第3節(jié)細(xì)胞呼吸的原理和應(yīng)用【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式;2.概述有氧呼吸三個階段的變化及特點(diǎn),概括有氧呼吸的概念;3.概述無氧呼吸的過程,并比較有氧呼吸和無氧呼吸的異同;4.應(yīng)用細(xì)胞呼吸的原理來解決問題。第1課時細(xì)胞呼吸的方式與有氧呼吸聚焦·學(xué)案一探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式(實(shí)驗)[基本知能]1.實(shí)驗原理2.探究過程微點(diǎn)撥:因為葡萄糖也能與酸性重鉻酸鉀反應(yīng)發(fā)生顏色變化,因此,應(yīng)將酵母菌的培養(yǎng)時間適當(dāng)延長以耗盡溶液中的葡萄糖。3.實(shí)驗結(jié)論(1)在有氧條件下,酵母菌通過細(xì)胞呼吸產(chǎn)生大量的。

(2)在無氧條件下,酵母菌通過細(xì)胞呼吸產(chǎn)生,還產(chǎn)生少量的。

[探究問題]某興趣小組想探究酵母菌是否在有氧、無氧條件下均能產(chǎn)生CO2?，F(xiàn)提供若干套(每套均有數(shù)個)實(shí)驗裝置,如下圖A~D所示。(1)請根據(jù)實(shí)驗?zāi)康倪x擇裝置序號,并按照實(shí)驗的組裝要求排序(裝置可重復(fù)使用),有氧條件下的裝置序號:;無氧條件下的裝置序號:。

(2)裝置C的作用是,排除其對實(shí)驗結(jié)果的干擾;裝置B中澄清的石灰水還可用代替。

(3)若要檢測無氧呼吸時是否有酒精生成,應(yīng)用酸性重鉻酸鉀溶液,現(xiàn)象是溶液顏色變?yōu)?葡萄糖也能與酸性重鉻酸鉀溶液發(fā)生顏色反應(yīng),在檢測酒精時,避免葡萄糖對顏色反應(yīng)產(chǎn)生干擾的方法是。

[釋解重難]1.探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式實(shí)驗的條件控制(如圖)(1)有氧條件:裝置甲連通橡皮球(或氣泵),讓空氣間歇性地依次通過三個錐形瓶,既保證O2的充分供應(yīng),又使空氣先經(jīng)過盛有NaOH溶液的錐形瓶,除去空氣中的CO2,保證第三個錐形瓶的澄清石灰水變渾濁是酵母菌有氧呼吸產(chǎn)生的CO2所致。(2)無氧條件:裝置乙中B瓶應(yīng)封口放置一段時間后,待酵母菌將B瓶中的O2消耗完,再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶,確保是無氧呼吸產(chǎn)生的CO2使澄清的石灰水變渾濁。2.對照實(shí)驗和對比實(shí)驗(1)對照實(shí)驗的類型空白對照不給對照組以任何處理因素自身對照對照組和實(shí)驗組都在同一研究對象上進(jìn)行相互對照不單獨(dú)設(shè)對照組,而是幾個實(shí)驗組相互對比條件對照給對象施以某種實(shí)驗處理,但這種處理不是實(shí)驗假設(shè)所給定的實(shí)驗變量意義(2)對比實(shí)驗設(shè)置兩個或兩個以上的實(shí)驗組,通過對結(jié)果的比較分析,來探究某種因素對實(shí)驗對象的影響,這樣的實(shí)驗稱為對比實(shí)驗。對比實(shí)驗結(jié)果事先一般均未知。對比實(shí)驗不設(shè)對照組,均為實(shí)驗組(或互為實(shí)驗組和對照組),是對照實(shí)驗的一種特殊形式,即相當(dāng)于“相互對照實(shí)驗”。如探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式的實(shí)驗中,有氧組和無氧組是對比實(shí)驗。

