新教材適用2024-2025學年高中生物第5章細胞的能量供應和利用第3節(jié)細胞呼吸的原理和應用第1課時細胞呼吸的方式和有氧呼吸過程學案新人教版必修1

第1課時細胞呼吸的方式和有氧呼吸過程課標要求1．分析細胞呼吸和有機燃料燃燒產生能量過程的不同，理解細胞呼吸的本質。2．概述有氧呼吸的三個階段，寫出有氧呼吸的反應式。3．探究酵母菌細胞呼吸的方式，學會限制和檢測試驗變量。核心素養(yǎng)1．生命觀念——結構與功能觀：線粒體結構與細胞呼吸的關系。2．科學思維——分析與綜合：分析有氧呼吸的三個階段，理解細胞呼吸的實質。3．科學探究——依據(jù)試驗目的，設計探究酵母菌細胞呼吸方式的試驗裝置，實施方案，視察試驗結果，得出正確結論。學問點一探究酵母菌細胞呼吸的方式必備學問·夯實雙基活學巧練1.只檢測有無CO2產生即可確定酵母菌的呼吸方式。(×)2．依據(jù)石灰水變混濁的程度可以確定CO2產生量的多少。(√)3．酒精在中性或酸性條件下與重鉻酸鉀溶液反應產生灰綠色。(×)深化探討釀酒業(yè)常用的菌種是酵母菌，發(fā)酵池往往封入一部分空氣，為什么？提示：酵母菌是兼性厭氧菌，有氧時進行有氧呼吸，大量繁殖獲得大量菌種，把氧氣耗盡，然后進行無氧呼吸產生酒精。課內探究·名師點睛1．試驗原理(1)酵母菌是兼性厭氧菌，在有氧和無氧條件下均能生存，有氧呼吸產生H2O和CO2，無氧呼吸產生酒精和CO2。(2)呼吸產物——CO2和酒精的檢測①澄清石灰水變混濁，且混濁程度與CO2產量有關；②藍色的溴麝香草酚藍溶液變綠再變黃，且變黃時間長短與CO2產量有關；③橙色重鉻酸鉀溶液eq\o(→,\s\up7(＋酒精),\s\do5(酸性))變灰綠色。2．試驗分析①通入甲中A瓶的空氣需先通過NaOH溶液的目的是保證進入A瓶的氣體中不含有CO2，保證使第三個錐形瓶中的澄清石灰水變混濁的CO2完全是由酵母菌有氧呼吸產生的。②乙中B瓶應封口放置一段時間，待酵母菌將B瓶中的氧氣消耗完后，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶，確保通入澄清石灰水中的CO2完全是由酵母菌無氧呼吸產生的。學問貼士酵母菌是兼性厭氧生物，是因為它既能進行有氧呼吸也能進行無氧呼吸，而人體中的某些細胞既能進行有氧呼吸也能短暫的進行無氧呼吸，但人只能是需氧型生物，所以生物異化作用類型的區(qū)分，不是以能否進行有氧、無氧呼吸為依據(jù)的，而是以在有氧或無氧的條件下能否正常生存為依據(jù)的。典例剖析典例1下列關于探究酵母菌細胞呼吸方式試驗的敘述正確的是(C)A．選擇酵母菌為試驗材料是因為酵母菌是自養(yǎng)、兼性厭氧型微生物，易于培育B．通過設置有氧(比照組)和無氧(試驗組)的比照，易于推斷酵母菌的呼吸方式C．將試驗裝置連接后須要進行氣密性檢查，確保不漏氣D．試驗的因變量是澄清石灰水是否變混濁和加入酸性重鉻酸鉀溶液后樣液的顏色改變解析：酵母菌是單細胞生物，屬于異養(yǎng)、兼性厭氧型微生物，易于培育，A錯誤；通過設置有氧和無氧兩個試驗組進行相互比照，易于推斷酵母菌的細胞呼吸方式，B錯誤；試驗的因變量是澄清石灰水的混濁程度和加入酸性重鉻酸鉀溶液后樣液的顏色改變，D錯誤。變式訓練?