一段时间，再连通B瓶D实验后，在B瓶中加入重铬酸钾检验有无酒精产生解析：A瓶密封后，锥形瓶内仍有少量氧气，所以不能立即连通B瓶，A错误；探究酵母菌的无氧呼吸的条件是无氧，所以A瓶先敞口培养一段时间不符合要求，B错误；A瓶密封后，培养一段时间，以便消耗掉瓶中的氧气，再连通B瓶，确保产生的二氧化碳都是无氧呼吸产生的，C正确；实验过程中，二氧化碳通过导管进入B瓶，酒精仍在A瓶中，所以实验结束后，取A瓶中培养液加入重铬酸钾检验酒精的产生，D错误。变式训练 1下列有关“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验的叙述，错误的是(C)A二氧化碳可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再
8、变黄B实验中需控制的无关变量有温度、pH、培养液浓度等C可通过观察澄清石灰水是否变混浊来判断酵母菌的呼吸方式D实验中将葡萄糖溶液煮沸的目的是灭菌和去除溶液中的O2解析：酵母菌呼吸产物CO2可用澄清的石灰水或溴麝香草酚蓝溶液来检测，实验现象分别是澄清石灰水变混浊、溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄；酵母菌在有氧和无氧条件下都能产生CO2，因此不能根据CO2的产生与否来判断细胞呼吸方式；实验过程中需将葡萄糖溶液煮沸，目的是灭菌和去除溶液中的O2，减小实验的误差，此外还需保持无关变量温度、pH、培养液浓度等适宜。有氧呼吸知识点 1线粒体的结构(如右图所示)(1)双层膜(2)嵴：由内膜的某些部位向内腔折叠
9、形成。嵴使内膜的表面积大大增加，更有利于有氧呼吸的进行。(3)基质：嵴的周围充满液态的基质。线粒体基质中含有少量的DNA和RNA，含有许多种与有氧呼吸有关的酶。2有氧呼吸的概念及实质(1)概念：有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。(2)实质：细胞在O2的参与下，氧化分解有机物，释放能量，供给生命活动的需要。3有氧呼吸的过程有氧呼吸过程第一阶段第二阶段第三阶段场所细胞质基质线粒体基质线粒体内膜反应物葡萄糖(C6H12O6)丙酮酸(C3H4O3)H2OHO2产物丙酮酸HCO2HH2O是否需氧不需氧不需氧
10、需氧产生ATP数量少量(2 mol)少量(2 mol)大量(28 mol)反应式C6H12O62C3H4O34H能量2C3H4O36H2O6CO220H能量24H6O212H2O能量总反应式及各元素的去向特别提醒：反应式中左右两边的水不能抵消，原因是左边的水是用于生成H和部分CO2的，而右边的水分子中的氧原子全部来自O2。CO2中的氧原子一半来自C6H12O6，一半来自参与反应的水分子。4有氧呼吸过程中的产能及能量利用率(1)产能：(2)能量利用率：葡萄糖有氧分解时，能量利用率为100%34.05%，还有约65.95%的能量以热能的形式散失。典例剖析 典例2(2021河北定州中学高一月考)如图
11、表示有氧呼吸过程，下列有关说法正确的是(D)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：有氧呼吸过程中第三阶段释放的能量最多，即图中的，A错误；是有氧呼吸第二阶段的反应物水，B错误；有氧呼吸第一阶段的场所是细胞质基质，C错误；原核细胞没有线粒体，但是可以进行有氧呼吸，如蓝细菌，故原核生物能完成图示全过程，D正确。变式训练 2如图表示某绿色植物细胞内部分物质的代谢过程，表示物质，一、二、三表示阶段，下列相关叙述正确的是(A)A图中的、依次是H2O和 O2B图中三个阶段释放的能量一样多C图中产生的能量都储存在ATP中D图中一、二阶段产生H的场所都是
12、线粒体解析：根据有氧呼吸第二阶段是丙酮酸和H2O反应生成CO2和H可以推知，为H2O；根据有氧呼吸第三阶段是O2和H反应生成H2O可以推知， 为O2 ，A正确；有氧呼吸第一、二阶段释放少量的能量，第三阶段释放大量的能量，B错误；题图中产生的能量大部分以热能形式散失，少部分储存在ATP中，C错误；题图中第一、二阶段产生H的场所分别是细胞质基质和线粒体，D错误。指点迷津拨云见日关于细胞呼吸方式探究的注意事项1配制酵母菌培养液时，必须将煮沸的葡萄糖溶液冷却到常温，才可加入酵母菌。否则，高温会杀死酵母菌。2有氧条件：必须持续通入空气，以保证O2的充足。空气通入A瓶之前先用NaOH溶液处理，目的是吸收C
