2023_2024学年新教材高中生物第5章细胞的能量供应和利用第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课件新人教版必修1

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第5章　细胞的能量供应和利用 阅读讨论教材中“探究·实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式”, 说出细胞的呼吸类型。 1.细胞呼吸。 细胞内的有机物_________,并释放_____的过程。 2.探究酵母菌细胞呼吸的方式。 (1)原理。 ①酵母菌的代谢类型和细胞呼吸方式。氧化分解能量新知一　探究酵母菌细胞呼吸的方式兼性厌氧型有氧呼吸酵母菌________ 和________ 无氧呼吸变浑浊蓝→绿→黄变成灰绿色重铬酸钾②细胞呼吸产物的检测。 (2)实验步骤。 ①配制酵母菌培养液。 ②检测CO2的产生,装置如图所示。 a.有氧条件下。 甲b.无氧条件下。 乙使用方法:B瓶应 一段时间后,再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶。③检测酒精的产生:自A、B瓶中各取2 mL酵母菌培养液的滤液分别注入编号为1、2的两支试管中→分别滴加0.5 mL溶有0.1 g 的浓硫酸溶液→振荡并观察溶液的颜色变化。 封口放置 重铬酸钾(3)实验现象。(4)实验结论。①酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。 3.细胞呼吸的类型:_________、_________。 没有出现灰绿色变浑浊慢有氧呼吸无氧呼吸 新知二 有氧呼吸 (1)写出图中序号代表的结构名称。 ① ,②____,③_____,④______。外膜嵴内膜基质 内膜的某些部位向线粒体的内腔折叠形成嵴,嵴使内膜的表面积大大增加 线粒体的内膜上和基质中提示:①内膜向内折叠形成嵴,使内膜表面积大大增加,增大了与有氧呼吸有关的酶的附着面积。②内膜和基质中含有大量与有氧呼吸有关的酶。 2.有氧呼吸的过程。 阅读教材中相关内容,从物质变化和能量转化两个角度,阐明有氧呼吸的过程。 (1)三个阶段的过程比较。(2)化学反应式C6H12O6+6H2O+6O2_____6CO2+12H2O+能量。 细胞质基质线粒体基质线粒体内膜葡萄糖→丙酮酸+[H]丙酮酸+H2O→CO2+[H][H]+O2→H2O 少量能量少量能量大量能量 3.有氧呼吸的概念。 阅读教材中相关内容,从物质变化和能量转化两个角度,阐明有氧呼吸的概念。 (1)条件:需要___和多种酶的参与。 (2)物质变化:______等有机物 _______和___。 (3)能量转化:有机物中稳定的化学能→热能+_____中活跃的化学能。 (4)与有机物在生物体外的燃烧相比,具有不同特点。 ①过程:______。 ②能量释放:经过一系列的化学反应_____释放,且有相当一部分储存在______中。氧葡萄糖 二氧化碳 水ATP温和逐步ATP 1.实验中是怎样控制有氧和无氧条件的? 提示:通过向A锥形瓶通入除去CO2的空气,提供有氧环境;B锥形瓶密封,不通入空气,提供无氧环境。 2.实验开始时,B锥形瓶就应连通盛有石灰水的锥形瓶吗?为什么? 提示:否。开始时,B锥形瓶中有少量O2存在,应先封口放置一段时间,这时酵母菌进行有氧呼吸,O2消耗尽后,再连通盛有石灰水的锥形瓶。防止瓶中O2的干扰,确保通入石灰水中的CO2来自酵母菌的无氧呼吸。 探究一 探究酵母菌细胞呼吸的方式 3.甲装置中NaOH溶液的作用是什么? 提示:除去通入A锥形瓶中空气中的CO2,排除空气中CO2对实验结果的影响。 4.如果该实验用溴麝香草酚蓝水溶液检验甲、乙两装置中的CO2,实验现象会是怎样的? 提示:甲装置中溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄所需时间短,乙装置所需时间长。 5.酸性重铬酸钾可以检测酒精的原理,在日常生活中有什么用处? 提示:可用于检测司机是否酒后驾车等。科学方法——对比实验 (1)概念:设置两个或两个以上的实验组,通过对结果的比较分析,来探究某种因素对实验对象的影响,这样的实验叫作对比实验。 (2)实例:在本节课的探究活动中,需要设置有氧和无氧两种条件,探究酵母菌在不同氧气条件下细胞呼吸的方式,这两个实验组的结果都是事先未知的,通过对比可以看出氧气条件对细胞呼吸的影响。【例1】某同学为了研究酵母菌呼吸作用的类型,制作了如下图所示的实验装置。甲、乙中各加等量的经煮沸后冷却的葡萄糖溶液,并加等量的酵母菌,乙内用液状石蜡隔绝空气。对该实验的分析,错误的是(　　)A.该实验不能以有无CO2的产生来判断酵母菌的呼吸作用类型B.将葡萄糖溶液煮沸可以防止杂菌污染,以免影响实验结果C.乙和甲比较,说明酵母菌在不同的条件下有不同的呼 吸作用类型D.乙为甲的空白对照实验,以排除无关因素对酵母菌呼吸作用的影响解析:由于酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都能产生CO2,所以该实验不能以有无CO2的产生来判断酵母菌的呼吸作用类型,A项正确;由于配制的葡萄糖溶液中可能有杂菌,所以将葡萄糖溶液煮沸可以防止杂菌污染,以免影响实验结果,B项正确;由于乙装置中用石蜡进行密封,形成无氧环境,所以乙和甲比较,说明酵母菌在不同的条件下有不同的呼吸作用类型,C项正确;乙和甲都是实验组,相互形成对照,自变量是有无氧气,D项错误。