5.3 细胞呼吸的原理和应用讲义2023-2024学年高一上学期生物人教版必修1

5.3 细胞呼吸的原理和应用 1 细胞呼吸的实质 呼吸作用的实质是细胞内的有机物氧化分解，并释放能量，因此也叫细胞呼吸。 特别提醒： ①呼吸、呼吸运动和呼吸作用的作用不同：呼吸指机体与外界环境之间气体交换的过程；呼吸运动是呼吸肌收缩舒张引起胸廓节律性扩张与缩小的过程，是为肺与外界进行气体交换提供原动力的过程；呼吸作用是细胞内经过一系列的氧化分解，释放出能量的过程。 ②呼吸、呼吸运动和呼吸作用的过程不同：呼吸的作用是吸入氧气呼出二氧化碳（物理过程）；呼吸运动是改善呼吸功能，促进血液循环，减轻心脏负担的一种运动；呼吸作用是在细胞内将有机物氧化分解并产生能量的化学过程。 2 探究酵母菌细胞的呼吸方式 1）酵母菌是一类以出芽生殖来进行无性繁殖（恶劣环境可有性生殖）的单细胞真菌的通称。主要分布在含糖质较高的偏酸性环境，如各种水果的表皮、发酵的果汁、蔬菜、花蜜、植物叶面、菜园果园土壤和酒曲中。 2）酵母菌在有氧和无氧的环境中都能生长，即酵母菌是兼性厌氧菌，在有氧的情况下，它把糖分解成二氧化碳和水，在有氧存在时，酵母菌生长较快。在缺氧的情况下，酵母菌把糖分解成酒精和二氧化碳。应用：酿酒：早期通氧，利于繁殖，后期密闭，利于产生酒精。 3）酵母菌具有真正细胞核，由多孔核膜包裹。在相差显微镜可观察到细胞核，对固定的酵母细胞进行染色，还可观察到核内的染色体(其数目因种而不同)。酵母菌具有液泡，液泡的功能可能是起着营养物和水解酶类的贮藏库的作用，同时还有调节渗透压的功能。 特别提醒：酵母菌线粒体在有氧条件下，外形呈杆状或球状，内膜经折叠后形成嵴，其上富含参与电子传递和氧化磷酸化的酶，能进行有氧呼吸；在缺氧条件下只能形成无嵴的简单线粒体，不能进行有氧呼吸。 4） CO2检测：CO2可使澄清的石灰水变混浊，混浊程度→二氧化碳多少 也可使溴麝香草酚蓝溶液的颜色由蓝变绿再变黄。（因为二氧化碳溶于水弱酸性，如果碱性则蓝色） 或者：二氧化碳与水反应生成酸性物质使紫色石蕊溶液变红，加热后，石蕊又由红色变回紫色。 酒精检测：橙色的重铬酸钾溶液，在酸性（浓硫酸）条件下与酒精发生化学反应，变成灰绿色。（由于葡萄糖也与重铬酸钾发生颜色反应，所以，应将酵母菌培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖） 5）自变量：有无氧气 因变量：二氧化碳的多少，酒精的有无。 无关变量：温度，浓度，时间 6）实验步骤 ①酵母菌培养液配制：取20g新鲜的食用酵母菌，分成两等份，分别放入容量为500mL的锥形瓶A和锥形瓶B中。 分别向瓶中注入240 mL质量分数为5%的葡萄糖溶液。（煮沸冷却：杀菌，排出溶解的氧气，防止温度过高酵母菌死亡） ②安装实验装置： 第一个：用来探究酵母菌的有氧呼吸，第二个：用来探究酵母菌的无氧呼吸。 气泵的作用是给A锥形瓶提供氧气，氢氧化钠的作用是吸收通入空气中的二氧化碳，澄清石灰水的作用是吸收A锥形瓶产生的二氧化碳或吸收B锥形瓶产生的二氧化碳。 ③.实验现象：甲乙两装置中澄清石灰水都变混浊，且甲装置中混浊程度高。取A锥形瓶酵母菌培养液的滤液2mL加入1号试管，取B锥形瓶酵母菌培养液的滤液2mL加入2号试管，向两只试管分别滴加0.5mL溶有0.1g的重铬酸钾的浓硫酸溶液并轻轻振荡，1号试管不变色，2号试管变灰绿色。（取滤液鉴定：酵母菌培养液本身具有颜色且不透明，对颜色反应有干扰。） 实验结论：酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸；在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生少量的二氧化碳和酒精。 注意： 该实验中有氧和无氧条件均是实验探究的内容，两组实验均为实验组，二者相互对照。实验不另设对照组，这样的实验称为对比实验。（设置2个或2个以上实验组，通过结果比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响，也叫相互对照实验。） 1. 空气在进入A锥形瓶前要先通过10%的NaOH溶液，再进入酵母菌培养液中。其目的适合用10%的NaOH溶液吸收空气中的CO2，以保证用于检测产物的锥形瓶中澄清石灰水变浑浊是由酵母菌有氧呼吸产生的CO2导致的。 且间歇性通空气，使氢氧化钠充分吸收二氧化碳。 2. 在A锥形瓶和NaOH溶液中可放置石灰水检测空气中二氧化碳是否被吸收。 3. 澄清石灰水混浊后又澄清：二氧化碳过量与石灰水生成碳酸氢钙。 4.用于探究无氧呼吸的装置，之所以要将锥形瓶B的培养液封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，目的是让酵母菌将锥形瓶中的氧气消耗完毕后再进行检测，以确保通入澄清石灰水中的CO2是由无氧呼吸产生的。 3 细胞呼吸的方式 细胞呼吸根据是否消耗氧气，可分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。，指有机物在细胞内经过一系列氧化分解生成二氧化碳或其他产物，释放能量并生成ATP的过程。（氧化分解≠水解）