[遷移訓(xùn)練]1.某研究小組模擬了教材中“探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式”的實(shí)驗,下列相關(guān)敘述正確的是()A.本實(shí)驗設(shè)計了有氧和無氧兩種條件,但不屬于對照實(shí)驗B.實(shí)驗時,需要用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的NaOH溶液除去空氣中的CO2C.酸性重鉻酸鉀溶液可用于檢測酵母菌細(xì)胞呼吸是否產(chǎn)生了CO2D.可通過觀察溴麝香草酚藍(lán)溶液是否變黃來判斷酵母菌的呼吸方式2.下列是“探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式”實(shí)驗中產(chǎn)物的檢測試劑及實(shí)驗現(xiàn)象,對應(yīng)錯誤的是()組別產(chǎn)物檢測試劑實(shí)驗現(xiàn)象ACO2澄清的石灰水變渾濁BCO2溴麝香草酚藍(lán)溶液藍(lán)→綠→黃C酒精溴麝香草酚藍(lán)溶液藍(lán)→綠→黃D酒精酸性的重鉻酸鉀溶液橙色→灰綠色3.(2025·桂林檢測)為了探究酵母菌在不同條件下的呼吸產(chǎn)物,設(shè)計如圖兩套裝置,圖中注射器的作用是便于抽取樣液用于檢測,過氧化氫在二氧化錳催化下會產(chǎn)生氧氣。下列有關(guān)該實(shí)驗的說法,正確的是()A.圖1為對照組,圖2為實(shí)驗組B.A瓶應(yīng)先封口放置一段時間,再連通試管BC.試管B、E中可加適量溶有重鉻酸鉀的濃硫酸溶液用于檢測是否產(chǎn)生酒精D.抽取A、D瓶中的樣液加入適量溴麝香草酚藍(lán)溶液可用于檢測是否產(chǎn)生CO2聚焦·學(xué)案二有氧呼吸[學(xué)案設(shè)計](一)圖解有氧呼吸的主要場所——線粒體(1)寫出序號代表的結(jié)構(gòu)名稱。①;

②形成的嵴;③。

(2)與有氧呼吸有關(guān)的酶分布在(填序號)。

(3)該細(xì)胞器是進(jìn)行的主要場所。

(二)全面理解有氧呼吸的過程及物質(zhì)和能量變化1.有氧呼吸的過程2.有氧呼吸中的物質(zhì)變化(1)有氧呼吸的反應(yīng)式及各元素的去向有氧呼吸過程中,H2O參與第二階段反應(yīng),在第三階段產(chǎn)生;[H]在第一、二階段產(chǎn)生,參與第三階段的反應(yīng);O2只參與階段反應(yīng),CO2是在第二階段產(chǎn)生的。

(2)有氧呼吸中[H]和ATP的來源和去路物質(zhì)來源去路[H]C6H12O6和H2O與結(jié)合生成水

ATP三個階段都產(chǎn)生用于細(xì)胞中絕大多數(shù)需要能量的生命活動3.能量轉(zhuǎn)化4.有氧呼吸的概念指細(xì)胞在的參與下,通過多種酶的催化作用,把葡萄糖等有機(jī)物徹底氧化分解,產(chǎn)生,釋放能量,生成大量的過程。

