高中生物人教版必修一第5章细胞的能量供应和利用学案（教师+学生4节全）

第5章细胞的能量供应和利用
第1节降低化学反应活化能的酶（教师版）
一、细胞代谢
1、概念：细胞中每时每刻进行着的化学反应的统称。
我们生活的世界，万物竞茂，生生不息。而任何一个生命都要进行物质和能量的吸收与转化，这就是新陈代谢，简称代谢。“代谢”一词源自希腊语，原义为“变化”。新陈代谢包括无数的化学反应。这些化学反应使生物体内的众多物质千变万化。
2、细胞代谢是细胞生命活动的基础。细胞作为一个基本的生命系统，只有不断输入能量，才能维持生命活动的有序性。代谢反应有分解反应和合成反应。分解反应可降解复杂的有机分子并释放能量驱动合成反应；合成反应可合成细胞所需的分子。
3、细胞代谢与酶、ATP的关系
（1）与酶的关系
生物体内进行着数目惊人的化学反应。这些化学反应之所以能够高度组织、有序进行，不时有中间产物从岔道离开一个通路，进入另一个通路，这些都要归功于酶的催化。酶能够降低 化学反应活化能 ，保证新陈代谢的化学反应能够在生物体内 常温、常压的温和 的条件下高效率地进行。如果酶的活性 减弱甚至丧失 ，则生物体内的化学反应便会紊乱，细胞代谢也就不能正常进行了。
（2）与ATP的关系
太阳能 是几乎所有生命系统中能量的最终来源，能量的获得和利用都必须通过化学反应。而ATP是细胞内能量流通的“通货”。ATP简化了细胞中复杂的能量流动。这样，各种能源物质通过不同机制所释放的能量均可由ADP合成ATP。同样，各种耗能过程均可利用ATP直接供能。
二、酶
1、概念：酶是 活细胞产生的具有催化作用的有机物 。
★思考：（1）活细胞都产生酶吗？ 是的 。
拓展思考：所有的活细胞都能产生激素吗？ 不是，对于动物和人体来说，合成激素的是内分泌腺的分泌细胞 。
（2）酶发挥的是什么作用？ 催化体内的化学反应 。
拓展思考：作为催化剂，酶在发挥自身作用时具有哪些特点？
酶加快 化学反应速率 ，催化化学反应迅速进行，但不改变化学反应 平衡点 ，而是缩短到达平衡的 时间 。酶本身在化学反应中并不 被消耗 ，也不发生 永久性变化 ，所以可重复使用。实际上细胞中所有的化学反应都是由酶促进的。
（3）作为有机物，绝大多数的酶是 蛋白质 ，在 核糖体 上合成，单体是 氨基酸 。少数的酶是 RNA ，真核细胞在 细胞核 中合成，单体是 核糖核苷酸 。
拓展思考：所有的蛋白质都是酶吗？ 不是 。
判断：酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物（√）
（4）细胞环境是不是酶正常发挥作用的必要条件： 不是 。
2、关于酶本质的探索
（1）关于酶本质的探索历程：
①1780年，意大利的斯帕兰札尼通过实验证实 胃液具有化学性消化作用 。
②19世纪中叶，法国科学家路易·巴斯德对蔗糖转化为酒精的发酵过程进行了研究，认为在酵母细胞中存在一种活力物质，命名为“酵素”。巴斯德认为 发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质起作用的 。
③李比希认为 引起发酵的是细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母菌死亡并裂解后才能发挥作用 。
巴斯德是微生物学家，强调生物体或细胞的作用；李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题。他们的争论促使后人把对酶的研究的目标集中在他们争论的焦点上，使科学研究更加有的放矢。
④1897年，德国化学家毕希纳用砂粒研磨酵母细胞，将所有的细胞全部研碎，并成功地提取出一种液体。他发现，这种液体依然能够像酵母细胞一样完成发酵任务。毕希纳认为 酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样 。
他将酵母细胞中引起发酵的物质称为酿酶（发酵酶）。在此之后，酶和酵素两个概念合二为一，并依据毕希纳的命名方法，酶的发现者们根据其所催化的反应将它们命名。
⑤1926年，美国生物化学家詹姆斯·萨姆纳历时9年，首次从刀豆中提取到脲酶结晶，他用正确的科学方法，坚持不懈的科学精神证明酶是 蛋白质 。1931年萨姆纳在过氧化氢酶的研究中再次证实了酶的这个化学本质。萨姆纳之前，之所以很难鉴定酶的本质，主要是因为细胞中酶的提取和纯化非常困难。
⑥20世纪80年代，托马斯·切赫和悉尼·奥尔特曼分别在四膜虫rRNA前体的加工研究和细菌的核糖核酸酶P复合物的研究中，发现 RNA 本身具有自我催化作用，并提出核酶的概念。
（2）证明酶的化学本质是蛋白质的证据
①酶经酸或碱水解的最终产物是氨基酸，蛋白酶可使酶水解失活。
②导致蛋白质变性的因素也可以使酶变性失活。
③酶可与蛋白质一样具有紫色的颜色反应。
④进行元素分析，酶与蛋白质的元素含量相似，可以用氨基酸人工合成酶。
3、酶在细胞代谢中的作用
（1）活化能的概念： 分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量称为活化能 。
（2）酶的催化作用的实质：降低了 化学反应所需的活化能 。同无机催化剂相比，酶 降低活化能的作用 更显著， 催化效率 更高。
★判断：酶能提供反应所必需的活化能从而加快反应速率（×）
★下图中，①表示有酶催化的曲线，②表示没有酶催化的曲线，E表示酶降低的活化能。正确的图解是（ C ）






4、酶的特性
（1） 高效 性
★思考：请你谈谈对这种特性的理解。
细胞中每时每刻都在进行着成千上万种化学反应，这些化学反应需要高效率地进行，酶的催化效率是无机催化剂的107—1013倍 。
（2） 专一 性
★思考：请你谈谈对这种特性的理解。
每一种酶只能催化一种或一类化学反应，即酶对底物具有专一性 。
★思考：若要用淀粉酶探究酶对淀粉和蔗糖的水解作用，能否用碘液进行结果的检测？
不能 。
★以下实验不能说明（ D ）
组别步骤 1 2 3
1 2%蔗糖液2mL 2%蔗糖液2mL 2%蔗糖液2mL
2 蒸馏水1mL 酵母提取液1mL 稀释唾液1mL
3 37℃恒温水浴，保温10分钟
4 斐林试剂1 mL 斐林试剂1 mL 斐林试剂1 mL
5 50～65℃温水中加热2分钟
实验结果 蓝色 砖红色 蓝色
A．酵母提取液含有蔗糖酶 B．酶具有专一性
C．蔗糖不是还原糖 D．高温使酶失活

★拓展思考：如果想验证蛋白酶对蛋白质的分解作用，某同学取甲乙两支试管，分别加入等量的蛋白液，然后甲试管加入蛋白酶溶液，乙试管加入等量的清水。将甲乙两试管均在35℃水浴中保温一段时间后，在甲乙两试管中均加入等量、适量的双缩脲试剂，此检测方法是否可行，为什么？针对这种情况，实验应如何改进？
不可行，因为蛋白酶也是蛋白质。应把甲乙两试管中加入的蛋白液改成蛋白块，观察蛋白块的体积变化 。
（3） 酶的作用条件较温和 。
细胞内的化学反应需要在常温、常压、酸碱度适中等温和条件下进行。同时酶是蛋白质，易在高温、强酸、强碱条件下变性失活。而无机催化剂常常需要辅助以高温、高压、强酸、强碱等剧烈条件才能有较高的催化效率。
从酶的这个特点，我们可以得出想让酶高效地催化化学反应需要为其提供 适宜 的条件。









★思考：请你认真观察课本上的这两个曲线，思考对于这两个曲线我们应该如何进行描述？
① 温度低于最适温度时，随温度增加，酶活性增强；最适温度时，酶活性最高；温度高于最适温度时，随温度升高，酶活性降低，直至失去活性 。
② 低于最适PH时，随PH降低，酶活性减弱，直至失去活性；高于最适PH时，随PH增加，酶活性减弱，直至失去活性 。
★思考：过酸、过碱和高温如何影响酶的活性？低温如何影响酶的活性？
过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。低温时（如0℃），酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性可以升高 。
一般动物体内的酶最适温度在35—40℃之间；植物体内的酶最适温度在40—50℃之间；细菌和真菌体内的酶最适温度差别较大，有的酶最适温度可高达70℃。动物体内的酶最适PH大多在6.5—8.0之间，但胃蛋白酶的最适PH为 1.5 ；植物体内的酶最适PH大多在4.5—6.5之间。
★思考：若人体唾液淀粉酶反应体系的温度从15℃上升到25℃，唾液淀粉酶的活性将如何变化？ 增大 。
★思考：假设酶的最适温度为37℃。取4支试管，编号1、2、3、4。在1、2号试管中分别加入适量的酶溶液和反应物溶液，标记为甲组；3、4号试管中加入与1、2号试管等量的酶溶液和反应物溶液，标记为乙组。将甲组试管置于12℃，乙组试管置于85℃的水浴锅中保温20min。20min后将甲组以及乙组盛有酶溶液和反应物溶液的试管两两混合，之后转入37℃的水浴锅中保温5min。则保温结束后甲、乙两组试管内的反应分别为什么状态？
甲 反应速度加快 ；乙 无催化反应 。
★练习：下列有关酶的叙述，正确的是（ B ）
A．酶的数量因参与化学反应而减少
B．酶的基本组成单位是氨基酸或核苷酸
C．同一生物体内的各种酶催化反应条件都相同
D．任何一个活细胞都能产生酶，酶在生物体内才起催化作用


