5.3.1　细胞呼吸的方式和有氧呼吸课件(共32张PPT) 2023-2024学年高一生物人教版（2019）必修第一册

(共32张PPT)
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
课 程 标 准
1.说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量,形成物质和能量观。
2.设计并实施对比实验,探究酵母菌的呼吸方式,培养科学探究及科学思维能力。
3.构建有氧呼吸过程模型,培养科学思维能力。
基础落实 必备知识全过关
重难探究 能力素养全提升
目录索引
基础落实 必备知识全过关
知识点一 细胞呼吸的方式
1.呼吸作用的实质和类型
2.探究酵母菌细胞呼吸的方式
(1)对比实验
设置_______________的实验组,通过对结果的比较分析,来探究某种因素对实验对象的影响,这样的实验叫作对比实验,也叫__________实验。
(2)实验原理
①酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存,属于__________菌。
②CO2和酒精的检测
检测产物 所用试剂 现象
CO2 澄清的石灰水 __________
溴麝香草酚蓝溶液 由____变____再变____
酒精 酸性重铬酸钾溶液 橙色变成__________
两个或两个以上
相互对照
兼性厌氧
变浑浊
蓝
绿
黄
灰绿色
(4)实验结论:酵母菌在有氧条件下进行__________呼吸,产生大量的__________和__________,在无氧条件下进行__________呼吸,无氧呼吸的产物有__________,同时还产生少量的CO2。
有氧
CO2
水
无氧
酒精
知识点二 有氧呼吸
细胞呼吸的主要形式
1.主要场所——线粒体
某些原核细胞无线粒体,也可进行有氧呼吸
(1)写出图中字母代表的结构名称:
A__________;B______________;C内膜;D__________。
(2)与有氧呼吸有关的酶分布在__________(填图中字母)。
(3)线粒体的分布:集中在__________的部位。
外膜
内膜形成的嵴
线粒体基质
BCD
代谢旺盛
2.有氧呼吸的过程
细胞质基质
葡萄糖 丙酮酸+[H]
少量
线粒体基质
丙酮酸+H2O CO2+[H]
少量
线粒体内膜
[H]+O2 H2O
大量
3.化学反应式
______________________________________________。
4.有氧呼吸的概念
是指细胞在__________的参与下,通过多种__________的催化作用,把葡萄糖等有机物__________氧化分解,产生______________,释放__________,生成大量ATP的过程。
C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量
氧
酶
彻底
二氧化碳和水
能量
旁栏边角 想一想
(1)[教材P90问题探讨]都是培养酵母菌,为什么有的需要通气,有的却需要密封
(2)[教材P90问题探讨]为什么通气有利于酵母菌的大量繁殖
提示 通气可以给酵母菌提供呼吸需要的氧气,利于酵母菌进行旺盛的细胞分裂;密封则是避免空气进入,便于酵母菌在无氧条件下分解有机物产生酒精。
提示 在有氧条件下,酵母菌分解营养物质释放的能量多,这些能量可以为酵母菌细胞进行物质代谢和细胞分裂提供充足的动力。
(3)[教材P93思考·讨论]与燃烧迅速释放能量相比,有氧呼吸是逐级释放能量的,这对于生物体来说具有什么意义
提示 燃烧是一种迅速释放能量的过程,而有氧呼吸过程则是逐步缓慢释放能量,这种方式保证有机物中的能量得到最充分地利用,主要表现在两个方面:可以使有机物中的能量逐步地转移到ATP中;能量缓慢有序地释放,有利于维持细胞的相对稳定状态。
