内容正文:
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 细胞呼吸的方式和有氧呼吸
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第5章 细胞的能量供应和利用
生物学•必修1 分子与细胞(配RJ版)
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第5章 细胞的能量供应和利用
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目
录
课前新知导学
01
02
CONTENTS
04
课堂互动探究
知能达标训练
03
随堂巩固演练
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第5章 细胞的能量供应和利用
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课前新知导学
01
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二氧化碳
有机物
O2
彻底氧化分解
有氧呼吸和无氧呼吸
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有氧和无氧
兼性厌氧菌
浑浊
溴麝香草酚蓝
黄
重铬酸钾
灰绿色
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有氧和无氧
CO2和H2O
酒精
CO2
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线粒体外膜
嵴
线粒体内膜
线粒体基质
②③④
细胞质基质
葡萄糖
丙酮酸、H2O
H2O、ATP
少量能量
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多种酶
彻底氧化分解
CO2和H2O
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×
√
√
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课堂互动探究
02
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有氧
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
无氧
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CO2产生的多少
溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄的时间长短
是否有酒精产生
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,使溶液变成灰绿色。可通过观察溶液颜色是否变化来确定
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第一、二
第三
第三
第二
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随堂巩固演练
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知能达标训练
04
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第5章 细胞的能量供应和利用
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学习目标
1.通过探究酵母菌细胞呼吸方式的实验,学会探究实验的设计思路。(科学探究)
2.结合线粒体的结构模型,构建有氧呼吸过程的模式图。(科学思维)
3.通过有氧呼吸过程的学习,简述三个阶段的物质和能量变化,并总结有氧呼吸的概念。(生命观念)
一、细胞呼吸
1.概念
(1)物质变化:有机物在细胞内经过一系列的氧化分解,生成__________或其他产物。
(2)能量变化:________中稳定的化学能转化为ATP中活跃的化学能。
2.两种类型
(1)分类依据:有无_____的参与,有机物是否_______________。
(2)类型:_______________________。
二、探究酵母菌细胞呼吸的方式
1.酵母菌细胞呼吸的方式:酵母菌在_____________条件下都能生存,属于_____________。
2.呼吸产物的检测
检测产物
试剂
现象
CO2
澄清的石灰水
石灰水变_____
_______________溶液
由蓝变绿再变___
酒精
酸性条件下的__________溶液
橙色变成________
3.实验结论
(1)酵母菌在_____________条件下都能进行细胞呼吸。
(2)产物:有氧条件下产生大量的_____________;无氧条件下产生_____,还产生少量的_____。
三、有氧呼吸
1.有氧呼吸的主要场所——线粒体
(1)写出图中序号代表的结构名称:
①_____________;②___;③_____________;④_____________。
(2)与有氧呼吸有关的酶分布在:________(填图中序号)。
2.有氧呼吸的过程
阶段
第一
第二
第三
场所
_____________
线粒体基质
线粒体内膜
反应物
________
__________________
O2、[H]
生成物
丙酮酸、[H]、ATP
CO2、[H]、ATP
__________________
能量
少量能量
__________
大量能量
3.有氧呼吸化学反应式
__________________________________________________
4.有氧呼吸的概念:细胞在氧的参与下,通过________的催化作用,把葡萄糖等有机物_______________,产生_____________,释放能量,生成大量ATP的过程。
C6H12O6+6O2+6H2Oeq \o(――→,\s\up17(酶),\s\do5( ))6CO2+12H2O+能量
有氧运动如慢跑、游泳等被学者称为保护大脑的清道夫。结合所学知识判断:
(1)有氧呼吸的场所是线粒体。( )
(2)有氧呼吸过程中,氧气参与了第三阶段的反应,其场所为线粒体内膜。( )
(3)有氧运动能保证大脑有足量的氧气供应。( )
探究点一 探究酵母菌细胞呼吸的方式
图甲、图乙是探究酵母菌细胞呼吸方式实验的装置图,回答下列问题。
(1)装置甲可以探究酵母菌的_____呼吸,甲装置中,NaOH溶液的作用是____________________________________________________________________。装置乙可以探究酵母菌的_____呼吸。
(2)设计实验
①该实验的自变量是什么?如何设置自变量?
提示:自变量是有无氧气。有氧条件:用橡皮球(或气泵)充气;无氧条件:装有酵母菌培养液的锥形瓶密封放置一段时间。
②该实验的因变量是什么?如何检测因变量?请完善下表。
因变量
检测方法
_______________
澄清石灰水变浑浊的程度
__________________________________________________
_______________
__________________________________________________ __________________________________________________ _________
(3)该实验的无关变量有哪些?如何控制无关变量?