★练习：下列有关酶的叙述，正确的是（ C )
A. 高温和低温均破坏酶的结构使其失活 B. 酶均是活细胞产生并具有催化作用的蛋白质
C. 降低反应活化能是酶具有高效性的原因 D. 大多数酶对底物没有严格的选择性
三、影响酶促反应的因素：研究某一因素对酶促反应速率的影响时，应在保持其他因素不变的情况下，单独改变研究的因素。
1、酶的浓度对酶促反应速率的影响
v/mmol·S-1



酶的浓度
曲线描述： 酶促反应速率与酶的浓度成正比 。
★思考：请你为上面的曲线补充其成立的前提性假设。
假设： 底物浓度足够大，其他条件固定 。反应系统中不含有抑制酶活性的物质及其他不利于酶发挥作用的因素。
2、底物浓度对酶促反应速率的影响
假设：酶的浓度一定，其他要求同上。
曲线为：v/mmol·S-1



底物浓度
★思考：请你根据假设，先在上述坐标中画出底物浓度与酶促反应速率关系的曲线，然后尝试解释曲线。
曲线解读： 底物浓度较低时，酶促反应速率随底物浓度增加而加快，酶促反应速率与底物浓度近乎成正比；底物浓度较高时，酶促反应速率随底物浓度的增加而加快，但不显著；当底物浓度到达一定限度时，酶促反应速率不再随底物浓度增加而增加 。
★思考：限制曲线中酶促反应速率的因素是 酶的浓度 和 酶的活性 。
3、PH对酶促反应的影响：见上文。
4、温度对酶促反应的影响：见上文。
★练习：若除酶外所有试剂均已预保温，则在测定酶活力的试验中，下列操作顺序合理的是（C）
A.加入酶→加入底物→加入缓冲液→保温并计时→一段时间后检测产物的量
B. 加入底物→加入酶→计时→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
C. 加入缓冲液→加入底物→加入酶→保温并计时→一段时间后检测产物的量
D. 加入底物→计时→加入酶→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
★练习：将A、B两种物质混合，T1时加入酶C。下图为最适温度下A、B浓度的变化曲线。叙述错误的是（C）

A．酶C降低了A生成B这一反应的活化能 B．该体系中酶促反应速率先快后慢
C．T2后B增加缓慢是酶活性降低导致的 D．适当降低反应温度，T2值增大

★拓展思考：请你认真观察下面三条酶促反应的曲线，尝试回答我们可以得到哪些结论？

结论： ①三条曲线的差异可能是由酶制剂的量的不同引起的 ；
② 三条曲线的差异不会是由于底物量的不同引起的 ；
③ 三条曲线的差异可能是由处理温度不同引起的 。
四、实验—比较过氧化氢在不同条件下的分解
1、实验原理： 过氧化氢 酶和无机催化剂 Fe3+ 均能催化过氧化氢分解成 水和氧气 ，但 过氧化氢 的催化效率更高。
★思考：请你思考，本实验我们可以以什么作为观测指标来衡量过氧化氢分解的快慢，进而比较不同催化剂的催化效率？
由于氧气可以以气泡的形式逸出，所以可以通过比较氧气的释放量来比较过氧化氢分解的快慢，进而比较不同催化剂的催化效率 。
★继续思考：那我们可以怎么做？① 可以观察气泡产生的多少 ；② 可以观察卫生香的燃烧程度 。
2、材料用具：新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液（或新鲜的土豆研磨液）、新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液、质量分数为3.5%的FeCl3溶液、量筒、试管、滴管、试管架、卫生香、火柴、酒精灯、试管夹、大烧杯、三脚架、石棉网、温度计。
3、实验步骤：
①取4支洁净的试管，分别编上序号1、2、3、4，向各试管内分别加入2ml过氧化氢溶液，按序号依次放置在试管架上。
②将2号试管放在90℃左右的水浴中加热，观察气泡冒出的情况，并与1号试管作比较。
③向3号试管内滴入2滴FeCl3溶液，向4号试管内滴入2滴肝脏研磨液，注意不要使用同一支滴管。观察哪支试管产生的气泡多。
④2~3min后，将点燃的卫生香分别放入3号和4号试管内液面的上方。观察哪支试管中的卫生香燃烧猛烈。
4、实验现象和结论：
（1）现象：①2号试管比1号试管 放出的气泡多 。
②加入肝脏研磨液的试管 产生气泡快而多 ，卫生香 燃烧猛烈 。加入FeCl3溶液的试管相对于加入肝脏研磨液的试管 气泡产生慢一些，少一些 ，卫生香 燃烧不猛烈 。
（2）结论：① 加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率 。
② Fe3+和过氧化氢酶均能催化过氧化氢分解，但过氧化氢酶的催化效率更高。酶的催化作用具有高效性 。
★思考：若在广口瓶中加入10mL3%的H2O2溶液和新鲜的土豆片，当新鲜的土豆片与H2O2接触后，若有气体快速产生，可推测： 新鲜的土豆片中含有过氧化氢酶 。若增加新鲜土豆片的数量，则产生气体的速度会： 加快 。若一段时间后气体量不再增加是因为： H2O2已分解完 。为保证实验的严谨性，需要控制 温度 等无关变量。





五、对照实验中的变量
变量： 实验过程中可以变化的因素 。
自变量： 人为改变的变量 。
因变量： 随着自变量的变化而变化的变量 。
无关变量： 自变量外，实验过程中对实验结果能够造成影响的其他可变因素 。
对照实验： 除自变量外，其他因素都保持不变的实验 。
对照实验一般要设置 对照 组和 实验 组。在对照实验中， 无关变量 的处理在不同组别之间应相同。高中生物学中，常见的对照实验类型有三类：空白对照、自身对照和对比实验（或相互对照）。
对照实验应遵循的基本原则（一）—单一变量原则和等量原则
单一变量原则与等量原则是统一的，只不过强调的侧面不同。单一变量原则强调的是实验变量的单一性，而等量原则强调的是除了实验变量之外的一切对实验结果有影响的无关变量必须相同，以排除无关变量对结果的影响。需要注意的是这些无关变量不但要等量，而且应适宜。
例如：（1）生物材料要相同，即所用生物材料的数量、质量、长度、体积、来源和生理状況等方面要尽量相同或至少大致相同。
（2）实验器具要相同，即试管、烧杯、水槽、广口瓶等器具的大小、型号、洁净度等要一样。
（3）实验试剂要相同，即试剂的成分、浓度、体积要相同，尤其要注意体积上等量。
（4）处理方法要相同，保温或冷却、光照或黑暗、搅拌或振荡都要一致。
对照实验应遵循的基本原则(二)
（1）科学性原则：包括实验原理、实验材料的选择，实验方法和实验结果处理的科学性。
（2）对照性原则：一般情况下，把改变实验变量的一组称为实验组；处于正常状态的一组(没有改变实验变量)称为对照组。
（3）平行重复原则：在实验中可以通过同时处理多个材料来体现重复性原则。
（4）随机性原则：随机性原则是指被研究的样本是从总体中任意抽取的。这样做是因为：①可以减少系统误差；②避免实验结果中的偏差。
进行实验评价应留意的几个方面
（1）是否是对照实验，如果有对照组，则看实验变量的处理是否遵循了单一变量、等量原则。
（2）实验步骤的顺序是否合理，步骤是否完整，具体操作是否正确。
（3）实验结果的验证是否得当和准确。
（4）实验材料和用具的选择是否恰当，实验试剂的选择、使用和用量是否准确。
（5）实验所需的一些条件，如温度、光照、加热等是否满足。
六、探究实验—影响酶活性的条件
1、实验原理：淀粉遇碘变蓝，淀粉被淀粉酶水解后，无蓝色反应。淀粉水解产物能够与斐林试剂发生氧化还原反应，生成砖红色的氧化亚铜沉淀。通过检测底物是否被分解或是否形成相应产物来反映酶的催化活性。
2、可选材料、试剂和用具：α―淀粉酶（最适温度为55~60℃）、过氧化氢酶、3%的可溶性淀粉溶液、新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液、5%的NaOH溶液、5%的HCl溶液、蒸馏水、碘液、斐林试剂、试管、烧杯、三脚架、石棉网、酒精灯等。
3、实验步骤：实验前应合理设计操作程序，有效控制实验条件。如对于温度、PH等实验条件的控制，应该在酶与底物接触之前进行。
★思考：过氧化氢酶是否适合用于探究温度对酶活性的影响？
不适合，温度会影响过氧化氢的分解，对实验结果产生干扰 。




