(共76张PPT)
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作出假设:针对上述问题,根据已有的知识和生活经验
(如酵母菌可用于酿酒、发面等),作出合理
的假设。
(1)配制酵母菌培养液
(2)检测CO2的产生,装置如图所示
接橡皮球
(戌气系)
设计
实验「的N溶液培养液石灰水
酵母菌澄清的
培养液石灰水
甲
(3)检测酒精的产生:自A、B中各取2mL滤液,
分别注入编号为1、2的两支试管中→分别滴加
0.5mL溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液→振
荡并观察溶液的颜色变化
管中溶液由橙色变成灰绿色
试管不变
实验结论:葡萄糖
表达交流:说出酵母菌细胞呼
式、条件及产物
阶段物质变化:葡萄糖酶丙酮酸
产能情况:少
场所:线粒体基质
能情况:少量
场所:线粒体内膜
物质变化
葡雉陈能量
酶
E+B
H.
酶
③
D
能量
能量<酶
B
H2O
图1
大试管筒状滤纸带刻度的玻璃管
墨滴
萌发的小麦种子KOH溶液试管塞
乙
图2
大试管筒状滤纸
带刻度的玻璃管
萌发的小麦种子清水管塞墨滴
消耗O2
定存在有氧呼吸
依据一)反应物生H20
定存在有氧呼吸
和产物有酒精或乳酸
定存在无氧呼吸
无CO2释放
定为产乳酸的无氧呼吸
CO22只进行有氧呼吸
依据二)物质间CO2>O2
两类呼吸方式并存,差值为无氧呼吸量
量的关系O2只在细胞质基质中
依据=场
所
无氧呼吸
有线粒体参与有氧呼吸或两类呼吸方式并存细胞呼吸的原理和应用
新课程标准 核心素养
1.说出线粒体的结构和功能。2.说出有氧呼吸的过程。3.探究酵母菌细胞呼吸的方式。4.概述无氧呼吸的过程，并列表比较有氧呼吸和无氧呼吸的异同。5.联系日常生活中的实例，了解细胞呼吸原理的应用。 1.生命观念——认同线粒体的结构特点与其作为有氧呼吸的主要场所相适应。2.科学探究——体验实验设计、方案实施以及结果的交流与讨论。3.科学思维——构建有氧呼吸和无氧呼吸的过程模型，理解二者之间的关系。4.社会责任——运用细胞呼吸原理，对生活和生产中的应用实例作出科学解释。
知识点(一)探究酵母菌细胞呼吸的方式
1．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，生成二氧化碳或其他产物。
②能量变化：有机物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，有机物是否彻底氧化分解。
②类型：有氧呼吸和无氧呼吸。
2．探究过程
(1)在“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验中，必须保证酵母菌是新鲜的、有活性的。(√)
(2)只检测有无CO2产生即可确定酵母菌细胞呼吸的方式。(×)
(3)根据石灰水变混浊的程度可以确定CO2产生量的多少。(√)
(4)酒精在中性或酸性条件下与重铬酸钾溶液反应产生灰绿色。(×)
1．(科学探究)甲装置中，质量分数为10%的NaOH溶液的作用是什么？乙装置中，为什么要将B瓶封口放置一段时间后，再连接盛有澄清石灰水的锥形瓶？
提示：NaOH溶液的作用是除去空气中的CO2，以保证第三个锥形瓶中澄清石灰水变混浊是由酵母菌有氧呼吸产生的CO2引起的。B瓶刚封口后，有氧气存在，酵母菌进行有氧呼吸，一段时间后，B瓶中的氧消耗完，再连接盛有澄清石灰水的锥形瓶，可确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水。