(2024·福建龍巖一中期末)如圖為“探究酵母菌細胞呼吸的方式”的試驗裝置，下列有關敘述錯誤的是(B)A．A瓶加入質量分數(shù)為10%的NaOH溶液是為了汲取空氣中的CO2B．若向B瓶和D瓶中加入重鉻酸鉀的濃硫酸溶液，則D瓶內的溶液會變黃C．可依據(jù)溴麝香草酚藍溶液變黃的時間長短，來檢測CO2的產生狀況D．裝置乙D瓶先封口放置一段時間的目的是消耗瓶中的O2以形成無氧的環(huán)境解析：裝置甲中酵母菌進行有氧呼吸，產生二氧化碳和水，裝置乙中酵母菌無氧呼吸產生酒精和二氧化碳，故向B瓶和D瓶中加入重鉻酸鉀的濃硫酸溶液，則D瓶內的溶液會變成灰綠色，B錯誤。學問點二有氧呼吸必備學問·夯實雙基活學巧練1.有氧呼吸的三個階段均可產生ATP，但第三階段產生的最多。(√)2．有氧呼吸產生的[H]在線粒體基質中與氧結合生成水。(×)3．有氧呼吸的第三階段既消耗水又產生水。(×)深化探討1.有氧呼吸過程中哪幾個階段有[H]產生？其消耗發(fā)生在哪個階段？提示：有氧呼吸過程中第一、二階段有[H]產生，其去向是在第三階段與氧氣結合形成水。2．有氧呼吸的生成物CO2中的C和O分別來自哪里？有氧呼吸的生成物H2O中的O從何而來？提示：有氧呼吸的生成物CO2中的C來自葡萄糖，O來自葡萄糖和水。有氧呼吸的生成物H2O中的O來自氧氣。課內探究·名師點睛1．線粒體的結構(如右圖所示)(1)雙層膜eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(外膜：使線粒體與四周的,細胞質基質分開,內膜：有很多種與有氧呼,吸有關的酶))(2)嵴：由內膜的某些部位向內腔折疊形成。嵴使內膜的表面積大大增加，更有利于有氧呼吸的進行。(3)基質：嵴的四周充溢液態(tài)的基質。線粒體基質中含有少量的DNA和RNA，含有很多種與有氧呼吸有關的酶。2．有氧呼吸的過程有氧呼吸過程第一階段其次階段第三階段場所細胞質基質線粒體基質線粒體內膜反應物葡萄糖(C6H12O6)丙酮酸(C3H4O3)＋H2O[H]＋O2產物丙酮酸＋[H]CO2＋[H]H2O是否需氧不需氧不需氧需氧產生ATP數(shù)量少量(2mol)少量(2mol)大量(28mol)反應式C6H12O62C3H4O3＋4[H]＋能量2C3H4O3＋6H2O6CO2＋20[H]＋能量24[H]＋6O212H2O＋能量總反應式及各元素的去向特殊提示：反應式中左右兩邊的水不能抵消，緣由是左邊的水是用于生成[H]和部分CO2的，而右邊的水分子中的氧原子全部來自O2。CO2中的氧原子一半來自C6H12O6，一半來自參加反應的水分子。3．有氧呼吸過程中的產能及能量利用率(1)產能1mol葡萄糖(2870kJ)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(32molATP→為各項生,命活動供能(977.28kJ),大量的熱量→維持體溫,的恒定等(1892.72kJ)))(2)能量利用率：葡萄糖有氧分解時，能量利用率為eq\f(977.28,2870)×100%≈34.05%，還有約65.95%的能量以熱能的形式散失。易錯提示：(1)葡萄糖是有氧呼吸最常利用的物質，但不是唯一的物質。(2)葡萄糖不能進入線粒體，須要在細胞質基質中分解為丙酮酸和[H]后，丙酮酸才能進入線粒體中進一步分解。