★试一试：请你尝试书写下面探究实验的实验步骤。
（1）温度对酶活性的影响
① 取6支洁净的试管，编号 。
② 取1、2、3号试管各加入2ml等量的质量分数为3%的可溶性淀粉溶液。另取4、5、6号3支试管各加入1ml等量的质量分数为2%的新鲜α―淀粉酶溶液 。
③ 同时将1、4号试管放入60℃热水中，2、5号试管放入沸水中，3、6号试管放入冰水中，保温5分钟 。
④ 分别将1、4号；2、5号；3、6号试管混合后，原温度下继续保温5分钟 。
⑤ 滴加碘液观察现象 。
★思考：斐林试剂是否适合用于探究温度对酶活性的影响实验的检验？
不适宜，使用斐林试剂检验需要水浴加热，会使低温组淀粉酶的活性恢复，易形成错觉，得出错误结论 。
现象： 1号试管加碘液不变蓝，2、3号试管加碘液变蓝 。
结论： 温度会影响酶的活性，温度过高或过低会使酶的活性降低或丧失 。

（2）PH对酶活性的影响
① 取3支洁净的试管，编号 。
② 取1、2、3号试管各加入1ml等量的质量分数为2%的新鲜α―淀粉酶溶液 。
③ 分别在1、2、3号试管中加入蒸馏水、5%的NaOH溶液、5%的HCl溶液各1ml，60℃（适宜温度）下保温5分钟 。
④ 分别在1、2、3号试管中加入质量分数为3%的可溶性淀粉溶液2ml，60℃下保温5分钟 。
⑤ 滴加碘液观察现象或使用斐林试剂水浴加热检测 。
现象： 1号试管有砖红色沉淀，2、3号试管无砖红色沉淀 。
结论： PH会影响酶的活性，过酸或过碱会使酶的活性降低或丧失 。
★拓展思考：请你尝试写出探究酶催化化学反应最适温度或最适PH的实验思路。
通过设置温度梯度或PH梯度，在其他条件适宜时，检测酶的活性，酶活性最强时的温度或PH即为所要探究的酶的最适温度或最适PH 。











★练习：酶是由活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物，生物体内的化学反应，基本上都是在酶的催化下进行的。请根据下列有关酶促反应的实验操作，回答相关问题。
实验操作 试 管
A B C D E F
1．加入质量分数为1%的可溶性淀粉溶液1 mL + + － － + －
2．加入质量分数为2%的蔗糖溶液1 mL － － + + － +
3．加入唾液淀粉酶原液1 mL + － + － － －
4．加入蔗糖酶溶液1 mL － + － + － －
5．加入蒸馏水1 mL － － － － + +
6．酶促水解反应 摇匀，37℃水浴中保温10min
7．向每个试管中加入斐林试剂2 mL 摇匀，沸水浴中加热1~2min
8．观察并记录各试管内的变化












注：表中“+”为加入，“－”为未加入
（1）本实验的自变量是 。
（2）制备淀粉溶液时需加热煮沸，但制备好以后必须冷却到室温才能使用，这是防止 。
（3）上述实验中， 号试管能与斐林试剂发生反应生成砖红色沉淀，本实验的结论为 。
（4）实验过程中，E、F号试管起 作用。如果E、F号试管也出现砖红色沉淀，可能有很多原因，下列分析正确的是（用序号表示） 。
①淀粉溶液、蔗糖溶液不纯，混有还原性糖。
②淀粉溶液、蔗糖溶液放置的时间太长，其中的微生物将部分淀粉、蔗糖分解成还原性糖。
③试管不干净、上面留有还原性糖。
④实验操作过程中，胶头滴管混用、错用。
（5）如果条件所限，只保留两支试管，也能初步得出实验结论，请你写出可能的组合 。
（6）本实验，能否用碘液代替斐林试剂 （能/不能）。理由是 。

【答案】：（1）酶的种类（或底物的种类）
（2）温度过高破坏酶的活性
（3）A、D（注：不全不得分）； 酶具有专一性
（4）（空白）对照； ①②③④（注：不全不得分）
（5）AB、 CD、 AC、 BD（注：不全不得分）
（6）不能； 碘液不能检测蔗糖是否被分解产生还原性糖











第5章细胞的能量供应和利用
第1节降低化学反应活化能的酶（学生版）
一、细胞代谢
1、概念：细胞中每时每刻进行着的化学反应的统称。
我们生活的世界，万物竞茂，生生不息。而任何一个生命都要进行物质和能量的吸收与转化，这就是新陈代谢，简称代谢。“代谢”一词源自希腊语，原义为“变化”。新陈代谢包括无数的化学反应。这些化学反应使生物体内的众多物质千变万化。
2、细胞代谢是细胞生命活动的基础。细胞作为一个基本的生命系统，只有不断输入能量，才能维持生命活动的有序性。代谢反应有分解反应和合成反应。分解反应可降解复杂的有机分子并释放能量驱动合成反应；合成反应可合成细胞所需的分子。
3、细胞代谢与酶、ATP的关系
（1）与酶的关系
生物体内进行着数目惊人的化学反应。这些化学反应之所以能够高度组织、有序进行，不时有中间产物从岔道离开一个通路，进入另一个通路，这些都要归功于酶的催化。酶能够降低 ，保证新陈代谢的化学反应能够在生物体内 的条件下高效率地进行。如果酶的活性 ，则生物体内的化学反应便会紊乱，细胞代谢也就不能正常进行了。
（2）与ATP的关系
是几乎所有生命系统中能量的最终来源，能量的获得和利用都必须通过化学反应。而ATP是细胞内能量流通的“通货”。ATP简化了细胞中复杂的能量流动。这样，各种能源物质通过不同机制所释放的能量均可由ADP合成ATP。同样，各种耗能过程均可利用ATP直接供能。
二、酶
1、概念：酶是 。
★思考：（1）活细胞都产生酶吗？ 。
拓展思考：所有的活细胞都能产生激素吗？ 。
（2）酶发挥的是什么作用？ 。
拓展思考：作为催化剂，酶在发挥自身作用时具有哪些特点？
酶加快 ，催化化学反应迅速进行，但不改变化学反应 ，而是缩短到达平衡的 。酶本身在化学反应中并不 ，也不发生 ，所以可重复使用。实际上细胞中所有的化学反应都是由酶促进的。
（3）作为有机物，绝大多数的酶是 ，在 上合成，单体是 。少数的酶是 ，真核细胞在 中合成，单体是 。
拓展思考：所有的蛋白质都是酶吗？ 。
判断：酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物（ ）
（4）细胞环境是不是酶正常发挥作用的必要条件： 。
2、关于酶本质的探索
（1）关于酶本质的探索历程：
①1780年，意大利的斯帕兰札尼通过实验证实 。
②19世纪中叶，法国科学家路易·巴斯德对蔗糖转化为酒精的发酵过程进行了研究，认为在酵母细胞中存在一种活力物质，命名为“酵素”。巴斯德认为 。
③李比希认为 。
巴斯德是微生物学家，强调生物体或细胞的作用；李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题。他们的争论促使后人把对酶的研究的目标集中在他们争论的焦点上，使科学研究更加有的放矢。
④1897年，德国化学家毕希纳用砂粒研磨酵母细胞，将所有的细胞全部研碎，并成功地提取出一种液体。他发现，这种液体依然能够像酵母细胞一样完成发酵任务。
毕希纳认为 。
他将酵母细胞中引起发酵的物质称为酿酶（发酵酶）。在此之后，酶和酵素两个概念合二为一，并依据毕希纳的命名方法，酶的发现者们根据其所催化的反应将它们命名。
⑤1926年，美国生物化学家詹姆斯·萨姆纳历时9年，首次从刀豆中提取到脲酶结晶，他用正确的科学方法，坚持不懈的科学精神证明酶是 。1931年萨姆纳在过氧化氢酶的研究中再次证实了酶的这个化学本质。萨姆纳之前，之所以很难鉴定酶的本质，主要是因为细胞中酶的提取和纯化非常困难。
⑥20世纪80年代，托马斯·切赫和悉尼·奥尔特曼分别在研究四膜虫rRNA前体加工和细菌的核糖核酸酶P复合物的过程中，发现 本身具有自我催化作用，并提出核酶的概念。
（2）证明酶的化学本质是蛋白质的证据
①酶经酸或碱水解的最终产物是氨基酸，蛋白酶可使酶水解失活。
②导致蛋白质变性的因素也可以使酶变性失活。
③酶可与蛋白质一样具有紫色的颜色反应。
④进行元素分析，酶与蛋白质的元素含量相似，可以用氨基酸人工合成酶。
3、酶在细胞代谢中的作用
（1）活化能的概念： 。
（2）酶的催化作用的实质：降低了 。同无机催化剂相比，酶 更显著， 更高。
★判断：酶能提供反应所必需的活化能从而加快反应速率（ ）
★下图中，①表示有酶催化的曲线，②表示没有酶催化的曲线，E表示酶降低的活化能。正确的图解是（ ）