5.與有氧呼吸相關(guān)的四個易錯點(diǎn)(1)認(rèn)為葡萄糖進(jìn)入線粒體內(nèi)被徹底氧化分解是錯誤的——葡萄糖需在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中先分解為丙酮酸,丙酮酸再進(jìn)入線粒體分解。(2)化學(xué)反應(yīng)式中能量不可寫成ATP——有氧呼吸產(chǎn)生的能量大部分以熱能的形式散失,少量轉(zhuǎn)移到ATP中。(3)真核細(xì)胞的有氧呼吸必須有線粒體參與——沒有線粒體的真核細(xì)胞只能進(jìn)行無氧呼吸(如哺乳動物成熟紅細(xì)胞等)。(4)許多原核細(xì)胞無線粒體但也能進(jìn)行有氧呼吸——許多原核生物無線粒體,但細(xì)胞中含有與有氧呼吸相關(guān)的酶,也能進(jìn)行有氧呼吸(如藍(lán)細(xì)菌、醋酸菌等)。|情|境|思|考|探|究|分析實(shí)驗一、二、三,回答問題。實(shí)驗一:將酵母菌細(xì)胞破碎后進(jìn)行離心處理,獲得上清液(細(xì)胞質(zhì)基質(zhì))和沉淀物(線粒體)兩部分,與未離心處理過的酵母菌培養(yǎng)液分別放入3支試管內(nèi),往3支試管內(nèi)分別加入等量的氧氣、葡萄糖、熒光素和熒光素酶,一段時間后,檢測各試管內(nèi)的變化情況。組別自變量實(shí)驗結(jié)果1號線粒體葡萄糖的量不變,沒有熒光2號細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)葡萄糖的量減少,有丙酮酸生成,微弱熒光出現(xiàn)3號線粒體和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)葡萄糖的量減少,有CO2生成以及較強(qiáng)熒光出現(xiàn)實(shí)驗二:使用超聲波將線粒體破碎,分離線粒體膜狀結(jié)構(gòu)和線粒體基質(zhì),加入等量的氧氣、丙酮酸、熒光素和熒光素酶,一段時間后,檢測各試管變化情況。組別自變量實(shí)驗結(jié)果4號只含線粒體膜狀結(jié)構(gòu)丙酮酸的量不變,沒有熒光出現(xiàn)5號只含線粒體基質(zhì)丙酮酸減少,產(chǎn)生CO2,微弱熒光出現(xiàn)6號有線粒體膜狀結(jié)構(gòu)和基質(zhì)丙酮酸減少,產(chǎn)生CO2,較強(qiáng)的熒光出現(xiàn)實(shí)驗三:超聲波震碎了線粒體之后,內(nèi)膜自然卷成了顆粒朝外的小囊泡,這些小囊泡具有氧化[H]的功能。當(dāng)用胰蛋白酶處理后,這些小囊泡不再具有氧化[H]的功能。當(dāng)把這些小顆粒裝上去之后,小囊泡重新具有了氧化[H]的功能。這些小顆粒后被證實(shí)是一系列線粒體內(nèi)膜上的酶。(1)實(shí)驗一中的熒光素和熒光素酶的作用是什么?(2)分析實(shí)驗一的結(jié)果,物質(zhì)發(fā)生了什么變化,這些變化發(fā)生在哪個位置?能量又有怎樣的變化?(3)分析實(shí)驗二的結(jié)果,丙酮酸是在線粒體的什么部位被分解的?(4)你從實(shí)驗二的結(jié)果能得到什么推論?(5)通過實(shí)驗三,可以確定在線粒體內(nèi)膜上發(fā)生了什么樣的反應(yīng)?[遷移訓(xùn)練]1.概念理解判斷(1)有氧呼吸全部在線粒體中進(jìn)行。()(2)有氧呼吸的三個階段均可產(chǎn)生ATP,但第三階段產(chǎn)生的最多。()(3)氧氣作為反應(yīng)物參與有氧呼吸的第二、三階段。()(4)有氧呼吸的第三階段既消耗水又產(chǎn)生水。()2.如圖為細(xì)胞代謝的部分過程示意圖,下列敘述錯誤的是()A.①過程發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中B.葡萄糖大部分能量在②過程中釋放C.②過程發(fā)生在線粒體基質(zhì)中D.③過程中[H]來自葡萄糖和水3.提取鼠肝細(xì)胞的線粒體作為實(shí)驗材料,向盛有線粒體的試管中注入丙酮酸時,測得氧的消耗量較大;當(dāng)注入葡萄糖時,測得氧的消耗量較小,同時注入細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和葡萄糖時,氧消耗量又較大。下列敘述與實(shí)驗結(jié)果不符合的是()A.有氧呼吸中,線粒體內(nèi)進(jìn)行的是第二、三階段B.在線粒體內(nèi)能分解丙酮酸,不能分解葡萄糖C.葡萄糖只能在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)被分解成丙酮酸D.水是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中生成的4.(教材P93“圖59”發(fā)掘訓(xùn)練)觀察有氧呼吸過程示意圖,回答下列問題:(1)寫出圖中①②③代表的有氧呼吸的對應(yīng)階段。①;②;③。