(3)真核細胞中哺乳動物成熟的紅細胞、蛔蟲無線粒體，只能進行無氧呼吸。線粒體不是進行有氧呼吸必需的結構，如藍細菌(原核生物)無線粒體，但能進行有氧呼吸。典例剖析典例2(2024·山東青島高一學業(yè)考試)探討者將青蛙細胞放在低滲溶液中漲破、離心得到線粒體外膜及膜間隙成分、內膜、線粒體基質等，下列相關敘述錯誤的是(B)A．線粒體外膜先裂開是因為外膜面積比內膜小B．線粒體可在有氧條件下將葡萄糖分解為CO2和水C．處理線粒體過程中，可得到丙酮酸、核苷酸和氨基酸等成分D．青蛙進行各項生命活動所需的ATP主要來自線粒體解析：線粒體可在有氧條件下將丙酮酸分解為CO2和水，B錯誤。變式訓練?如圖表示細胞有氧呼吸的過程，其中①～③代表有關生理過程發(fā)生的場所，甲、乙代表有關物質。下列相關敘述正確的是(D)A．①、②和③分別是細胞質基質、線粒體內膜和線粒體基質B．①和②所含酶的種類相同C．②和③都能產生大量ATPD．甲、乙分別代表丙酮酸、[H]解析：圖中①是細胞質基質，②表示線粒體基質，③表示線粒體內膜；①中進行的是細胞呼吸的第一階段，②中進行的是有氧呼吸的其次階段，所以所含酶的種類不同；②中進行的是有氧呼吸的其次階段，只能產生少量ATP，③中進行的是有氧呼吸的第三階段，能產生大量ATP。1．探究酵母菌細胞呼吸方式試驗的條件限制(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，又使空氣先經過盛有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混濁是酵母菌有氧呼吸產生的CO2所致。(2)無氧條件：裝置乙中B瓶應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，確保是無氧呼吸產生的CO2使澄清的石灰水變混濁。2．對比試驗設置兩個或兩個以上的試驗組，通過對結果的比較分析，來探究某種因素對試驗對象的影響，這樣的試驗叫作對比試驗，也叫相互比照試驗。在本節(jié)課的探究活動中，須要設置有氧和無氧兩種條件，探究酵母菌在不同氧氣條件下細胞呼吸的方式，這兩個試驗組的結果都是事先未知的，它們之間形成相互比照，沒有另設比照組，都是試驗組。典例3(2024·廣東試驗中學高一月考)某同學為了探討酵母菌細胞呼吸的方式，制作了如下圖所示的試驗裝置。甲、乙瓶中各加等量的經煮沸后冷卻的葡萄糖溶液，并加入等量的酵母菌，乙瓶內用液體石蠟隔絕空氣。對該試驗的分析，錯誤的是(D)A．該試驗不能以有無CO2的產生來推斷酵母菌的細胞呼吸方式B．將葡萄糖溶液煮沸可以防止雜菌污染，以免影響試驗結果C．乙瓶中通過滴加酸性重鉻酸鉀溶液鑒定是否有酒精生成D．乙瓶為甲的空白比照試驗，以解除無關因素對酵母菌細胞呼吸的影響解析：酵母菌的有氧呼吸和無氧呼吸都可以產生CO2，因此不能以有無CO2的產生來推斷酵母菌的細胞呼吸方式，A項正確；將葡萄糖溶液煮沸可以殺菌，防止雜菌的細胞呼吸對試驗結果產生影響，B項正確；橙色的重鉻酸鉀溶液在酸性條件下遇酒精變成灰綠色，以此鑒定是否有酒精生成，C項正確；甲、乙都是試驗組，該試驗為對比試驗，D項錯誤。學霸記憶1.CO2可使溴麝香草酚藍溶液由藍變綠再變黃。