4、酶的特性
（1） 性
★思考：请你谈谈对这种特性的理解。
。
（2） 性
★思考：请你谈谈对这种特性的理解。
。
★思考：若要用淀粉酶探究酶对淀粉和蔗糖的水解作用，能否用碘液进行结果的检测？ 。
★以下实验不能说明（ ）
组别步骤 1 2 3
1 2%蔗糖液2mL 2%蔗糖液2mL 2%蔗糖液2mL
2 蒸馏水1mL 酵母提取液1mL 稀释唾液1mL
3 37℃恒温水浴，保温10分钟
4 斐林试剂1 mL 斐林试剂1 mL 斐林试剂1 mL
5 50～65℃温水中加热2分钟
实验结果 蓝色 砖红色 蓝色
A．酵母提取液含有蔗糖酶 B．酶具有专一性
C．蔗糖不是还原糖 D．高温使酶失活



★拓展思考：如果想验证蛋白酶对蛋白质的分解作用，某同学取甲乙两支试管，分别加入等量的蛋白液，然后甲试管加入蛋白酶溶液，乙试管加入等量的清水。将甲乙两试管均在35℃水浴中保温一段时间后，在甲乙两试管中均加入等量、适量的双缩脲试剂，此检测方法是否可行，为什么？针对这种情况，实验应如何改进？
。
（3）
细胞内的化学反应需要在常温、常压、酸碱度适中等温和条件下进行。同时酶是蛋白质，易在高温、强酸、强碱条件下变性失活。而无机催化剂常常需要辅助以高温、高压、强酸、强碱等剧烈条件才能有较高的催化效率。
从酶的这个特点，我们可以得出想让酶高效地催化化学反应需要为其提供 的条件。









★思考：请你认真观察课本上的这两个曲线，思考对于这两个曲线我们应该如何进行描述？
① 。
② 。
★思考：过酸、过碱和高温如何影响酶的活性？低温如何影响酶的活性？
。
一般动物体内的酶最适温度在35—40℃之间；植物体内的酶最适温度在40—50℃之间；细菌和真菌体内的酶最适温度差别较大，有的酶最适温度可高达70℃。动物体内的酶最适PH大多在6.5~8.0之间，但胃蛋白酶的最适PH为 ；植物体内的酶最适PH大多在4.5—6.5之间。
★思考：若人体唾液淀粉酶反应体系的温度从15℃上升到25℃，唾液淀粉酶的活性将如何变化？ 。
★思考：假设酶的最适温度为37℃。取4支试管，编号1、2、3、4。在1、2号试管中分别加入适量的酶溶液和反应物溶液，标记为甲组；3、4号试管中加入与1、2号试管等量的酶溶液和反应物溶液，标记为乙组。将甲组试管置于12℃，乙组试管置于85℃的水浴锅中保温20min。20min后将甲组以及乙组盛有酶溶液和反应物溶液的试管两两混合，之后转入37℃的水浴锅中保温5min。则保温结束后甲、乙两组试管内的反应分别为什么状态？
甲 ；乙 。
★练习：下列有关酶的叙述，正确的是（ ）
A．酶的数量因参与化学反应而减少
B．酶的基本组成单位是氨基酸或核苷酸
C．同一生物体内的各种酶催化反应条件都相同
D．任何一个活细胞都能产生酶，酶在生物体内才起催化作用
★练习：下列有关酶的叙述，正确的是（ )
A. 高温和低温均破坏酶的结构使其失活 B. 酶均是活细胞产生并具有催化作用的蛋白质
C. 降低反应活化能是酶具有高效性的原因 D. 大多数酶对底物没有严格的选择性
三、影响酶促反应的因素：研究某一因素对酶促反应速率的影响时，应在保持其他因素不变的情况下，单独改变研究的因素。
1、酶的浓度对酶促反应速率的影响
v/mmol·S-1



酶的浓度
曲线描述： 。
★思考：请你为上面的曲线补充其成立的前提性假设。
假设： 。反应系统中不含有抑制酶活性的物质及其他不利于酶发挥作用的因素。
2、底物浓度对酶促反应速率的影响
假设：酶的浓度一定，其他要求同上。
曲线为：v/mmol·S-1



底物浓度
★思考：请你根据假设，先在上述坐标中画出底物浓度与酶促反应速率关系的曲线，然后尝试解释曲线。
曲线解读： 。
★思考：限制曲线中酶促反应速率的因素是 和 。
3、PH对酶促反应的影响：见上文。
4、温度对酶促反应的影响：见上文。
★练习：若除酶外所有试剂均已预保温，则在测定酶活力的试验中，下列操作顺序合理的是（ ）
A.加入酶→加入底物→加入缓冲液→保温并计时→一段时间后检测产物的量
B. 加入底物→加入酶→计时→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
C. 加入缓冲液→加入底物→加入酶→保温并计时→一段时间后检测产物的量
D. 加入底物→计时→加入酶→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
★练习：将A、B两种物质混合，T1时加入酶C。下图为最适温度下A、B浓度的变化曲线。叙述错误的是（ ）

A．酶C降低了A生成B这一反应的活化能
B．该体系中酶促反应速率先快后慢
C．T2后B增加缓慢是酶活性降低导致的
D．适当降低反应温度，T2值增大

★拓展思考：请你认真观察下面三条酶促反应的曲线，尝试回答我们可以得到哪些结论？

结论：① ；
② ；
③ 。
四、实验—比较过氧化氢在不同条件下的分解
1、实验原理： 酶和无机催化剂 均能催化过氧化氢分解成 ，但 的催化效率更高。
★思考：请你思考，本实验我们可以以什么作为观测指标来衡量过氧化氢分解的快慢，进而比较不同催化剂的催化效率？
。
★继续思考：那我们可以怎么做？
① ；
② 。
2、材料用具：新鲜的质量分数为20%的肝脏研磨液（或新鲜的土豆研磨液）、新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液、质量分数为3.5%的FeCl3溶液、量筒、试管、滴管、试管架、卫生香、火柴、酒精灯、试管夹、大烧杯、三脚架、石棉网、温度计。
3、实验步骤：
①取4支洁净的试管，分别编上序号1、2、3、4，向各试管内分别加入2ml过氧化氢溶液，按序号依次放置在试管架上。
②将2号试管放在90℃左右的水浴中加热，观察气泡冒出的情况，并与1号试管作比较。
③向3号试管内滴入2滴FeCl3溶液，向4号试管内滴入2滴肝脏研磨液，注意不要使用同一支滴管。观察哪支试管产生的气泡多。
④2~3min后，将点燃的卫生香分别放入3号和4号试管内液面的上方。观察哪支试管中的卫生香燃烧猛烈。
4、实验现象和结论：
（1）现象：①2号试管比1号试管 。
②加入肝脏研磨液的试管 ，卫生香 。加入FeCl3溶液的试管相对于加入肝脏研磨液的试管 ，卫生香 。
（2）结论：① 。
② 。



