資源簡(jiǎn)介

第5章 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用
第3節(jié) 細(xì)胞呼吸的原理和應(yīng)用
第1課時(shí) 探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式和有氧呼吸　
素養(yǎng)導(dǎo)引
1.生命觀念:運(yùn)用物質(zhì)與能量觀,說(shuō)出細(xì)胞呼吸過(guò)程中物質(zhì)和能量的變化。
2.科學(xué)思維:構(gòu)建有氧呼吸過(guò)程中物質(zhì)變化的曲線模型。
3.科學(xué)探究:分析教材中探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式的兩個(gè)裝置圖,明確兩者的區(qū)別。
一、探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式
1.實(shí)驗(yàn)原理:
酵母菌在有氧和無(wú)氧條件下都能生存,屬于兼性厭氧菌。
2.實(shí)驗(yàn)步驟:
(1)配制酵母菌培養(yǎng)液:酵母菌+質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的葡萄糖溶液。
(2)檢測(cè) CO2 的產(chǎn)生:
①方法:澄清石灰水或溴麝香草酚藍(lán)溶液。
②裝置如圖所示:
(3)檢測(cè)酒精的產(chǎn)生:從A、B錐形瓶各取2 mL酵母菌培養(yǎng)液的濾液,分別注入編號(hào)為1、2的兩支試管中→分別滴加0.5 mL 溶有0.1 g重鉻酸鉀的濃硫酸溶液→振蕩并觀察溶液的顏色變化。
3.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:
(1)甲、乙兩裝置中的石灰水都變混濁,但甲裝置混濁程度高。
(2)2號(hào)試管中溶液變成灰綠色,1號(hào)試管不變色。
4.實(shí)驗(yàn)結(jié)論:
(1)酵母菌在有氧和無(wú)氧條件下都能進(jìn)行細(xì)胞呼吸。
(2)細(xì)胞呼吸產(chǎn)物:
①有氧條件:產(chǎn)生大量CO2。
②無(wú)氧條件:產(chǎn)生酒精和少量CO2。
　　　　　　　[思考]　A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。
二、有氧呼吸
1.概念:
條件 氧氣參與,酶催化
底物 葡萄糖等有機(jī)物
產(chǎn)物 二氧化碳和水
能量 釋放能量,生成大量ATP
2.主要場(chǎng)所——線粒體:
(1)結(jié)構(gòu)。
①為線粒體外膜。
②為嵴:由內(nèi)膜向內(nèi)折疊形成,使內(nèi)膜的面積大大增加。
③為線粒體基質(zhì)。
(2)特點(diǎn)。
內(nèi)膜和基質(zhì)中含有許多種與有氧呼吸有關(guān)的酶。
3.總反應(yīng)式:
C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量。
4.過(guò)程:
　[思考]　有氧呼吸反應(yīng)式中的能量能寫成ATP嗎
提示:不能,因?yàn)槠咸烟侵械哪芰恐挥幸徊糠謨?chǔ)存在ATP中,大部分以熱能形式釋放。
　有氧運(yùn)動(dòng)如慢跑、游泳等被學(xué)者稱為保護(hù)大腦的清道夫,請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)判斷:
1.有氧呼吸的場(chǎng)所是線粒體。 (×)
分析:線粒體是有氧呼吸的主要場(chǎng)所。
2.有氧呼吸過(guò)程中,氧氣參與了第三階段的反應(yīng),其場(chǎng)所為線粒體內(nèi)膜。 (√)
3.有氧運(yùn)動(dòng)能保證大腦有足量的氧氣供應(yīng)。 (√)
學(xué)習(xí)任務(wù)一:探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式
1.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的自變量和因變量:
項(xiàng)目 有氧呼吸 無(wú)氧呼吸
變量控制 ①通入空氣,保證O2充足②將空氣先通入NaOH溶液中,以除去CO2 先將錐形瓶?jī)?nèi)的O2消耗完,再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶,排除有氧呼吸的干擾
自變量 O2的有無(wú)
因變量 酵母菌的呼吸產(chǎn)物,即產(chǎn)生CO2的多少,酒精的有無(wú)
無(wú)關(guān)變量 溫度,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度和總量等
2.對(duì)照實(shí)驗(yàn)和對(duì)比實(shí)驗(yàn):
實(shí)驗(yàn)類型 比較項(xiàng)目
對(duì)照組 實(shí)驗(yàn)組 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 舉例
對(duì)照實(shí)驗(yàn) 有 有 一般是一個(gè) 探究淀粉酶的專一性
對(duì)比實(shí)驗(yàn) 無(wú) 有 出現(xiàn)多個(gè)結(jié)論 探究酵母菌細(xì)胞的呼吸方式
　　　　　　　【誤區(qū)警示】
　①對(duì)比實(shí)驗(yàn)一定是對(duì)照實(shí)驗(yàn),因?yàn)樗蠁我蛔兞吭瓌t。
②對(duì)照實(shí)驗(yàn)不一定是對(duì)比實(shí)驗(yàn),因?yàn)樗€可能是對(duì)照組與單個(gè)實(shí)驗(yàn)組之間的對(duì)照。
③對(duì)比實(shí)驗(yàn)指設(shè)置兩個(gè)或兩個(gè)以上的實(shí)驗(yàn)組,通過(guò)對(duì)結(jié)果的比較分析,來(lái)探究各種因素與實(shí)驗(yàn)對(duì)象的關(guān)系,所以對(duì)比實(shí)驗(yàn)中為實(shí)驗(yàn)組。
　如圖所示為“探究酵母菌的呼吸方式”的實(shí)驗(yàn)裝置,有關(guān)敘述正確的是 (　　)
A.可根據(jù)澄清的石灰水變混濁的時(shí)間長(zhǎng)短,來(lái)檢測(cè)CO2的產(chǎn)生速率
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.該實(shí)驗(yàn)需設(shè)置有氧和無(wú)氧兩種條件的對(duì)比實(shí)驗(yàn),其中乙組作為對(duì)照組
D.若C瓶和E瓶中溶液都變混濁,不能據(jù)此判斷酵母菌的呼吸方式
[解題思維]
提取關(guān)鍵點(diǎn) 探究酵母菌的呼吸方式
轉(zhuǎn)化知識(shí)點(diǎn) CO2的檢測(cè),酒精的檢測(cè)
排除障礙點(diǎn) 該實(shí)驗(yàn)為對(duì)比實(shí)驗(yàn),沒有專門對(duì)照組,而是相互對(duì)照
【解析】選A。酵母菌有氧呼吸和無(wú)氧呼吸產(chǎn)生二氧化碳的量不同,可根據(jù)澄清的石灰水變混濁的時(shí)間長(zhǎng)短,來(lái)檢測(cè)CO2的產(chǎn)生速率,A正確;橙色的重鉻酸鉀溶液,在酸性條件下與酒精發(fā)生反應(yīng),變成灰綠色。D瓶可進(jìn)行無(wú)氧呼吸產(chǎn)生酒精,而B瓶進(jìn)行有氧呼吸,不產(chǎn)生酒精,B錯(cuò)誤;該實(shí)驗(yàn)需設(shè)置有氧和無(wú)氧兩種條件的對(duì)比實(shí)驗(yàn),甲組和乙組均為實(shí)驗(yàn)組,C錯(cuò)誤;酵母菌有氧呼吸和無(wú)氧呼吸都能產(chǎn)生二氧化碳,但產(chǎn)生的量不等,可以根據(jù)溶液混濁程度判斷酵母菌的呼吸方式,D錯(cuò)誤。
　　 [借題發(fā)揮]　由于葡萄糖也能與酸性重鉻酸鉀反應(yīng)發(fā)生顏色變化,為了防止對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成干擾,應(yīng)如何操作
提示:將酵母菌的培養(yǎng)時(shí)間適當(dāng)延長(zhǎng),以耗盡溶液中的葡萄糖。
　(2022·天津高一檢測(cè))下列關(guān)于酵母菌的敘述,錯(cuò)誤的是 (　　)