提示:无关变量有温度、葡萄糖溶液的浓度、酵母菌活性等;无关变量应保持相同且适宜。
(4)该实验有没有对照组?如果有,请说明。
提示:该实验中有氧条件和无氧条件均为实验组,相互对照。
1.实验设计思路
(1)对比实验(相互对照实验):两个实验组,分别为有氧条件和无氧条件。
(2)分析结果,得出结论
2.实验操作的提醒及目的
实验操作提醒
操作目的
配制培养液时,将葡萄糖溶液先煮沸再冷却后加入锥形瓶
①煮沸:为了除去其他杂菌,防止其他杂菌的干扰
②冷却后再加入:防止高温将酵母菌杀死
通入NaOH溶液再通入酵母菌培养液中
排除空气中CO2对实验结果的干扰
酵母菌培养液封口放置一段时间
让酵母菌将瓶中的O2消耗完,确保其在实验过程中只进行无氧呼吸
1.关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的实验,下列说法正确的是( )
A.实验要在黑暗条件下进行,防止产生氧气对呼吸作用产生影响
B.因酵母菌是异养兼性厌氧菌,所以才能成功完成两个对比实验
C.为了使酵母菌有充足的氧气,需要向酵母菌培养液中直接通入空气
D.如果产生的气体使澄清石灰水变浑浊,则酵母菌只进行有氧呼吸
解析 酵母菌细胞不进行光合作用产生O2,故该实验无须在黑暗条件下进行,A错误;因酵母菌是异养兼性厌氧菌,既可以进行有氧呼吸,也可以进行无氧呼吸,所以才能成功完成两个对比实验,B正确;在有氧呼吸的装置中,应先将空气通入NaOH溶液中,除去空气中的CO2,避免对实验结果的干扰,C错误;无论是有氧呼吸,还是无氧呼吸,酵母菌都能产生二氧化碳,二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊,D错误。
答案 B
2.甲、乙两图为探究酵母菌呼吸方式的实验装置图,下列有关该实验叙述错误的是( )
A.该实验中,甲组为对照组,乙组为实验组
B.D瓶应封口放置一段时间后再连通E瓶
C.装置甲中A瓶是为了除去空气中的二氧化碳
D.实验中的葡萄糖溶液应煮沸后冷却到室温使用
解析 该实验为对比实验,甲组和乙组互为对照组和实验组,A错误;D瓶应封口放置一段时间,消耗瓶中氧气后再连通E瓶,检测无氧呼吸产物,B正确;装置甲中A瓶中放置NaOH的目的是除去空气中的二氧化碳,C正确;将葡萄糖溶液煮沸是为了排尽溶液中原有空气,为酵母菌发酵提供无氧环境,冷却是为了避免酵母菌在高温下失活,D正确。
答案 A
探究点二 有氧呼吸
阅读教材及教材图5-9有氧呼吸过程示意图,完成如下所示有氧呼吸过程模型构建。
提示:C6Heq \o\al(18,12)O6→C18O2;18O2→Heq \o\al(18,2)Oo
(1)糖类(葡萄糖)为什么必须分解成丙酮酸后才能进行有氧呼吸的第二、三阶段?
提示:因为线粒体膜上不含运输葡萄糖的载体蛋白,葡萄糖不能进入线粒体(或线粒体内没有催化葡萄糖分解的酶)。
(2)有氧呼吸过程中,H2O参与第二阶段反应,在第三阶段产生;[H]在__________阶段产生,参与_____阶段的反应;O2只参与_____阶段反应,CO2是在_____阶段产生的。
(3)若用放射性同位素18O分别标记有氧呼吸中C6H12O6中的氧和O2中的氧,放射性会分别出现在哪种产物中?