★思考：若在广口瓶中加入10mL3%的H2O2溶液和新鲜的土豆片，当新鲜的土豆片与H2O2接触后，若有气体快速产生，可推测： 。
若增加新鲜土豆片的数量，则产生气体的速度会： 。
若一段时间后气体量不再增加是因为： 。
为保证实验的严谨性，需要控制 等无关变量。
五、对照实验中的变量
变量： 。
自变量： 。
因变量： 。
无关变量： 。
对照实验： 。
对照实验一般要设置 组和 组。在对照实验中， 的处理在不同组别之间应相同。高中生物学中，常见的对照实验类型有三类：空白对照、自身对照和对比实验（或相互对照）。
对照实验应遵循的基本原则（一）—单一变量原则和等量原则
单一变量原则与等量原则是统一的，只不过强调的侧面不同。单一变量原则强调的是实验变量的单一性，而等量原则强调的是除了实验变量之外的一切对实验结果有影响的无关变量必须相同，以排除无关变量对结果的影响。需要注意的是这些无关变量不但要等量，而且应适宜。
例如：（1）生物材料要相同，即所用生物材料的数量、质量、长度、体积、来源和生理状況等方面要尽量相同或至少大致相同。
（2）实验器具要相同，即试管、烧杯、水槽、广口瓶等器具的大小、型号、洁净度等要一样。
（3）实验试剂要相同，即试剂的成分、浓度、体积要相同，尤其要注意体积上等量。
（4）处理方法要相同，保温或冷却、光照或黑暗、搅拌或振荡都要一致。
对照实验应遵循的基本原则(二)
（1）科学性原则：包括实验原理、实验材料的选择，实验方法和实验结果处理的科学性。
（2）对照性原则：一般情况下，把改变实验变量的一组称为实验组；处于正常状态的一组(没有改变实验变量)称为对照组。
（3）平行重复原则：在实验中可以通过同时处理多个材料来体现重复性原则。
（4）随机性原则：随机性原则是指被研究的样本是从总体中任意抽取的。这样做是因为：①可以减少系统误差；②避免实验结果中的偏差。
进行实验评价应留意的几个方面
（1）是否是对照实验，如果有对照组，则看实验变量的处理是否遵循了单一变量、等量原则。
（2）实验步骤的顺序是否合理，步骤是否完整，具体操作是否正确。
（3）实验结果的验证是否得当和准确。
（4）实验材料和用具的选择是否恰当，实验试剂的选择、使用和用量是否准确。
（5）实验所需的一些条件，如温度、光照、加热等是否满足。
六、探究实验—影响酶活性的条件
1、实验原理：淀粉遇碘变蓝，淀粉被淀粉酶水解后，无蓝色反应。淀粉水解产物能够与斐林试剂发生氧化还原反应，生成砖红色的氧化亚铜沉淀。通过检测底物是否被分解或是否形成相应产物来反映酶的催化活性。
2、可选材料、试剂和用具：α―淀粉酶（最适温度为55~60℃）、过氧化氢酶、3%的可溶性淀粉溶液、新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液、5%的NaOH溶液、5%的HCl溶液、蒸馏水、碘液、斐林试剂、试管、烧杯、三脚架、石棉网、酒精灯等。

3、实验步骤：
实验前应合理设计操作程序，有效控制实验条件。如对于温度、PH等实验条件的控制，应该在酶与底物接触之前进行。

★思考：过氧化氢酶是否适合用于探究温度对酶活性的影响？

。
★试一试：请你尝试书写下面探究实验的实验步骤。
（1）温度对酶活性的影响
① 。
② 。
③ 。
④ 。
⑤ 。
★思考：斐林试剂是否适合用于探究温度对酶活性的影响实验的检验？
。
现象： 。
结论： 。

（2）PH对酶活性的影响
① 。
② 。
③ 。
④ 。
⑤ 。
现象： 。
结论： 。
★拓展思考：请你尝试写出探究酶催化化学反应最适温度或最适PH的实验思路。

。




★练习：酶是由活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物，生物体内的化学反应，基本上都是在酶的催化下进行的。请根据下列有关酶促反应的实验操作，回答相关问题。
实验操作 试 管
A B C D E F
1．加入质量分数为1%的可溶性淀粉溶液1 mL + + － － + －
2．加入质量分数为2%的蔗糖溶液1 mL － － + + － +
3．加入唾液淀粉酶原液1 mL + － + － －

4．加入蔗糖酶溶液1 mL － + － + － －
5．加入蒸馏水1 mL － － － － + +
6．酶促水解反应 摇匀，37℃水浴中保温10min
7．向每个试管中加入斐林试剂2 mL 摇匀，沸水浴中加热1~2min
8．观察并记录各试管内的变化















注：表中“+”为加入，“－”为未加入
（1）本实验的自变量是 。
（2）制备淀粉溶液时需加热煮沸，但制备好以后必须冷却到室温才能使用，这是防止 。
（3）上述实验中， 号试管能与斐林试剂发生反应生成砖红色沉淀，本实验的结论为 。
（4）实验过程中，E、F号试管起 作用。如果E、F号试管也出现砖红色沉淀，可能有很多原因，下列分析正确的是（用序号表示） 。
①淀粉溶液、蔗糖溶液不纯，混有还原性糖。
②淀粉溶液、蔗糖溶液放置的时间太长，其中的微生物将部分淀粉、蔗糖分解成还原性糖。
③试管不干净、上面留有还原性糖。
④实验操作过程中，胶头滴管混用、错用。
（5）如果条件所限，只保留两支试管，也能初步得出实验结论，请你写出可能的组合 。
（6）本实验，能否用碘液代替斐林试剂 （能/不能）。理由是 。









第2节细胞的能量“通货”—ATP（教师版）
一、ATP的结构简式和元素组成
1、ATP的中文名称是 三磷酸腺苷 。
2、ATP的结构简式是 A—P～P～P 。
★思考：①结构简式中的“A”代表 腺苷 ，由 腺嘌呤 和 核糖 组成；
“P”代表 磷酸基团 ；“～”代表 高能磷酸键 ，其断裂时，大量的能量会释放出来。ATP的水解实际上是指 ATP中高能磷酸键的水解 。
②高能磷酸键水解时释放的能量为 30.54KJ/mol 。1分子ATP中包含 2 个高能磷酸键。
③请你观察课本88页的“相关信息”栏目，思考ATP的元素组成： C、H、O、N、P 。
★思考：腺苷是ATP、RNA和DNA的基本组成单位的部分结构（×）
二、AMP、ADP与ATP
ATP的化学性质不稳定。在有关酶的催化作用下，ATP远离A的那个高能磷酸键水解，形成ADP和Pi（游离的磷酸）。ATP也可以同时水解掉最外侧的两个磷酸基团，形成AMP和PPi（焦磷酸）。
★思考：①请你根据ATP的结构简式和中文名称，尝试写出ADP和AMP的结构简式和中文名称。
ADP：结构简式： A—P～P 中文名称： 二磷酸腺苷
AMP：结构简式： A—P 中文名称： 一磷酸腺苷
②请你思考：AMP的另一个中文名称是 腺嘌呤核糖核苷酸 ，它是由一分子 腺嘌呤 、一分子 核糖 、一分子 磷酸 组成，是 核糖核苷酸 中的一种，是 RNA 的单体之一。
三、ATP与ADP的相互转化
1、ATP与ADP相互转化的动态平衡
（1）二者相互转化的示意图
ATP合成酶
ADP+Pi+能量 ATP
不同吸能反应中的酶
以上是ATP与ADP相互转化的示意图，并不是一个可逆反应的反应式。细胞内形成ATP时所需能量的来源途径与ATP水解释放的能量参与的化学反应途径是不同的。同时，能量是不能循环流动的，但物质可以相互转化、循环利用。
（2）请你谈谈对“ATP与ADP相互转化处于动态平衡”的理解。
活细胞中，ATP与ADP的相互转化，是时刻不停地发生且处于动态平衡之中的。细胞生命活动离不开能量，细胞内ATP的含量处于动态平衡，这对于维持生物体内供能的稳定极为重要。ATP简化了细胞中复杂的能量利用。这样，各种能源物质通过不同机制所释放的能量均可由ADP合成ATP。同样，各种耗能的过程，均可利用ATP为能量来源。细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性。
★判断：酶的种类具有物种差异性，而ATP却无物种差异性（√）
★思考：植物、动物、细菌和真菌等生物的细胞内都具有ATP，这可以从一个侧面说明 生物界具有统一性 ，也反映种类繁多的生物有着 共同的起源 。
2、ATP的形成与ATP的利用
（1）ATP的形成途径
1、对于动物、人、真菌和大多数细菌来说：ADP转化成ATP时所需能量，来自 细胞呼吸作用氧化分解有机物所释放的能量 。
2、对于绿色植物来说，ADP转化成ATP时所需的能量，除了来自 呼吸作用中氧化分解有机物释放的能量 外，还来自 光合作用 。
（2）ATP中能量的利用
ATP中的能量可直接转化为其他各种形式的能量，用于细胞中绝大多数需要能量的生命活动，所以ATP是细胞内的 直接能源 物质。
1、机械能：如纤毛、鞭毛的摆动，肌肉细胞的收缩，细胞分裂期染色体的运动，腺细胞对分泌物的分泌等。
2、电能：神经冲动的传导和电鳐、电鳗等动物体内产生的生物电等。
3、主动运输中物质逆浓度梯度跨膜运输所需要的能量。
4、细胞内的各种吸能反应发生所需的化学能。
5、光能：如萤火虫的发光。
6、热能：有机物氧化分解释放的能量，一部分用于生成ATP，大部分转化为热能通过各种途径向外界环境散发并用于维持体温。
四、吸能反应与放能反应
吸能反应： 一般与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量 。 光合 作用是重要的吸能反应。
放能反应： 一般与ATP的合成相联系，释放的能量储存在ATP中 。 呼吸 作用是典型的放能反应。
也就是说，能量通过 ATP 分子在吸能反应和放能反应之间流通。因此，可以形象地把ATP比喻成细胞内流通的 能量“通货” 。这就意味着，只要需要能量就需要ATP。