(2)寫出a、b、c、d代表的物質(zhì)。a.;b.;c.;d.。

(3)三個階段均釋放出能量,釋放能量最多的階段是(填圖中序號)。

(4)寫出圖中①②③階段所發(fā)生的場所。①;②;③。

一、建構(gòu)概念體系二、融通科學(xué)思維1.在真核生物中,葡萄糖必須分解成丙酮酸后才能進(jìn)入線粒體進(jìn)行有氧呼吸的第二、三階段的原因可能是。

2.在探究酵母菌無氧呼吸的裝置中,酵母菌培養(yǎng)瓶裝好后,要過一段時間再連接裝有澄清石灰水的錐形瓶,其原因是什么?三、綜合檢測反饋1.下圖為探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式的部分裝置,下列敘述錯誤的是()A.裝置④①②可用于探究酵母菌通過有氧呼吸產(chǎn)生CO2B.裝置④中NaOH溶液的作用是排除空氣中CO2對實(shí)驗結(jié)果的干擾C.可根據(jù)裝置②中溶液的渾濁程度判斷不同條件下酵母菌CO2產(chǎn)生量的差異D.向裝置③中滴加重鉻酸鉀溶液可檢測酵母菌無氧呼吸產(chǎn)生酒精的情況2.(2025·綿陽檢測)如圖表示真核細(xì)胞有氧呼吸的過程,①~③代表場所,甲、乙代表物質(zhì)。下列敘述正確的是()A.甲、乙分別代表丙酮酸、[H] B.①和②所含酶的種類相同C.②和③都能產(chǎn)生大量ATP D.①和②都具有雙層生物膜3．許多植物可合成氰化物，氰化物能抑制線粒體內(nèi)膜上的細(xì)胞色素氧化酶(圖中Ⅳ)的活性，而對同在該膜上的交替氧化酶(AOX)的活性無影響?？骨韬粑改承┲参锏慕M織或器官在氰化物存在的情況下仍能進(jìn)行的呼吸。參與抗氰呼吸的末端氧化酶為交替氧化酶。結(jié)合圖示，下列敘述錯誤的是()A．由F0和F1組成的ATP合成酶也是運(yùn)輸H＋的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白B．正常呼吸和抗氰呼吸時，線粒體內(nèi)膜上均有ATP的生成C．線粒體內(nèi)膜轉(zhuǎn)運(yùn)的H＋是有氧呼吸第三階段由水分解產(chǎn)生的D．一些植物在開花期通過生熱吸引昆蟲可能與抗氰呼吸有關(guān)4.圖甲表示酵母菌細(xì)胞呼吸過程圖解,其中①~④表示生理過程,字母X、Y表示物質(zhì)。圖乙裝置表示研究溫度與酵母菌無氧呼吸的關(guān)系?；卮鹣铝袉栴}:(1)圖乙中產(chǎn)生的氣體是,對應(yīng)圖甲中的(填字母)。

(2)2,4二硝基苯酚(DNP)能抑制圖甲過程③中ATP的合成,但對該氧化過程沒有影響。據(jù)此推測DNP主要在酵母菌細(xì)胞的發(fā)揮作用,導(dǎo)致過程③所釋放的能量都以形式耗散。