13、O2，排除空气中CO2对实验结果的干扰。无氧条件：装置中B瓶应封口放置一段时间后，再连接澄清的石灰水，其目的是先让酵母菌将B瓶中的O2消耗完，确保只进行无氧呼吸。3在2535 的环境中进行实验，此时的酵母菌中酶活性最高，生命活动最旺盛，细胞呼吸明显。4浓硫酸有腐蚀性，往试管中滴加浓硫酸时要缓慢、小心。典例3下图为探究酵母菌呼吸方式的实验设计装置。下列叙述正确的是(B)A实验自变量为温度B实验因变量为CO2的多少C空气泵泵入的气体应先除去O2D乙、丙两试管加入干酵母后应煮沸冷却除去CO2解析：该实验的自变量是氧气的有无，温度属于无关变量，A错误；该实验通过Ca(OH)2溶液检测CO2的产生量，B
14、正确；空气泵通入气体是为有氧呼吸提供O2，但应先除去泵入气体中的CO2，C错误；乙、丙两试管的培养液需煮沸(除去O2)冷却后再加入干酵母，避免高温杀死酵母菌，D错误。解疑答惑问题探讨P901通气是为了使酵母菌进行有氧呼吸而大量繁殖，密封是为了使酵母菌进行无氧呼吸产生酒精。2在氧气充足的环境下，其繁殖速度大大提高，因此能大量繁殖。3可以为酵母菌的生命活动提供能量。思考讨论P931有氧呼吸的能量转化效率大约是977.282 87034%，由于1 mol ATP水解释放的能量是30.54 kJ，所以这些能量大约可以使977.2830.546.0210231.931025个ADP转化为ATP。2保护细
15、胞的基本结构。如果组成细胞的化合物迅速而彻底地氧化分解，能量会迅速地全部释放出来，细胞的基本结构也会因此遭到彻底的破坏。训练巩固课堂达标1(2021北京东城高一期末)下列可准确判断酵母菌呼吸作用方式的是(C)A有无二氧化碳的生成B有无乳酸的生成C有无酒精的形成D有机物的消耗量解析：酵母菌细胞有氧呼吸与无氧呼吸都能产生二氧化碳，A不符合题意；酵母菌细胞有氧呼吸与无氧呼吸均不能产生乳酸，B不符合题意；酵母菌有氧呼吸的产物中无酒精，无氧呼吸的产物中有酒精，C符合题意；有机物的消耗量与温度、氧气浓度等多方面因素有关，不能根据有机物的消耗量判断细胞呼吸方式，D不符合题意。2(2021湖北黄石高一期末)下
16、列关于探究酵母菌细胞呼吸方式实验的分析，错误的是(D)A实验过程中氧气是引起酵母菌呼吸方式不同的外界因素B培养液中葡萄糖浓度过高会影响酵母菌的繁殖和生长C在有氧和无氧条件下培养酵母菌的培养液温度都升高D酵母菌细胞呼吸的产物都能用酸性重铬酸钾溶液鉴定解析：该实验的自变量是氧气，即影响酵母菌细胞呼吸方式的因素是氧气，A项正确；培养液中葡萄糖浓度过高会导致酵母菌过度失水而死亡，B项正确；有氧呼吸和无氧呼吸均可产生能量，故培养酵母菌的培养液温度都升高，C项正确；酵母菌细胞无氧呼吸的产物酒精能用酸性重铬酸钾溶液鉴定，有氧呼吸的产物不能用其鉴定，D项错误。3如图为“探究酵母菌的呼吸方式”的实验装置图，C、
17、E瓶为澄清石灰水，请据图分析：(1)A瓶加入的试剂是！ NaOH溶液 #，其目的是！ 排除空气中CO2对实验结果的干扰 _#，B中酵母菌细胞呼吸的场所为！ 细胞质基质和线粒体 #。(2)乙装置的酵母菌产生CO2部位是！ 细胞质基质 #。酵母菌与乳酸菌在结构上最主要的区别是：前者！ 有以核膜为界限的细胞核 #。如果把18O2充入甲装置，则酵母菌内最先出现18O2标记的化合物是！ 水 #。(3)D瓶应封口放置一段时间后，再连通E瓶，其原因是！ 确保通入E瓶的CO2是酵母菌无氧呼吸所产生的 #。(4)图中装置有无错误之处？如果有，请在相应的图中加以改正。如图：！ #解析：(1)A瓶加入的试剂是NaOH溶液，其目的是吸收空气中的CO2，排除空气中CO2对实验结果的干扰；B中酵母菌进行有氧呼吸，所以细胞呼吸的场所为细胞质基质和线粒体。(2)乙装置的酵母菌进行无氧呼吸，其产生CO2部位是细胞质基质。酵母菌属于真核生物，乳酸菌属于原核生物，二者在结构上最主要的区别是酵母菌有以核膜为界限的细胞核。如果把18O2充入甲装置，则酵母菌内最先出现18O2标记的化合物是水，即第三阶段与H结合生成的水。(3)D瓶应封口放置一段时间后，消耗尽装置中的氧气，形成无氧环境，再连通E瓶，其原因是确保通入E瓶的CO2是酵母菌无氧呼吸所产生的。(4)由B瓶通入C瓶的玻璃管应插入C瓶液面下，否则不能很好地检测实验结果。