第2节细胞的能量“通货”—ATP（学生版）
一、ATP的结构简式和元素组成
1、ATP的中文名称是 。
2、ATP的结构简式是 。
★思考：①结构简式中的“A”代表 ，由 和 组成；
“P”代表 ；“～”代表 ，其断裂时，大量的能量会释放出来。ATP的水解实际上是指 。
②高能磷酸键水解时释放的能量为 。1分子ATP中包含 个高能磷酸键。
③请你观察课本88页的“相关信息”栏目，思考ATP的元素组成： 。
★思考：腺苷是ATP、RNA和DNA的基本组成单位的部分结构（ ）
二、AMP、ADP与ATP
ATP的化学性质不稳定。在有关酶的催化作用下，ATP远离A的那个高能磷酸键水解，形成ADP和Pi（游离的磷酸）。ATP也可以同时水解掉最外侧的两个磷酸基团，形成AMP和PPi（焦磷酸）。
★思考：①请你根据ATP的结构简式和中文名称，尝试写出ADP和AMP的结构简式和中文名称。
ADP：结构简式： 中文名称：
AMP：结构简式： 中文名称：
②请你思考：AMP的另一个中文名称是 ，它是由一分子 、一分子 、一分子 组成，是 中的一种，是 的单体之一。
三、ATP与ADP的相互转化
1、ATP与ADP相互转化的动态平衡
（1）二者相互转化的示意图
ATP合成酶
ADP+Pi+能量 ATP
不同吸能反应中的酶
以上是ATP与ADP相互转化的示意图，并不是一个可逆反应的反应式。细胞内形成ATP时所需能量的来源途径与ATP水解释放的能量参与的化学反应途径是不同的。同时，能量是不能循环流动的，但物质可以相互转化、循环利用。
（2）请你谈谈对“ATP与ADP相互转化处于动态平衡”的理解。


。
★判断：酶的种类具有物种差异性，而ATP却无物种差异性（ ）
★思考：植物、动物、细菌和真菌等生物的细胞内都具有ATP，这可以从一个侧面说明 ，也反映种类繁多的生物有着 。
2、ATP的形成与ATP的利用
（1）ATP的形成途径
1、对于动物、人、真菌和大多数细菌来说：ADP转化成ATP时所需能量，来自 。
2、对于绿色植物来说，ADP转化成ATP时所需的能量，除了来自 外，还来自 。
（2）ATP中能量的利用
ATP中的能量可直接转化为其他各种形式的能量，用于细胞中绝大多数需要能量的生命活动，所以ATP是细胞内的 物质。
1、机械能：如纤毛、鞭毛的摆动，肌肉细胞的收缩，细胞分裂期染色体的运动，腺细胞对分泌物的分泌等。
2、电能：神经冲动的传导和电鳐、电鳗等动物体内产生的生物电等。
3、主动运输中物质逆浓度梯度跨膜运输所需要的能量。
4、细胞内的各种吸能反应发生所需的化学能。
5、光能：如萤火虫的发光。
6、热能：有机物氧化分解释放的能量，一部分用于生成ATP，大部分转化为热能通过各种途径向外界环境散发并用于维持体温。
四、吸能反应与放能反应
吸能反应： 。 作用是重要的吸能反应。
放能反应： 。 作用是典型的放能反应。
也就是说，能量通过 分子在吸能反应和放能反应之间流通。因此，可以形象地把ATP比喻成细胞内流通的 。这就意味着，只要需要能量就需要ATP。












第3节ATP的主要来源—细胞呼吸（教师版）
一、细胞呼吸的概念
1、细胞呼吸是 指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，释放出能量并生成ATP 的过程。细胞呼吸也叫 呼吸作用 。
★思考：
（1）活细胞是否时刻进行着细胞呼吸？ 是的 。
（2）细胞呼吸的实质是 氧化分解有机物，释放能量 。
（3）细胞呼吸释放出的能量都储存在ATP中了吗？ 并没有全部储存在ATP中，还有一部分以热能形式散失了 。
（4）细胞呼吸与动物的呼吸一样吗？
呼吸作用与呼吸不同，呼吸指生物与外界进行的气体交换的过程，包括肺的通气、肺泡内的气体交换、气体在血液中的运输、组织内的气体交换。
二、细胞呼吸的方式
1、有氧呼吸：
（1）概念：有氧呼吸是指 细胞在氧气的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP 的过程。
（2）请你认真阅读课本总结有氧呼吸需要的条件：
① 第三阶段需要氧气参与 ；
② 每个阶段的化学反应都有不同的酶催化 ；
③ 适宜的温度、PH 等。
（3）请你认真阅读课本总结有氧呼吸发生的场所：① 细胞质基质 ；② 线粒体
（4）请你在下面写出有氧呼吸简写的化学反应式：
酶
C6H12O6+6O2+6H2O 6CO2+12H2O+能量
（5）请你根据课本93页图5-9以及正文中的叙述完成以下有氧呼吸三个阶段的比较：
第一阶段：
①场所： 细胞质基质 ；
②反应物： 1分子葡萄糖 、 ADP和Pi ；
③生成物： 2分子丙酮酸（C3H4O3） 、 少量的【H】 、 少量ATP ；
④释放的能量： 少量能量 ；
⑤是否有氧气参与： 不需要氧气的参与 。
第二阶段：
①场所： 线粒体基质 ；
②反应物： 丙酮酸和水 、 ADP和Pi ；
③生成物： 二氧化碳 、 【H】 、 少量ATP ；
④释放的能量： 少量能量 ；
⑤是否有氧气参与： 不需要氧气的参与 。
第三阶段：
①场所： 线粒体内膜 ；
②反应物： 前两个阶段产生【H】 、 氧气 、 ADP和Pi ；
③生成物： 水 、 大量ATP ；
④释放的能量： 大量的能量 ；
⑤是否有氧气参与： 需要氧气的参与 。
（6）有氧呼吸的能量变化：
1mol葡萄糖彻底氧化分解释放 2870 KJ的能量，其中有 1161 KJ的能量储存在ATP中，即可生成 38 mol的ATP，其余以 热能 形式散失的能量为 1709 KJ。这就是说，有氧呼吸的能量转换效率约为 40% 。
同有机物在生物体外的燃烧相比，有氧呼吸是在 温和 的条件下进行的；有机物中的能量是经过一系列的化学反应逐步 释放的。因为在特定的时间内释放出大量能量对细胞是有害的，所以细胞中能源物质的分解要受到调控。
★思考：进入线粒体进行有氧呼吸的相关物质有哪些？ 丙酮酸、水、【H】、O2、ADP和Pi 。
★判断：植物叶肉细胞的叶绿体中产生的葡萄糖可直接转移到线粒体中彻底氧化分解（×）
★课外拓展思考：如果仅考虑O2和C6H12O6，则短时间内动物有氧呼吸产生的CO2中的氧来自于C6H12O6，还是来自O2？请写出简单实验思路证明你的结论。
CO2中的氧来自于 C6H12O6 。实验思路：分别将 C6H1218O6 和 18O2 提供给两组 性别、健康状况、年龄均相同 的动物，分析两组动物有氧呼吸释放的 CO2 ，若 仅在C6H1218O6组动物中产生C18O2 ，即可证明上述结论。
2、无氧呼吸：
（1）请你仿照有氧呼吸写出无氧呼吸的概念：无氧呼吸是指 细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物进行不彻底的氧化分解，产生不彻底的氧化产物酒精和二氧化碳或乳酸，释放少量能量，生成少量ATP 的过程。
微生物的无氧呼吸也叫做 发酵 。 产生酒精 的叫酒精发酵； 产生乳酸 的叫乳酸发酵。
（2）无氧呼吸需要的条件： 参与无氧呼吸的酶 、 适宜的温度、PH 等。
（3）无氧呼吸的场所： 细胞质基质
（4）请你在下面写出概括无氧呼吸的化学反应式：
酶
①C6H12O6 2C3H6O3+少量能量
无氧呼吸产生乳酸的有马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚、 动物 和一些细菌，如 乳酸 菌。
酶
②C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+少量能量
进行无氧呼吸产生乙醇的有 酵母 菌、大多数植物和细菌。
（5）无氧呼吸的两个阶段
第一阶段： 与有氧呼吸的第一阶段完全相同 。
第二阶段： 丙酮酸在不同酶的催化作用下，利用第一阶段产生的【H】，分解成酒精和二氧化碳，或者转化成乳酸 。
（6）无氧呼吸过程中的能量变化：
无氧呼吸的特点：无氧参与，有机物氧化分解不彻底，释放少量能量，生成少量ATP，大部分能量则存留于 酒精或乳酸 中。
1mol葡萄糖分解成乳酸，释放196.65KJ的能量，其中61.08KJ的能量储存在ATP中，即可形成 2 molATP。其余能量以热能的形式散失，占大部分。
★判断：无氧呼吸产生CO2和有氧呼吸产生CO2两个过程只能发生于不同生物的细胞中（×）
★思考：无氧呼吸产生的乳酸或酒精对细胞有害吗？例如，用酵母菌使葡萄汁发酵产生葡萄酒，当酒精含量达到12%—16%时，发酵就停止了，为什么？
一般来说，如果无氧呼吸产生的乳酸或酒精过多，会对细胞产生毒害 。
★思考：无氧呼吸不需要O2的参与，该过程最终有无【H】的积累？ 无 。
★思考：当有氧呼吸与无氧呼吸释放的CO2的量相等时，哪种呼吸作用释放的能量多？
有氧呼吸比无氧呼吸释放的能量多 。
★健康小提示：只要酒精进入人体，就会造成损害，喝多喝少不过是伤害大与小的区别，适量饮酒永远不是什么好选择，所谓有益健康是不存在的。
3、有氧呼吸与无氧呼吸的相似之处
① 二者的实质都是：氧化分解有机物，释放能量 。
② 二者的第一阶段完全相同，因此参与反应的酶也相同 。
三、细胞呼吸的意义及细胞呼吸原理的应用
1、意义：
（1）为生物体各项生命活动提供 直接能源物质—ATP 。
（2）为生物体内其他化合物的合成提供 原料 。
（3）生物体维持体温的能量来源都是细胞呼吸。
2、应用：
（1）课本95页资料分析中的应用。
①包扎伤口需要选择透气的消毒纱布或“创可贴”等敷料。
②对板结土壤松土透气，可以使根细胞进行充分的 有氧呼吸 ，从而有利于根系的 生长 和对 水和无机盐 的吸收。
③利用微生物的呼吸作用和麦芽、葡萄、粮食、淀粉等原料生产各种酒和食醋或味精等。
④稻田也需要定期排水，否则水稻幼根会因缺氧而变黑、腐烂。
⑤皮肤破损较深或被生锈铁钉扎伤后，伤口较深的地方容易形成 无氧 环境，导致 破伤风芽孢杆菌 大量繁殖而使人患破伤风。
⑥有氧运动是指人在机体细胞充分获得氧的情况下进行的体育锻炼。无氧运动中，肌细胞因氧气不足，要靠无氧呼吸来获取能量，同时产生大量乳酸。乳酸大量积累会使肌肉酸胀乏力。
（2）粮食的储藏： 低氧、低温、干燥 。
蔬菜、水果的保鲜储藏： 低温、低氧、湿度适中 。