2．(科学思维)本实验的自变量和因变量分别是什么？
提示：本实验的自变量为氧气的有无，因变量为是否有CO2和酒精产生。
1．实验分析
(1)材料分析：酶母菌必须是新鲜的，防止酵母菌因存放时间过长而死亡，导致实验结果不明显。
(2)装置分析
①有氧呼吸装置必须持续通入空气，保证氧气充足。
②通入甲中A瓶的空气需先通过NaOH溶液的目的是保证进入A瓶的气体中不含有CO2，保证使第三个锥形瓶中的澄清石灰水变混浊的CO2完全是由酵母菌有氧呼吸产生的。
③乙中B瓶应封口放置一段时间，待酵母菌将B瓶中的氧气消耗完后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保通入澄清石灰水中的CO2完全是由酵母菌无氧呼吸产生的。
2．实验拓展
(1)若探究种子的呼吸状况则不必遮光，但需“死种子”作对照。
(2)若探究“植株或幼苗”的呼吸状况，应进行遮光处理，以防止光合作用的干扰，同时可设置同种状况但已死亡的植株或幼苗作对照。
1．下列有关“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验的叙述，错误的是( )
A．CO2可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄
B．实验中需控制的无关变量有温度、pH、培养液浓度等
C．可通过观察澄清石灰水是否变混浊来判断酵母菌的呼吸方式
D．实验中将葡萄糖溶液煮沸的目的是灭菌和去除溶液中的O2
解析：选C CO2可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄；在该实验中，温度、pH、培养液浓度等都属于无关变量，无关变量需相同且适宜；酵母菌是兼性厌氧菌，有氧呼吸和无氧呼吸都有CO2生成，因此通过观察澄清石灰水是否变混浊不能判断酵母菌的呼吸方式；实验中将葡萄糖溶液煮沸的目的是灭菌和去除溶液中的O2。
2．以酵母菌和葡萄糖为材料进行“乙醇发酵实验”，装置图如下。下列关于该实验过程与结果的叙述，错误的是( )
A．将温水化开的酵母菌悬液加入盛有葡萄糖溶液的甲试管后需振荡混匀
B．在甲试管内的混合液表面需滴加一薄层液体石蜡以制造富氧环境
C．乙试管中澄清的石灰水变混浊可推知酵母菌细胞呼吸产生了CO2
D．拔掉装有酵母菌与葡萄糖混合液的甲试管塞子后可闻到酒精的气味
解析：选B 干酵母需要用温水化开，以保持酵母菌活性；酵母菌悬液加入葡萄糖溶液后要充分振荡，使葡萄糖与酵母菌充分接触，利于发生反应。在甲试管内的混合液表面滴加一薄层液体石蜡以制造无氧环境，利于酒精发酵。若乙试管中的澄清石灰水变混浊，说明酵母菌细胞呼吸产生了CO2。甲试管中的酵母菌进行厌氧呼吸产生酒精，酒精具有挥发性，所以拔掉甲试管塞子后可闻到酒精的气味。
知识点(二)有氧呼吸和无氧呼吸
1．有氧呼吸
(1)主要场所——线粒体
①写出图中字母代表的结构名称：
A外膜；B内膜形成的嵴；C线粒体基质。
②与有氧呼吸有关的酶分布在BC。(填图中字母)
③线粒体的分布：集中在代谢旺盛的部位。
(2)化学反应式
C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量。
(3)物质转化过程
(4)能量转化
2．无氧呼吸
(1)类型及反应式
(2)场所：细胞质基质。
(3)过程
①第一阶段：与有氧呼吸的第一阶段完全相同。
②第二阶段：丙酮酸在不同酶的催化作用下，分解成酒精和CO2，或者转化成乳酸。
(1)有氧呼吸全部在线粒体中进行。(×)