A.在有氧條件下,酵母菌進(jìn)行有氧呼吸
B.在無(wú)氧條件下,酵母菌進(jìn)行無(wú)氧呼吸
C.酵母菌進(jìn)行有氧呼吸的產(chǎn)物只有二氧化碳
D.酵母菌進(jìn)行無(wú)氧呼吸的產(chǎn)物有酒精和二氧化碳
【解析】選C。酵母菌是兼性厭氧微生物,在有氧條件下進(jìn)行有氧呼吸,在無(wú)氧條件下進(jìn)行無(wú)氧呼吸,A、B正確;酵母菌進(jìn)行有氧呼吸的產(chǎn)物是二氧化碳和水,C錯(cuò)誤;酵母菌進(jìn)行無(wú)氧呼吸的產(chǎn)物有酒精和二氧化碳,并釋放少量能量,D正確。
　　　　【補(bǔ)償訓(xùn)練】
　　(2022·張家界高一檢測(cè))下列有關(guān)試劑使用不正確的是 (　　)
A.用溴麝香草酚藍(lán)溶液鑒定CO2　　　
B.用斐林試劑鑒定可溶性還原糖
C.用NaOH溶液除去空氣中O2
D.用橙色的重鉻酸鉀溶液鑒定酒精
【解析】選C。用溴麝香草酚藍(lán)溶液可鑒定CO2,溶液由藍(lán)變綠再變黃,A正確;用斐林試劑在水浴加熱的條件下可鑒定可溶性還原糖,出現(xiàn)磚紅色沉淀,B正確;用NaOH溶液除去空氣中CO2,C錯(cuò)誤;用橙色的重鉻酸鉀溶液可鑒定酒精,出現(xiàn)灰綠色,D正確。
學(xué)習(xí)任務(wù)二:有氧呼吸
1.有氧呼吸的過(guò)程:
階段 場(chǎng)所 物質(zhì)變化 放能多少
第一個(gè)階段 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) 葡萄糖分解為[H]和丙酮酸 少量
第二個(gè)階段 線粒體基質(zhì) 丙酮酸和水反應(yīng)生成CO2和[H] 少量
第三個(gè)階段 線粒體內(nèi)膜 [H]和O2反應(yīng)生成H2O 大量
　[思考探究]　請(qǐng)寫出有氧呼吸方程式,并結(jié)合有氧呼吸過(guò)程標(biāo)出氧元素反應(yīng)后的去向。
提示:
2.有氧呼吸中[H]和ATP的來(lái)源和去向:
比較 來(lái)源 去向
[H] C6H12O6和H2O 與O2結(jié)合生成H2O
ATP 三個(gè)階段都產(chǎn)生 用于各項(xiàng)生命活動(dòng)
①ATP是有氧呼吸三個(gè)階段的共同產(chǎn)物,第三階段生成的ATP最多。
②[H]是有氧呼吸第一和第二階段的產(chǎn)物,第二階段生成的[H]多。
　[思考探究]　真核生物細(xì)胞中生成[H]的場(chǎng)所有哪些
提示:細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體基質(zhì)。
【學(xué)習(xí)加點(diǎn)料】
　思維易錯(cuò):沒有線粒體的細(xì)胞,一定不能進(jìn)行有氧呼吸嗎 為什么
提示:不一定。真核細(xì)胞若沒有線粒體,因?yàn)槿狈ο鄳?yīng)的酶,只能進(jìn)行無(wú)氧呼吸。原核細(xì)胞如藍(lán)細(xì)菌,因含有與有氧呼吸有關(guān)的酶,沒有線粒體也能進(jìn)行有氧呼吸。
　如圖所示為某植物細(xì)胞內(nèi)部分物質(zhì)的代謝過(guò)程,下列相關(guān)敘述正確的是 (　　)
A.甲、乙兩階段產(chǎn)生[H]的場(chǎng)所都是線粒體
B.a、b兩物質(zhì)依次是H2O和O2
C.丙階段產(chǎn)生的水中的氫最終都來(lái)自葡萄糖
D.若葡萄糖進(jìn)入線粒體,可在酶的作用下,生成CO2和H2O
[解題思維]
提取關(guān)鍵點(diǎn) 部分物質(zhì)的代謝過(guò)程
轉(zhuǎn)化知識(shí)點(diǎn) 有氧呼吸的每個(gè)階段的場(chǎng)所、產(chǎn)物、反應(yīng)物
排除障礙點(diǎn) 水中的氫來(lái)自葡萄糖和第二階段反應(yīng)物中的水
【解析】選B。甲、乙兩階段產(chǎn)生[H]的場(chǎng)所分別是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體基質(zhì),A錯(cuò)誤;a、b兩物質(zhì)依次是H2O和O2,B正確;丙階段產(chǎn)生的水中的氫最終來(lái)自葡萄糖和水,C錯(cuò)誤;葡萄糖在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中被分解為丙酮酸,所以葡萄糖不能直接進(jìn)入線粒體,D錯(cuò)誤。