四、呼吸作用相对强度的表示方法
★思考：在黑暗状况，有氧气的条件下，呼吸作用的相对强度可用哪三种方式表示：
1、用 二氧化碳的释放量或用实验容器内二氧化碳的增加量 表示。
2、用 氧气的吸收量或实验容器内氧气的减少量 表示。
3、用 植物干物质（有机物）的减少量 表示。
五、黑暗条件以排除 光合作用 的影响，如何依据二氧化碳的释放量和氧气的消耗量判断细胞呼吸状况。
★思考：请以葡萄糖为呼吸底物完成下列问题的探讨。
1、无二氧化碳释放时，细胞 只进行产生乳酸的无氧呼吸 。此时，封闭容器内的气体体积不发生变化 。
2、 不消耗氧气，但产生二氧化碳 时，细胞只进行产生酒精的无氧呼吸。此时，封闭容器内的气体体积 可增大 。
3、当二氧化碳的释放量等于氧气的消耗量时，细胞 只进行有氧呼吸 。此时，封闭容器内的气体体积 不发生变化 。
4、当 二氧化碳释放量大于氧气消耗量 时，细胞同时进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸，如酵母菌在不同氧气浓度下的细胞呼吸。此时，如何比较两种呼吸方式呢？
（1）若 二氧化碳体积/氧气体积=4/3 ，有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等。
（2）若 二氧化碳体积/氧气体积＞4/3 ，无氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于有氧呼吸。
（3）若 二氧化碳体积/氧气体积＜4/3 ，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于无氧呼吸。
六、影响呼吸作用的因素及相关曲线
（一）、内部因素：
1、不同种类植物呼吸速率不同。
2、同一植物不同生长发育时期呼吸速率不同，如幼苗期、开花期呼吸速率升高，成熟期后呼吸速率下降；
3、同一植物不同器官呼吸速率不同，如生殖器官大于营养器官。
（二）、环境因素：
1、氧气浓度：

曲线解读：①a、b、c三条曲线分别代表 无氧呼吸 、 有氧呼吸 、 总呼吸 。
②氧气浓度为0时，只 进行无氧呼吸 ；氧气浓度较低时，既 进行有氧呼吸 又 进行无氧呼吸 ；氧气浓度超过一定值只 进行有氧呼吸 。
③A点为c曲线的最低点，请描述A点时呼吸作用的特点： 有机物消耗最少，无氧呼吸，有氧呼吸均受抑制 。B点为a、b曲线交叉点，请描述B点时呼吸作用的特点： 有氧呼吸与无氧呼吸的二氧化碳释放量相等，但有机物消耗不相等 。
④思考：贮藏蔬菜、水果时，如果想利用以上原理可以怎么做？
应取A点对应的氧气浓度（低氧），因为此时有机物消耗最少，无氧、有氧呼吸均受抑制 。


★课后拓展思考：

请你观察以上曲线，思考曲线中阴影部分面积表示 酵母菌无氧呼吸二氧化碳的释放量或不同O2浓度下无氧呼吸的强度 。

2、温度：
呼吸强度


温度
曲线解读：①温度可以通过影响 呼吸酶的活性 影响呼吸作用。
②针对以上原理，贮藏蔬菜、水果或粮食时，可以怎么做？ 应降低温度，以减少呼吸消耗 。
③产自新疆地区的水果比较甜，请从上述角度分析其原因。
在新疆地区，夏季白天光照时间长，光照强烈，光合作用时间长，光合作用强度大，积累的糖类等有机物多。同时昼夜温差大，夜间温度比较低，呼吸作用相对比较弱，消耗的糖类物质比较少，最终积累下来的糖类比较多。细胞内的糖类在有关酶的催化作用下，转化成的果糖和葡萄糖，使得水果特别甜 。
④请你根据上述问题思考，如果其他地区想利用大棚种植蔬菜、水果可以怎么做？
模仿新疆地区的环境，白天适当增加光照时间和光照强度，夜间可适当降低温度 。
3、含水量：请你联系水在细胞中的存在形式，尝试描述呼吸作用强度与细胞中的水的关系。
在一定范围内，细胞呼吸强度随自由水含量增加而增强 。
★思考：针对以上原理，农作物、粮食的种子储藏时应该怎么做？
应尽量干燥，以减少自由水含量，降低呼吸作用强度，减少有机物消耗 。
4、矿质元素：很多矿质元素是重要的辅酶或酶的激活剂，因而影响与细胞呼吸有关的酶。
七、探究活动—探究酵母菌细胞呼吸的方式
1、实验原理：（1）酵母菌
①酵母菌结构：酵母菌是一种 单细胞真 菌，具有典型的 真核 细胞结构，有细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核、液泡、线粒体等结构。遗传物质为 DNA ，主要存在于 染色体 上。
②酵母菌的呼吸方式：酵母菌是 兼性厌氧 微生物，在适宜的通气、温度和pH 等条件下，进行 有氧 呼吸并大量 繁殖 ；在无氧条件下则进行 酒精发酵 。
③培养液中酵母菌的数量变化：酵母菌可以用培养液来培养，培养液中酵母菌种群的增长情况，与酿酒、发酵食品的制作有密切关系。
④酵母菌的生产实践应用：酵母菌是人类生活实践中应用比较早的一类微生物，如我国古代劳动人民利用酵母菌酿酒。我们每天吃的面包和馒头就是由酵母菌参与制成的，喝的啤酒也离不开酵母菌的贡献。酵母菌的细胞里含有丰富的蛋白质和维生素，所以也可以做成高级营养品添加到食品中，或用作饲养动物的高级饲料。酵母菌由于结构简单，且生长迅速，易于培养，被广泛用于现代生物学研究中，是遗传学和分子生物学的重要研究材料。
（2）二氧化碳的检测方法：
①二氧化碳可使 澄清的石灰水 变混浊。
②二氧化碳可使 溴麝香草酚蓝水溶液 由 蓝 变 绿 再变 黄 。
利用以上原理，可以根据 石灰水混浊 程度或 溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色 时间的长短，检测二氧化碳的产生情况。
（3）酒精的检测： 橙色的重铬酸钾 溶液，在酸性条件下与乙醇发生化学反应，变成 灰绿色 。
2、材料用具：