1.有氧呼吸中[H]和ATP的来源和去路
物质
来源
去路
[H]
C6H12O6和H2O
与O2结合生成水
ATP
三个阶段都产生
用于各项生命活动
2.总反应式剖析
3.下图表示绿色植物细胞内部分物质的转化过程,下列有关叙述错误的是( )
A.物质①②依次是 H2O 和 O2
B.图中所示过程在有光无光条件下都能进行
C.用18O 标记葡萄糖,则产物水中会很快检测到大量的放射性
D.真核细胞中,发生过程②的场所是线粒体内膜
解析 有氧呼吸第二阶段丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H],物质①是H2O;有氧呼吸第三阶段氧气和[H]反应生成水,物质②是O2,A正确;图示过程表示有氧呼吸,与光照条件无关,即有光无光均可进行,B正确;产物水是氧气与[H]反应的产物,用18O标记葡萄糖,则产物水中不会检测到放射性,C错误;真核细胞中,过程②是有氧呼吸第三阶段,有氧呼吸第三阶段的场所是线粒体内膜,D正确。
答案 C
4.(2025·江苏百校联考)图中①~③表示一种细胞器的部分结构。下列相关叙述错误的是( )
A.该细胞器在动植物细胞中一般都有,并且能够产生ATP
B.①②分布的蛋白质有所不同,②上有有氧呼吸酶分布
C.有氧呼吸第一阶段发生在③
D.②③分别是消耗O2、产生CO2的场所
解析 图示细胞器为线粒体,在动植物细胞中一般都有,是细胞有氧呼吸的主要场所,能够产生ATP,A正确;①是线粒体外膜,②是线粒体内膜,线粒体外膜和内膜功能不同,所以分布的蛋白质有所不同,线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所,其上有与有氧呼吸相关的酶,B正确;有氧呼吸第一阶段发生在细胞质基质,C错误;②是线粒体内膜,消耗O2,和[H]生成水,③是线粒体基质,在该场所丙酮酸和水反应生成CO2,D正确。
答案 C
[构建课堂要点]
[检测学习效果]
1.酵母菌在氧气充足时细胞呼吸的产物是( )
A.CO2和H2O
B.酒精和CO2
C.乳酸
D.丙酮酸和[H]
解析 酵母菌是兼性厌氧型生物,在氧气充足条件下进行有氧呼吸,产物是水和二氧化碳,无氧条件下进行无氧呼吸,产物是酒精和二氧化碳,A正确。
答案 A
2.下列与细胞呼吸有关的说法,错误的是( )
A.葡萄糖氧化分解过程有能量释放
B.线粒体基质中NADH都来自葡萄糖的氧化分解
C.丙酮酸可以进入线粒体基质
D.NADH可在线粒体内膜上被消耗
解析 葡萄糖氧化分解过程有能量释放,且释放的能量大部分以热能的形式散失,少部分储存在ATP中,A正确;线粒体基质中NADH来自丙酮酸和水,B错误;丙酮酸可以进入线粒体基质进一步氧化分解,C正确;NADH可在线粒体内膜上与氧气结合形成水,D正确。
答案 B
3.含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中,18O转移的途径是( )
A.葡萄糖→丙酮酸→水
B.葡萄糖→丙酮酸→氧
C.葡萄糖→氧→水
D.葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳
解析 在细胞质基质中,含18O的葡萄糖在酶的作用下分解为丙酮酸和[H],丙酮酸进入线粒体与水反应,彻底分解成二氧化碳,所以18O转移的途径应是葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳,故选D。
答案 D
4.如图为“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的实验装置,下列有关叙述错误的是( )
A.A瓶加入质量分数为10%的NaOH溶液是为了吸收空气中的CO2
B.若向B瓶和D瓶中加入重铬酸钾的浓硫酸溶液,则D瓶内的溶液会变黄
C.可根据溴麝香草酚蓝溶液变黄的时间长短,来检测CO2的产生情况
D.装置乙D瓶先封口放置一段时间的目的是消耗瓶中的O2以形成无氧的环境
解析 装置甲中酵母菌进行有氧呼吸,产生二氧化碳和水,装置乙中酵母菌无氧呼吸产生酒精和二氧化碳,故向B瓶和D瓶中加入重铬酸钾的浓硫酸溶液,则D瓶内的溶液会变成灰绿色,B错误。
答案 B
5.(2025·淄博沂源一中期末)如图为有氧呼吸过程图解,请分析回答下列问题:
(1)图中A物质是________,B物质是__________,C物质是________。
(2)有氧呼吸的主要场所是________; 释放的CO2是在第________阶段产生的;H2O是在第________阶段形成的; 在产生的能量①②③中,最多的是________。
(3)有氧呼吸中O2的作用是________,写出有氧呼吸的总反式:________。
答案 (1)丙酮酸 CO2 O2 (2)线粒体 二 三 ③ (3)与[H]结合生成H2O,产生大量的能量 C6H12O6+6O2+6H2Oeq \o(――→,\s\up17(酶),\s\do15( ))+6CO2+12H2O+能量
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