(3)圖乙中將葡萄糖溶液煮沸的主要目的是。

(4)充分反應(yīng)后,取圖乙中的反應(yīng)液,加入橙色的酸性重鉻酸鉀溶液后變成灰綠色,則可證明酵母菌無氧呼吸可產(chǎn)生。為防止氣壓等物理因素所引起的實(shí)驗誤差,應(yīng)如何設(shè)置對照?。

課下請完成課時跟蹤檢測(十七)第3節(jié)細(xì)胞呼吸的原理和應(yīng)用第1課時細(xì)胞呼吸的方式與有氧呼吸聚焦·學(xué)案一[基本知能]1.兼性厭氧渾濁由藍(lán)變綠再變黃酸灰綠2.酵母菌培養(yǎng)液濃硫酸大且快灰綠色3.(1)二氧化碳和水(2)酒精二氧化碳[探究問題](1)C→A→B(或C→B→A→B)D→B(2)吸收空氣中的CO2溴麝香草酚藍(lán)溶液(3)灰綠色將酵母菌的培養(yǎng)時間適當(dāng)延長以耗盡溶液中的葡萄糖[遷移訓(xùn)練]1.選B本實(shí)驗設(shè)計了有氧和無氧兩種條件,探究有氧、無氧對酵母菌細(xì)胞呼吸方式的影響,兩個實(shí)驗組的實(shí)驗結(jié)果未知,屬于對比實(shí)驗,也叫相互對照實(shí)驗,是對照實(shí)驗的一種特殊形式,A錯誤;實(shí)驗時,為防止空氣中的CO2干擾實(shí)驗結(jié)果,需要用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的NaOH溶液除去空氣中的CO2,B正確;酸性重鉻酸鉀溶液能與酒精發(fā)生化學(xué)反應(yīng),由橙色變成灰綠色,可用于檢測酵母菌細(xì)胞呼吸是否產(chǎn)生了酒精,C錯誤;酵母菌的有氧呼吸和無氧呼吸均能產(chǎn)生CO2,通過觀察溴麝香草酚藍(lán)溶液是否變黃不能判斷酵母菌的呼吸方式,D錯誤。2.選C酵母菌的呼吸產(chǎn)物CO2可以使澄清的石灰水變渾濁,也可以和溴麝香草酚藍(lán)溶液反應(yīng),顏色變化是由藍(lán)變綠再變黃,A、B正確;檢測酒精的試劑是酸性的重鉻酸鉀溶液,顏色變化是由橙色變?yōu)榛揖G色,C錯誤,D正確。3.選B此實(shí)驗為對比實(shí)驗,不單獨(dú)設(shè)置對照組,兩組都是實(shí)驗組,相互對照,A錯誤。A瓶應(yīng)先封口放置一段時間,消耗掉氧氣后,再連通試管B,保證通往試管B的二氧化碳都是無氧呼吸的產(chǎn)物,B正確。試管B、E中的液體應(yīng)是澄清的石灰水或溴麝香草酚藍(lán)溶液,用于檢驗酵母菌呼吸作用是否產(chǎn)生二氧化碳;抽取A、D瓶中的樣液加入適量溶有重鉻酸鉀的濃硫酸溶液可用于檢測是否產(chǎn)生酒精,C、D錯誤。聚焦·學(xué)案二[學(xué)案設(shè)計](一)(1)線粒體外膜線粒體內(nèi)膜線粒體基質(zhì)(2)②③(3)有氧呼吸(二)1.細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)線粒體基質(zhì)丙酮酸+H2OCO2+[H]少量線粒體內(nèi)膜大量2.(1)第三(2)O23.ATP3.ATP熱能4.氧二氧化碳和水ATP[情境思考探究](1)提示:熒光素和熒光素酶的作用是檢測ATP含量的多少。(2)提示:葡萄糖在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中被分解成了丙酮酸,并且有少量ATP生成;在線粒體內(nèi)丙酮酸被分解產(chǎn)生了CO2,并且有大量ATP生成。(3)提示:在線粒體基質(zhì)中丙酮酸被分解。