(2)有氧呼吸的三个阶段均可产生ATP，但第三阶段产生的最多。(√)
(3)有氧呼吸的第三阶段既消耗水又产生水。(×)
(4)不同细胞无氧呼吸的产物不一定相同。(√)
(5)无氧呼吸是不彻底的氧化分解，大部分能量没释放出来，所以无氧呼吸释放的能量较少。(√)
1．(生命观念)分析糖类(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．(科学思维)在通风条件不好的环境中储藏的苹果会散发出酒味，而马铃薯储藏久了却不会有酒味产生，请分析其中的原因？为什么会产生这种差异？
提示：苹果无氧呼吸的产物是酒精和CO2，马铃薯无氧呼吸的产物是乳酸。因为不同生物细胞所具有的酶不同，导致反应途径不同，产物也不同。
1．有氧呼吸过程分析
(1)有氧呼吸中氧元素的来源和去路
(2)细胞呼吸中[H]和ATP的来源和去路
- 来源 去路
[H] 有氧呼吸：C6H12O6和H2O无氧呼吸：C6H12O6 有氧呼吸：与O2结合生成水无氧呼吸：还原丙酮酸
ATP 有氧呼吸：三个阶段都产生无氧呼吸：只在第一阶段产生 用于各项生命活动
2．综合比较分析
项目 有氧呼吸 无氧呼吸
不同点 条件 需氧 不需氧
场所 细胞质基质(第一阶段) 线粒体(第二、三阶段) 细胞质基质
分解程度 葡萄糖被彻底分解 葡萄糖分解不彻底
产物 CO2、H2O 乳酸或酒精和CO2
能量释放 大量能量 少量能量
相同点 反应条件 需酶和适宜温度
本质 氧化分解有机物，释放能量，生成ATP供生命活动所需
过程 第一阶段从葡萄糖到丙酮酸完全相同
意义 为生物体的各项生命活动提供能量
[特别提醒]
(1)本实验的自变量是有无氧气，两组实验相互对照都是实验组，这样的实验叫对比实验。
(2)一般实验中创设无氧条件的方法：装置密封；石蜡油膜覆盖；用凉开水；装置内充入氮气。
1．下列关于人体肌肉细胞内有氧呼吸和无氧呼吸的比较，正确的是( )
A．CO2只是有氧呼吸的产物
B．无氧呼吸过程中不会生成ATP
C．还原氢只在有氧呼吸过程中产生
D．葡萄糖只能作为有氧呼吸的底物
解析：选A 人体有氧呼吸的产物为CO2和H2O，无氧呼吸的产物为乳酸；人体肌肉细胞进行有氧呼吸或无氧呼吸都能生成ATP，只是无氧呼吸产生的ATP较少；有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段相同，即葡萄糖在细胞质基质中分解形成丙酮酸和还原氢。
2．下图是细胞呼吸过程简图，其中字母表示物质，数字表示过程。下列叙述错误的是( )
A．过程①在细胞质基质中进行，并有少量ATP生成
B．过程②在线粒体中进行，并有较多ATP生成
C．酵母菌细胞可以进行过程①②③④
D．物质b是CO2
解析：选C 过程①是细胞呼吸的第一阶段，在细胞质基质中进行，并有少量ATP生成，A正确；过程②是有氧呼吸的第二、三阶段，在线粒体中进行，并有较多ATP生成，B正确；酵母菌细胞中可以进行过程①②③，不可以进行过程④，C错误；无氧呼吸产生酒精与CO2，因此物质b是CO2，D正确。
[方法点拨]
葡萄糖在细胞呼吸的第一阶段被分解为丙酮酸和[H]，故a是丙铜酸；在有氧条件下，丙铜酸与H2O、氧气与[H]反应，生成CO2和H2O；在无氧条件下，丙酮酸与[H]反应，生成酒精与CO2，或者乳酸。
知识点(三)细胞呼吸原理的应用
1．温度
(1)影响：细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响酶的活性而影响细胞呼吸速率。如下图所示，细胞呼吸的最适宜温度一般在25～35 ℃之间。
(2)应用
2．氧气