2．橙色的重鉻酸鉀溶液在酸性條件下可與酒精發(fā)生化學反應，變成灰綠色。3．有氧呼吸的反應式為：C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量。1．下列關于“探究酵母菌細胞呼吸的方式”試驗的敘述，錯誤的是(A)A．通過檢測CO2是否生成可推斷酵母菌細胞呼吸的方式B．試驗運用的酵母菌培育液是相宜質量分數(shù)的葡萄糖溶液C．試驗應當設計有氧條件和無氧條件下的對比試驗，分別分析酵母菌細胞呼吸狀況D．橙色的重鉻酸鉀溶液在酸性條件下與乙醇反應變成灰綠色解析：酵母菌有氧呼吸和無氧呼吸都產生二氧化碳，因此通過檢測CO2是否生成不能推斷酵母菌細胞呼吸的方式，A錯誤；試驗運用的酵母菌培育液是相宜質量分數(shù)的葡萄糖溶液，否則濃度過高，會導致酵母菌失水死亡，B正確；有氧條件和無氧條件分別對應探究有氧呼吸和無氧呼吸能否發(fā)生，所以試驗應當設計有氧條件和無氧條件下的對比試驗，分別分析酵母菌細胞呼吸狀況，C正確；橙色的重鉻酸鉀溶液在酸性條件下與乙醇反應變成灰綠色，D正確。故選A。2．(2024·江西南昌一中月考)有氧呼吸是細胞呼吸的主要方式，下列關于有氧呼吸的敘述正確的是(D)A．有氧呼吸每個階段都生成ATP，第三階段生成量最少B．有氧呼吸的每個階段都有O2參加C．[H]在第一、二、三階段產生，作用是還原O2生成H2OD．有氧呼吸過程中，有機物中的能量是經過一系列的反應逐步釋放的解析：有氧呼吸中，有機物中的能量是經過一系列的反應逐步釋放的，第三階段放出能量最多，只有第三階段有氧氣參加，[H]產生于第一、二階段，作用于第三階段。3．某生物愛好小組想探究：酵母菌是否在有氧、無氧條件下均能產生CO2?，F(xiàn)供應若干套(每套均有數(shù)個)試驗裝置，如圖(A～D)所示，請分析作答：(1)依據(jù)試驗目的選擇裝置序號，并依據(jù)試驗的組裝要求排序(裝置可重復運用)有氧條件下的裝置序號：_C→(B)→A→B__；無氧條件下的裝置序號：_D→B__。(2)B瓶中澄清的石灰水還可用溴麝香草酚藍溶液代替，依據(jù)其溶液變成_黃色__(顏色)的時間長短，可以檢測酵母菌培育液中產生CO2的狀況。(3)一段時間后，在A、D中取少量培育液，滴加_酸性重鉻酸鉀__溶液檢測酒精的存在，若存在酒精，會出現(xiàn)的顏色改變?yōu)開橙色變?yōu)榛揖G色__。(4)A培育瓶中酵母菌細胞呼吸，釋放的CO2是在_線粒體基質__中產生的，H2O是在_線粒體內膜__中形成的；產生ATP最多的是第三階段?？偡磻剑篊6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量。解析：(1)要檢測酵母菌有氧呼吸的產物，須要給酵母菌培育液通入不含二氧化碳的空氣，從而保證檢測的二氧化碳全部由呼吸作用產生，不是空氣中的，所以有氧呼吸的裝置應為：C→A→B(或C→B→A→B)。要檢測酵母菌無氧呼吸的產物，須要給酵母菌培育液無氧的環(huán)境，并檢測產物是否有二氧化碳，所以無氧呼吸的裝置應為：D→B；(2)C瓶中氫氧化鈉的作用是汲取空氣中的二氧化碳，保證進入B瓶的二氧化碳都是酵母菌呼吸作用產生的。二氧化碳除了可以用澄清石