结论语句 辨一辨
(1)配制酵母菌培养液时,葡萄糖溶液煮沸后,即可加入新鲜食用酵母。
(　　)
(2)如果产生的气体使澄清的石灰水变浑浊,则酵母菌进行有氧呼吸。
(　　)
(3)橙色的重铬酸钾溶液在碱性条件下遇酒精变为灰绿色。(　　)
(4)在有氧和无氧条件下的实验分别是对照组和实验组。(　　)
(5)葡萄糖是有氧呼吸唯一能利用的物质。(　　)
(6)真核细胞都进行有氧呼吸。(　　)
(7)没有线粒体的细胞一定不能进行有氧呼吸。(　　)
(8)有氧呼吸的实质是葡萄糖在线粒体中彻底氧化分解,并且释放大量能量的过程。(　　)
×
×
×
×
×
×
×
×
重难探究 能力素养全提升
主题一　探究酵母菌细胞呼吸的方式
情境探究
酵母菌被称为人类的“第一种家养微生物”。它与人类的生活息息相关,做馒头、面包以及酿酒等都是利用酵母菌的细胞呼吸。酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存,属于兼性厌氧菌,利用下列甲、乙装置可研究酵母菌细胞呼吸的不同方式。
(1)本实验的自变量是什么 甲、乙装置中是如何控制自变量的
(2)本实验的因变量是什么 如何检测因变量
提示 自变量是氧气的有无。甲中用橡皮球或者气泵充气,以保证A瓶中有氧气存在,乙中B瓶密封,以保证无氧环境。
提示 本实验的因变量有CO2产生的多少和是否有酒精产生。可根据澄清石灰水变浑浊的程度或溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄的时间长短,检测CO2产生多少;橙色的重铬酸钾溶液可在酸性条件下与酒精发生化学反应,使溶液变成灰绿色,可以通过观察溶液颜色是否变化来确定是否有酒精产生。
(4)图甲中的空气先通过质量分数为10%的NaOH溶液的目的是什么
(5)图乙中B瓶先密封放置一段时间后,再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶的目的是什么
(3)本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。
提示 图甲中的空气先通过NaOH溶液的目的是吸收空气中的CO2,保证使澄清石灰水变浑浊的是酵母菌有氧呼吸产生的CO2。
提示 B瓶先密封放置一段时间,可以耗尽瓶中的氧气,以保证使澄清石灰水变浑浊的是酵母菌无氧呼吸产生的CO2。
方法突破
“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验中的变量分析
项目 有氧呼吸 无氧呼吸
变量 控制 通入空气,保证充足的O2供应 先将锥形瓶内的O2消耗完,再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶
无关变量的控制 空气先通入NaOH溶液中,除去CO2 排除有氧呼吸的干扰
自变量 O2的有无
因变量 酵母菌的细胞呼吸产物,即CO2产生的多少、酒精的有无
无关变量 温度、营养物质的浓度和总量等
视角应用
下图为“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的实验装置,下列有关叙述正确的是
(　　)
A.该实验需设置有氧和无氧两种条件的对比实验,其中乙组作为对照组
B.若取b瓶和d瓶中液体分别加入酸性重铬酸钾溶液,则d瓶内的溶液会变黄
C.实验中需控制的无关变量有温度、培养液浓度等
D.可通过观察澄清石灰水是否变浑浊来判断酵母菌的呼吸方式
C
解析　该实验需设置有氧和无氧两种条件的对比实验,甲、乙组互为对照组,A项错误;若向b瓶和d瓶中加入酸性重铬酸钾溶液,由于只有无氧呼吸才会产生酒精,所以d瓶内的溶液会变为灰绿色,B项错误;该实验的自变量是有无氧气,温度、培养液浓度属于无关变量,需要保持相同且适宜,C项正确;酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都能产生CO2使澄清石灰水变浑浊,但CO2的产生量不同,故可通过观察澄清石灰水变浑浊的程度来判断酵母菌的呼吸方式,D项错误。