(1)分析：如下图，O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。
①O2浓度＝0时，只进行无氧呼吸。
②0＜O2浓度＜10%时，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。
③O2浓度≥10%时，只进行有氧呼吸。
④O2浓度＝5%时，有机物消耗最少。
(2)应用
3．水分
(2)应用
4．二氧化碳
(1)影响：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行。
(2)应用：适当增加CO2浓度，有利于水果和蔬菜的保鲜。
(1)温度是通过影响酶的活性来影响细胞呼吸的。(√)
(2)农田长期水淹后造成的植物烂根与无氧呼吸有关。(√)
(3)破伤风芽孢杆菌可通过有氧呼吸大量繁殖，较深的伤口需及时清理，注射破伤风抗毒血清。(×)
(4)人体细胞在有氧或无氧状态下均可产生CO2。(×)
1．(社会责任)请从无机盐离子的吸收方面分析，为什么农田要及时松土？稻田长期不排水，幼根为什么会变黑、腐烂？
提示：松土可增大土壤透气性，促进根有氧呼吸，为吸收无机盐离子提供能量。水淹会使植物根部细胞进行无氧呼吸，产生的酒精会毒害细胞。
2．(社会责任)运动成为当今人们生活的一种时尚。人在剧烈运动时，会因骨骼肌进行无氧呼吸积累过多的乳酸而感到肌肉酸痛。健身教练提倡有氧运动，请从有氧呼吸和无氧呼吸的产物及释放能量多少的角度分析原因？
提示：有氧呼吸的产物是CO2和H2O，对于机体的影响较小，且有机物中的能量全部释放。而无氧呼吸的产物中的乳酸对机体不利，且有机物中的能量仅释放一部分。
类型 应用 原理
有氧呼吸 提倡慢跑等有氧运动 不会因剧烈运动时无氧呼吸积累过多的乳酸而使肌肉酸胀乏力
农作物栽培时及时松土透气 根对无机盐的吸收是主动运输的过程，消耗能量；农作物栽培时及时松土透气，增加土壤中O2的浓度，使根的有氧呼吸加强，产生大量能量，从而促进植物根对无机盐的吸收
稻田定期排水 避免根因无氧呼吸产生大量酒精，对细胞产生毒害作用，造成烂根
生产醋酸、味精等 利用醋酸杆菌、谷氨酸棒状杆菌的有氧呼吸
发面 在馒头、面包的制作过程中，利用酵母菌的有氧呼吸，使馒头、面包变得松软可口
无氧呼吸 选用透气的“创可贴”、透气消毒纱布包扎伤口 为伤口创造有氧的环境，避免厌氧菌的繁殖，有利于伤口的愈合
伤口过深或被锈钉扎伤后，需及时到医院治疗 避免破伤风芽孢杆菌等进行无氧呼吸而大量繁殖，引发破伤风
制作酸奶、泡菜等 利用乳酸菌无氧呼吸产生乳酸
酿酒 酿酒的早期要通气，有利于酵母菌进行有氧呼吸，从而快速繁殖；后期密闭，有利于酵母菌进行无氧呼吸产生酒精
1．细胞呼吸是细胞重要的生命活动，下列说法错误的是( )
A．夏季连续阴天，大棚中白天适当增强光照，夜晚适当降低温度，可提高作物产量
B．中耕松土、稻田定期排水有利于细胞呼吸
C．细胞呼吸的每个阶段都会合成ATP，生物体内合成ATP的能量都来自细胞呼吸
D．低氧、零上低温有利于贮存水果、蔬菜，其原理都是降低了细胞呼吸
解析：选C 夏季连续阴天，大棚中白天适当增强光照可以提高光合作用强度，夜间适当降低温度可以减少有机物的消耗，有利于提高作物产量，A正确；中耕松土、稻田定期排水都是为了增加土壤中氧气含量，有利于植物根细胞进行有氧呼吸，B正确；有氧呼吸各个阶段都能合成ATP，无氧呼吸只有第一阶段合成ATP，光合作用光反应阶段也能合成ATP，C错误；水果、蔬菜保鲜需要的条件零上低温、低氧都能降低细胞呼吸强度，减少有机物的消耗，D正确。