答案:D【例2】下图为“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的实验装置,有关叙述正确的是(　　)A.该实验需设置有氧和无氧两种条件的对比实验,其中乙组作为 对照组B.若取B瓶和D瓶中液体分别加入酸性重铬酸钾溶液,则D瓶内的 溶液会变黄C.若将澄清石灰水换成溴麝香草酚蓝水溶液,则可根据溶液变黄 的时间长短,来检测CO2的产生速率D.根据C瓶和E瓶中石灰水的混浊程度不能判断酵母菌的呼吸方 式答案:C 1.有氧呼吸的过程。 分析下面三个实验,探讨问题。 实验一:将酵母菌细胞破碎后进行离心处理,获得上清液和沉淀物两部分,与未经处理的酵母菌培养液分为三组,分别标记。然后向其中分别加入等量的氧气、葡萄糖、荧光素和荧光素酶,一段时间后,检测各试管内的变化情况。 1号试管:只含线粒体。 2号试管:只含细胞质基质。 3号试管:有线粒体和细胞质基质。 探究二 有氧呼吸 一段时间后,各试管内的变化情况如下。 1号试管:葡萄糖的量不变,没有荧光出现。 2号试管:葡萄糖的量减少,有丙酮酸(C3H4O3)生成,出现微弱荧光。 3号试管:葡萄糖的量减少,有CO2生成以及较强的荧光。 (1)葡萄糖能否被线粒体分解?　　。 (2)葡萄糖在　 中分解,生成丙酮酸,生成____ATP。 (3)丙酮酸在线粒体中分解产生CO2,生成　　　ATP。 不能细胞质基质少量少量 实验二:使用超声波将线粒体破碎,分离线粒体膜状结构和线粒体基质,加入等量的氧气、丙酮酸、荧光素和荧光素酶,一段时间后,检测各试管内的变化情况。 4号试管:只含线粒体膜状结构。 5号试管:只含线粒体基质。 6号试管:有线粒体膜状结构和线粒体基质。 一段时间后,各试管内的变化情况如下。 4号试管:丙酮酸的量不变,没有荧光出现。 5号试管:丙酮酸减少,产生CO2,出现微弱荧光。 6号试管:丙酮酸减少,产生CO2,出现较强的荧光。 (4)丙酮酸分解发生在　　　　　　中,并且产生CO2,释放　　ATP。 (5)丙酮酸被分解后,在　 　　　　　上继续发生反应,产生　　　　ATP。 实验三:关于[H]的研究有一个非常有趣的实验。 超声波震碎了线粒体之后,内膜自然卷成了颗粒朝外的小囊泡。这些小囊泡具有氧化[H]的功能。当用胰蛋白酶处理小颗粒后,这些小囊泡不再具有氧化[H]的功能。当把这些小颗粒装上去之后,小囊泡重新具有了氧化[H]的功能。这些小颗粒后被证实是线粒体内膜上的酶。 (6)通过以上事实可以确定在线粒体内膜上发生了什么样的反应? 提示:在线粒体内膜上氧气与[H]发生了反应。线粒体膜状结构 线粒体基质 少量大量 2.有氧呼吸中元素的追踪。 (1)有氧呼吸的装置如图,若用同位素18O对C6H12O6进行标记,则同位素18O最终出现在　　中。 (2)若给图中的酵母菌提供18O2,则酵母菌细胞内最先出现的化合物是　　　　,然后是　　　　。 CO2H218OC18O2生命观念——结构与功能观 (1)蛋白质是生命活动的主要承担者,因此生命活动越复杂,膜蛋白含量越高。线粒体内膜、外膜都能控制物质进出,线粒体内膜还是有氧呼吸第三阶段的场所,推测线粒体内膜上的蛋白质含量高。 (2)线粒体是有氧呼吸的主要场所,是细胞能量的主要来源,推测需能多的细胞中线粒体多。心肌细胞不断收缩、舒张,需要的能量多,因此线粒体数量多。【例3】(2022·广东汕头)线粒体是细胞的“动力车间”,细胞生命活动所需的能量大约95%来自线粒体。下图是线粒体的结构模式图,下列相关描述正确的是 (　　)A.①上的蛋白质种类和数量比②多B.葡萄糖在该细胞器中氧化分解为无机物,释放大量能量C.③为线粒体基质,是[H]与O2反应生成H2O的场所D.心脏功能的维持需要消耗大量能量,因此心肌细胞中含有较多的线 粒体解析:线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所,含有大量呼吸酶,因此②上含有的蛋白质种类和数量比①高,A项错误;葡萄糖在细胞质基质中分解为丙酮酸才能进入线粒体,B项错误;③为线粒体基质,是丙酮酸与水反应生成CO2的场所,C项错误;线粒体是细胞的“动力工厂”,心脏功能的维持需要消耗大量能量,因此心肌细胞中含有较多的线粒体,D项正确。答案:D【例4】用18O标记的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的18O的转移途径,可检测到的顺序是(　　)A.葡萄糖→丙酮酸→CO2　 B.葡萄糖→丙酮酸→O2C.葡萄糖→O2→H2O　　 D.葡萄糖→丙酮酸→H2O解析:根据有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和[H],可知葡萄糖中的18O到了丙酮酸中;再根据第二阶段是丙酮酸和H2O反应生成CO2和[H],可知丙酮酸中的18O到了CO2中。答案:A【方法规律】有氧呼吸过程中氢元素和氧元素的来源和去路(1)氢元素:葡萄糖、H2O(反应物)→[H]→H2O(2)氧元素课堂建构