主题二　有氧呼吸
情境探究
对绝大多数生物来说,有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式。请讨论回答下列问题。
1.科学家提取了新鲜的动物肝脏组织,研磨离心后获取了细胞质基质(作为A组)和线粒体(作为B组)以及细胞匀浆(其中既有细胞质基质又有线粒体,作为C组)。依次向A、B、C三组材料中加入等量的葡萄糖,检测葡萄糖的含量变化,实验结果如下图所示。据图可以得出什么结论
提示 葡萄糖可以在细胞质基质中分解;葡萄糖不能在线粒体中直接分解;线粒体促进了葡萄糖的分解。
2.大量的科学研究表明,有氧呼吸的场所包括细胞质基质和线粒体。先在细胞质基质中完成葡萄糖的初步分解,之后在线粒体中完成剩下的部分,下图是有氧呼吸过程模式图。
(1)某同学说图中①②④分别代表有氧呼吸第一、二和三阶段所产生的ATP,这种说法是否正确
提示 错误。①②④分别代表有氧呼吸第一、二和三阶段所释放的能量,其中只有部分能量储存在ATP中。
(2)丙酮酸进入线粒体的条件是什么
(3)若用同位素18O分别标记有氧呼吸中的葡萄糖和O2,请分析18O会分别出现在图中哪种产物中。
提示 当有氧气存在的情况下,丙酮酸进入线粒体参与有氧呼吸。
提示 用18O标记有氧呼吸中的葡萄糖,18O会出现在CO2中;用18O标记O2,18O会出现在水(图中⑥)中。
方法突破
1.有氧呼吸总反应式剖析
2.有氧呼吸中[H]和ATP的来源和去路
物质 来源 去路
[H] C6H12O6和H2O 第三阶段与O2结合生成水
ATP 三个阶段都产生 用于各项生命活动
视角应用
1.如图表示某高等动物细胞内部分代谢过程,以下有关叙述正确的是(　　)
A.若①③④表示释放的能量,则其中数值最大的是①
B.若②⑤表示物质,则依次是H2O和O2
C.用18O标记葡萄糖,则产物⑥中会检测到18O
D.图中产生[H]的场所位于线粒体
B
解析　有氧呼吸第三阶段氧气和[H]反应生成水,释放大量能量,即④的数值最大,A项错误;第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H],②是H2O,⑤是O2,B项正确;第三阶段是氧气和[H]反应生成水,释放大量能量,用18O标记葡萄糖,产物CO2中会检测到18O,⑥是生成的水,其含有的氧元素来自氧气,不是葡萄糖,C项错误;第一阶段反应场所在细胞质基质,有[H]产生,即[H]的产生场所有细胞质基质和线粒体基质,D项错误。
2.在细胞有氧呼吸过程中,2,4-二硝基苯酚(DNP)仅抑制ATP合成,但不影响细胞内的其他物质反应。对实验大鼠使用DNP,下列叙述正确的是(　　)
A.DNP不会影响有氧呼吸的第一阶段
B.DNP主要在线粒体基质中发挥作用
C.DNP会抑制大鼠血糖进入成熟红细胞
D.DNP作用于肌细胞时,线粒体内膜上散失的热能将增加
D
解析　有氧呼吸的第一阶段会有少量ATP合成,DNP能抑制ATP的合成,所以DNP会影响有氧呼吸的第一阶段,A项错误;DNP仅抑制ATP合成,有氧呼吸过程中第三阶段合成的ATP最多,场所为线粒体内膜,因此DNP主要在线粒体内膜上发挥作用,B项错误;葡萄糖进入哺乳动物成熟红细胞的方式是协助扩散,不需要消耗ATP,所以DNP对大鼠血糖进入成熟红细胞没有影响,C项错误;在细胞有氧呼吸过程中,DNP能抑制ATP合成,但不影响细胞内的其他物质反应,故不影响糖类氧化分解释放能量,DNP作用于肌细胞时,线粒体内膜上无法生成ATP,故散失的热能将增加,D项正确。
【网络构建】
【经典图示】
探究酵母菌呼吸方式实验的装置图
本 课 结 束