2．在适宜温度下测得的小麦种子气体交换相对值与O2浓度之间的关系如图所示。下列分析错误的是( )
A．当O2浓度≥10%时，产生CO2的场所是线粒体基质
B．当O2浓度增加时，无氧呼吸受抑制，导致QR段曲线下降
C．若图中AB与BC等长，则C点时有氧呼吸消耗的有机物量多于无氧呼吸
D．若将实验材料换为等量的花生种子，在只进行有氧呼吸时，O2的吸收量将增加
解析：选C 当O2浓度≥10%时，O2的吸收量等于CO2的释放量，说明种子只进行有氧呼吸，产生CO2的场所是线粒体基质，A正确；当O2浓度从0开始逐渐增加时，无氧呼吸受抑制的同时有氧呼吸较弱，故QR段释放CO2减少，曲线下降，B正确；若图中AB与BC等长，说明C点时有氧呼吸产生的CO2等于无氧呼吸产生的CO2，而消耗的有机物量则是有氧呼吸小于无氧呼吸，C错误；若将实验材料换为等量的花生种子，由于花生种子中脂肪较多，脂肪在氧化分解时需要消耗更多的O2，故在只进行有氧呼吸时，O2的吸收量将增加，D正确。
[要语必背·网络构建]
一、要语必背
1．细胞呼吸产物的检测
(1)CO2可使澄清的石灰水变混浊，也可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄。
(2)在酸性条件下，橙色的重铬酸钾溶液与乙醇(俗称酒精)发生化学反应，变成灰绿色。
2．细胞呼吸过程及影响因素
(1)有氧呼吸三个阶段均能产生ATP，第三阶段产生ATP最多。
(2)有水产生的细胞呼吸一定是有氧呼吸。
(3)有氧呼吸和无氧呼吸的实质都是氧化分解有机物，释放能量，形成ATP。O2抑制细胞无氧呼吸，促进细胞有氧呼吸。
(4)不同生物细胞进行无氧呼吸产物不同的直接原因是所含酶的种类不同。
二、网络构建
1．下列是“探究酵母菌呼吸方式”实验中产物的检测试剂及实验现象，对应错误的是( )
组别 产物 检测试剂 实验现象
A CO2 澄清的石灰水 变混浊
B CO2 溴麝香草酚蓝溶液 蓝→绿→黄
C 酒精 溴麝香草酚蓝溶液 蓝→绿→黄
D 酒精 酸性的重铬酸钾 橙色→灰绿色
解析：选C 酵母菌的呼吸产物CO2可以使澄清的石灰水变混浊，也可以和溴麝香草酚蓝溶液反应，颜色变化是由蓝变绿再变黄。检测酒精的试剂是酸性的重铬酸钾，颜色变化是由橙色变为灰绿色。
2．用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，可检测到18O的转移途径是( )
A．葡萄糖→丙酮酸→H2O B．葡萄糖→丙酮酸→O2
C．葡萄糖→O2→H2O D．葡萄糖→丙酮酸→CO2
解析：选D 有氧呼吸分三个阶段，葡萄糖中氧的转移过程为葡萄糖→丙酮酸→CO2。第三阶段产生的H2O中的氧全部来自O2。
3．细胞呼吸原理在生产、生活中应用广泛，以下分析错误的是( )
A．选用透气性好的“创可贴”是为了保证人体细胞的有氧呼吸
B．要及时为板结的土壤松土透气，以保证根细胞的正常呼吸
C．皮肤破损较深的患者，应及时到医院注射破伤风抗毒血清
D．慢跑可以促进人体细胞的有氧呼吸，使细胞获得较多能量
解析：选A 选用透气性好的“创可贴”是为了抑制伤口处厌氧菌的生存和繁殖。
4．下图表示有氧呼吸过程，有关说法正确的是( )
A．①②④中数值最大的是①
B．③代表的是O2
C．有氧呼吸三个阶段所需的酶相同
D．⑤参与的过程发生在线粒体内膜上
解析：选D 分析题图可知：①②④分别代表有氧呼吸第一、二和三阶段所释放的能量，其中第三阶段所释放的能量④的数值最大；有氧呼吸第一阶段发生在细胞质基质中，第二和第三阶段分别发生在线粒体的基质和内膜上，三个阶段发生的场所不同，所需的酶也不同；③代表参与第二阶段反应的原料H2O，不是O2；⑤代表O2，参与的过程是有氧呼吸的第三阶段，发生在线粒体内膜上。