　[借題發(fā)揮]　題圖中哪幾個(gè)階段產(chǎn)生的ATP可為主動(dòng)運(yùn)輸提供能量
提示:甲、乙、丙3個(gè)階段。
　線粒體是有氧呼吸的主要場(chǎng)所。下列關(guān)于線粒體結(jié)構(gòu)和功能的敘述,正確的是 (　　)
A.有氧呼吸酶主要分布在線粒體的外膜、內(nèi)膜和基質(zhì)中
B.線粒體可在有氧條件下將葡萄糖氧化分解為CO2和水
C.線粒體內(nèi)膜向內(nèi)折疊形成嵴可顯著增大膜面積
D.能進(jìn)行有氧呼吸的細(xì)胞都含有線粒體
【解析】選C。有氧呼吸有關(guān)的酶主要分布在線粒體基質(zhì)、線粒體內(nèi)膜,A錯(cuò)誤;葡萄糖初步分解在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中,丙酮酸在線粒體中徹底分解為二氧化碳和水,B錯(cuò)誤;線粒體內(nèi)膜向內(nèi)折疊形成嵴可顯著增大膜面積,C正確;某些原核細(xì)胞雖然沒有線粒體,但是有與有氧呼吸有關(guān)的酶,進(jìn)行有氧呼吸,如硝化細(xì)菌、藍(lán)細(xì)菌等,D錯(cuò)誤。
　　　線粒體是細(xì)胞中的“動(dòng)力工廠”。線粒體的位置在細(xì)胞內(nèi)是高度動(dòng)態(tài)變化的,其數(shù)量也會(huì)隨著細(xì)胞代謝狀態(tài)的改變而發(fā)生改變,研究發(fā)現(xiàn),同一細(xì)胞的不同部位,線粒體的數(shù)量都不盡相同。人體小腸黏膜上皮細(xì)胞中,相比其他部位,腸腔側(cè)和基底側(cè)(靠近毛細(xì)血管)均含有較多的線粒體。
請(qǐng)分析回答下列問(wèn)題。
(1)線粒體是有氧呼吸的主要場(chǎng)所,該過(guò)程中產(chǎn)生 CO2 的具體場(chǎng)所是__________。有氧呼吸的發(fā)生需要多種酶的參與,線粒體通過(guò)_____________的方式增大了內(nèi)膜表面積,從而增加了相應(yīng)酶的附著位點(diǎn)。
(2)腸腔側(cè)和基底側(cè)(靠近毛細(xì)血管)均含有較多的線粒體,請(qǐng)推測(cè)其生理學(xué)意義可能是__________________________________________。
【解析】(1)線粒體有氧呼吸產(chǎn)生CO2是第二個(gè)階段,該階段發(fā)生反應(yīng)的場(chǎng)所是線粒體基質(zhì)。線粒體有兩層膜,內(nèi)膜向內(nèi)折疊形成嵴,擴(kuò)大了內(nèi)膜面積,從而增加了相應(yīng)酶的附著位點(diǎn)。
(2)人體小腸黏膜上皮細(xì)胞主要吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),有些物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞屬于主動(dòng)運(yùn)輸,需要消耗能量,所以線粒體可以為小腸黏膜吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)提供能量。
答案:(1)線粒體基質(zhì)　內(nèi)膜向線粒體內(nèi)腔折疊形成嵴
(2)為小腸黏膜吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)提供能量
情境載體 情境類型為生活、學(xué)習(xí)和實(shí)踐情境,突出與生活的聯(lián)系
關(guān)鍵能力　↓信息轉(zhuǎn)化 ①線粒體是有氧呼吸的主要場(chǎng)所
②線粒體的位置和數(shù)量是高度動(dòng)態(tài)變化的
學(xué)科素養(yǎng) 培養(yǎng)生命觀念中的結(jié)構(gòu)與功能觀、科學(xué)思維中的分析與比較等素養(yǎng)
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