(4)提示:推論1為丙酮酸分解發(fā)生在線粒體基質(zhì)中,并且產(chǎn)生CO2,釋放少量能量;推論2為線粒體基質(zhì)分解丙酮酸后,在線粒體膜狀結(jié)構(gòu)上繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)合成較多的ATP。(5)提示:在線粒體內(nèi)膜上發(fā)生了[H]的氧化,即[H]和O2發(fā)生反應(yīng)。[遷移訓(xùn)練]1.(1)×(2)√(3)×(4)×2.選B①過程為有氧呼吸第一階段,發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中,A正確;葡萄糖大部分能量在③過程(有氧呼吸第三階段)中釋放,B錯誤;②過程為有氧呼吸的第二階段,發(fā)生在線粒體基質(zhì)中,C正確;③過程中[H]來自有氧呼吸的第一和第二階段,第一階段的原料為葡萄糖,第二階段的原料為丙酮酸(由葡萄糖轉(zhuǎn)化而來)和水,故③過程中[H]來自葡萄糖和水,D正確。3.選D有氧呼吸中,線粒體內(nèi)進(jìn)行的是第二、三階段,A正確。由題干信息“向盛有線粒體的試管中注入丙酮酸時,測得氧的消耗量較大;當(dāng)注入葡萄糖時,測得氧的消耗量較小,同時注入細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和葡萄糖時,氧消耗量又較大”可知,葡萄糖只能在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)被分解成丙酮酸,且線粒體內(nèi)能分解丙酮酸,不能分解葡萄糖,B、C正確。水在線粒體內(nèi)膜生成,D錯誤。4.(1)第一階段第二階段第三階段(2)丙酮酸[H]CO2O2(3)③(4)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)線粒體基質(zhì)線粒體內(nèi)膜隨堂小結(jié)二、融通科學(xué)思維1.線粒體膜上不含運(yùn)輸葡萄糖的載體蛋白,葡萄糖不能進(jìn)入線粒體(或線粒體內(nèi)沒有催化葡萄糖分解的酶)2.提示:酵母菌培養(yǎng)瓶裝好后,瓶內(nèi)的空氣中有O2,酵母菌開始時進(jìn)行有氧呼吸,也產(chǎn)生CO2。所以,要過一段時間,等瓶中的O2消耗完以后,再將產(chǎn)生的氣體通入澄清的石灰水,保證通入澄清石灰水中的CO2是無氧呼吸產(chǎn)生的。三、綜合檢測反饋1.選D探究酵母菌通過有氧呼吸產(chǎn)生CO2時,設(shè)置NaOH溶液的作用是吸收空氣中的CO2,以排除其對實(shí)驗結(jié)果的干擾,如果澄清石灰水變渾濁,說明酵母菌有氧呼吸能夠產(chǎn)生CO2,故裝置④①②可用于探究酵母菌通過有氧呼吸產(chǎn)生CO2,A、B正確;由于營養(yǎng)物質(zhì)相同時有氧呼吸釋放的CO2量比無氧呼吸釋放的CO2量多,所以探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式時,可根據(jù)石灰水的渾濁程度判斷CO2產(chǎn)生量的差異,C正確;要檢測裝置③中是否有酒精產(chǎn)生,反應(yīng)結(jié)束后從裝置③取出少量液體加入試管中,并滴加酸性的重鉻酸鉀溶液進(jìn)行檢測,D錯誤。2.選A結(jié)合題意并分析題圖可知,①表示有氧呼吸第一階段的場所,即細(xì)胞質(zhì)基質(zhì);②表示有氧呼吸第二階段的場所,即線粒體基質(zhì);③表示有氧呼吸第三階段的場所,即線粒體內(nèi)膜。甲、乙分別代表丙酮酸、[H],A正確;在①②內(nèi)進(jìn)行的反應(yīng)不同,因此所含酶的種類不同,B錯誤;③內(nèi)進(jìn)行的是有氧呼吸