5．甲、乙两图表示苹果组织细胞中CO2释放量和O2吸收量的变化。下列相关叙述错误的是( )
A．甲图中O2浓度为a时的情况对应的是乙图中的A点
B．甲图中O2浓度为b时，对应乙图中CD段
C．甲图的a、b、c、d四个浓度中，c是最适合储藏苹果的O2浓度
D．甲图中O2浓度为d时没有酒精产生
解析：选B 甲图中O2浓度为a时，细胞只释放CO2不吸收O2，说明细胞只进行无氧呼吸，对应乙图中的A点；甲图中O2浓度为b时，CO2的释放量远远大于O2的吸收量，说明细胞既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，且无氧呼吸强度大，应对应乙图中AC段(不包括A点和C点)；储藏苹果应选择CO2释放量最少即细胞呼吸最弱时的O2浓度；O2浓度为d时，CO2的释放量与O2的吸收量相等，细胞只进行有氧呼吸，因此没有酒精产生。
6．图1表示萌发的小麦种子中可能发生的相关生理过程，A～E表示物质，①～④表示过程。图2的实验装置用来探究消毒过的小麦种子在萌发过程中细胞呼吸的方式(假定葡萄糖为种子细胞呼吸过程中的唯一底物)。请分析回答下列问题：
(1)图1中，物质B、D、E的名称依次是______________、______________、______________。
(2)图1中，产生物质B的过程②和④的酶分别存在于细胞的________________、__________________。过程②________(填“有”或“无”)ATP的合成。
(3)图2实验装置乙中，KOH溶液中放置筒状滤纸的目的是______________________；实验装置甲中，清水中放置筒状滤纸的目的是______________________________________。
(4)若实验后，装置乙的墨滴左移，装置甲的墨滴不移动，则小麦种子萌发的过程中细胞呼吸的方式是________________；若实验后，装置乙的墨滴左移，装置甲的墨滴右移，则小麦种子萌发的过程中细胞呼吸的方式是____________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)分析图1可知，A为丙酮酸，B为二氧化碳，C为[H]，D为氧气，E为酒精。(2)②表示无氧呼吸的第二阶段，没有ATP的合成，发生在细胞质基质中，因此催化该过程的酶也存在于细胞质基质中；④表示有氧呼吸的第二阶段，发生在线粒体基质中，因此催化该过程的酶也存在于线粒体基质中。(3)图2实验装置乙中，KOH溶液中放置筒状滤纸的目的是增大吸收二氧化碳的面积。实验装置甲中，清水中放置相同的筒状滤纸的目的是排除无关变量对实验结果的干扰。(4)若装置甲的墨滴不移动，说明呼吸作用产生的二氧化碳量与消耗的氧气量相等，装置乙的墨滴左移，说明有氧气的消耗，由此可推知细胞只进行有氧呼吸；若装置甲的墨滴右移，说明细胞呼吸产生的二氧化碳量多于消耗的氧气量，装置乙的墨滴左移，说明有氧气的消耗，由此可推知细胞同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。
答案：(1)二氧化碳 氧气 酒精(或乙醇) (2)细胞质基质 线粒体基质 无 (3)增大吸收二氧化碳的面积 排除无关变量对实验结果的干扰 (4)有氧呼吸 有氧呼吸和无氧呼吸
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