★思考：①设置盛有质量分数为10%的NaOH溶液的锥形瓶的目的是： 吸收空气中的CO2，保证澄清的石灰水变混浊是由于酵母菌有氧呼吸产生的二氧化碳所致 。
②B瓶封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶的目的是： 将B瓶中的氧气消耗完，确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水 。
③课本提供实验装置的改进：在装有质量分数为10%的NaOH溶液的锥形瓶与装有酵母菌培养液的A瓶之间增加一个盛有澄清石灰水的锥形瓶，目的是用来检验 空气中的CO2是否被吸收干净 。装置图如下：

④无氧呼吸装置的改进：无氧呼吸装置中可将装有酵母菌培养液的B瓶中加一层油膜或石蜡膜，能确保进入石灰水中的CO2是无氧条件下酵母菌细胞呼吸产生的。

3、实验步骤：
（1）配制酵母菌培养液：取20g新鲜的食用酵母菌，分成两等份，分别放入锥形瓶A、B（500ml）中。分别向瓶中注入240ml质量分数为5%的葡萄糖溶液。
（2）检测CO2的产生：用锥形瓶和其他材料用具组装好实验装置（见课本），并连通橡皮球或气泵，让空气间歇性地依次通过3个锥形瓶（约50min）。然后将实验装置放到25—35℃的环境中培养8—10小时。
（3）检测酒精的产生：各取2ml酵母菌培养液的滤液，分别注入4支干净的试管中。向试管中分别滴加0.5ml溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液（体积分数为95%~97%）并轻轻振荡，使它们混合均匀。观察试管中的颜色变化。
4、实验现象及结论：
（1）请你在下面设计一个检测有无CO2产生的记录表：
时间（min） A瓶 B瓶
澄清的石灰水 溴麝香草酚蓝水溶液 澄清的石灰水 溴麝香草酚蓝水溶液
0 澄清 蓝色 澄清 蓝色
5
10
15
…
注：以“＋”个数表示澄清石灰水的浑浊程度
（2）请你完善下面鉴定有无酒精产生的记录表：
组别项目 A瓶 B瓶
试管 1号 2号 3号 4号
酵母菌培养液 2ml 2ml
酒精 2ml
清水 2ml
酸性重铬酸钾 0.5 ml 0.5 ml 0.5 ml 0.5 ml
溶液颜色变化
有氧条件下的实验现象：①澄清石灰水 变混浊 ；②酵母菌培养液的滤液 不能使重铬酸钾的浓硫酸溶液变色（仍为棕色） 。
有氧条件下的实验结论：有氧条件下，酵母菌 将葡萄糖氧化分解，生成大量二氧化碳 。
无氧条件下的实验现象：①澄清石灰水 变混浊 ，但与有氧条件比， 程度轻 ；②酵母菌培养液的滤液 使重铬酸钾的浓硫酸溶液变成灰绿色 。
无氧条件下的实验结论：在无氧条件下，酵母菌 将葡萄糖氧化分解，生成酒精和少量二氧化碳 。
★练习：某同学在研究马铃薯块茎无氧呼吸产物时，设计了如下实验：取新鲜马铃薯块茎，洗净、切成碎屑。向锥形瓶中放入适量的马铃薯块茎碎屑，并向瓶中充入N2，安装成下图。下列说法不正确的是（B）

A．锥形瓶中充入N2的目的是制造无氧环境
B．若溴麝香草酚蓝水溶液不变色，则说明马铃薯块茎细胞进行的是酒精发酵
C．实验前应对马铃薯块茎碎屑消毒
D．溴麝香草酚蓝水溶液也可以换成澄清的石灰水
第3节ATP的主要来源—细胞呼吸（学生版）
一、细胞呼吸的概念
1、细胞呼吸是 的过程。细胞呼吸也叫 。
★思考：
（1）活细胞是否时刻进行着细胞呼吸？ 。
（2）细胞呼吸的实质是 。
（3）细胞呼吸释放出的能量都储存在ATP中了吗？ 。
（4）细胞呼吸与动物的呼吸一样吗？
。
二、细胞呼吸的方式
1、有氧呼吸：
（1）概念：有氧呼吸是指 的过程。
（2）请你认真阅读课本总结有氧呼吸需要的条件：
① ；
② ；
③ 等。
（3）请你认真阅读课本总结有氧呼吸发生的场所：① ；②
（4）请你在下面写出有氧呼吸简写的化学反应式：


（5）请你根据课本93页图5-9以及正文中的叙述完成以下有氧呼吸三个阶段的比较：
第一阶段：
①场所： ；
②反应物： 、 ；
③生成物： 、 、 ；
④释放的能量： ；
⑤是否有氧气参与： 。
第二阶段：
①场所： ；
②反应物： 、 ；
③生成物： 、 、 ；
④释放的能量： ；
⑤是否有氧气参与： 。
第三阶段：
①场所： ；
②反应物： 、 、 ；
③生成物： 、 ；
④释放的能量： ；
⑤是否有氧气参与： 。
（6）有氧呼吸的能量变化：
1mol葡萄糖彻底氧化分解释放 KJ的能量，其中有 KJ的能量储存在ATP中，即可生成 mol的ATP，其余以 形式散失的能量为 KJ。这就是说，有氧呼吸的能量转换效率约为 。
同有机物在生物体外的燃烧相比，有氧呼吸是在 的条件下进行的；有机物中的能量是 释放的。因为在特定的时间内释放出大量能量对细胞是有害的，所以细胞中能源物质的分解要受到调控。
★思考：进入线粒体进行有氧呼吸的相关物质有哪些？ 。
★判断：植物叶肉细胞的叶绿体中产生的葡萄糖可直接转移到线粒体中彻底氧化分解（ ）
★课外拓展思考：如果仅考虑O2和C6H12O6，则短时间内动物有氧呼吸产生的CO2中的氧来自于C6H12O6，还是来自O2？请写出简单实验思路证明你的结论。
CO2中的氧来自于 。实验思路：分别将 和 提供给两组 的动物，分析两组动物有氧呼吸释放的 ，若 ，即可证明上述结论。
2、无氧呼吸：
（1）请你仿照有氧呼吸写出无氧呼吸的概念：
无氧呼吸是指 的过程。
微生物的无氧呼吸也叫做 。 的叫酒精发酵； 的叫乳酸发酵。
（2）无氧呼吸需要的条件： 、 等。
（3）无氧呼吸的场所：
（4）请你在下面写出概括无氧呼吸的化学反应式：
①

无氧呼吸产生乳酸的有马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚、 和一些细菌，如 菌。

②

进行无氧呼吸产生乙醇的有 菌、大多数植物和细菌。
（5）无氧呼吸的两个阶段
第一阶段： 。
第二阶段： 。
（6）无氧呼吸过程中的能量变化：
无氧呼吸的特点：无氧参与，有机物氧化分解不彻底，释放少量能量，生成少量ATP，大部分能量则存留于 中。
1mol葡萄糖分解成乳酸，释放196.65KJ的能量，其中61.08KJ的能量储存在ATP中，即可形成 molATP。其余能量以热能的形式散失，占大部分。
★判断：无氧呼吸产生CO2和有氧呼吸产生CO2两个过程只能发生于不同生物的细胞中（ ）
★思考：无氧呼吸产生的乳酸或酒精对细胞有害吗？例如，用酵母菌使葡萄汁发酵产生葡萄酒，当酒精含量达到12%—16%时，发酵就停止了，为什么？
。
★思考：无氧呼吸不需要O2的参与，该过程最终有无【H】的积累？ 。
★思考：当有氧呼吸与无氧呼吸释放的CO2的量相等时，哪种呼吸作用释放的能量多？
。
★健康小提示：只要酒精进入人体，就会造成损害，喝多喝少不过是伤害大与小的区别，适量饮酒永远不是什么好选择，所谓有益健康是不存在的。
3、有氧呼吸与无氧呼吸的相似之处
① 。
② 。
三、细胞呼吸的意义及细胞呼吸原理的应用
1、意义：
（1）为生物体各项生命活动提供 。
（2）为生物体内其他化合物的合成提供 。
（3）生物体维持体温的能量来源都是细胞呼吸。
2、应用：
（1）课本95页资料分析中的应用。
①包扎伤口需要选择透气的消毒纱布或“创可贴”等敷料。
②对板结土壤松土透气，可以使根细胞进行充分的 ，从而有利于根系的 和对 的吸收。
③利用微生物的呼吸作用和麦芽、葡萄、粮食、淀粉等原料生产各种酒和食醋或味精等。
④稻田也需要定期排水，否则水稻幼根会因缺氧而变黑、腐烂。
⑤皮肤破损较深或被生锈铁钉扎伤后，伤口较深的地方容易形成 环境，导致 大量繁殖而使人患破伤风。
⑥有氧运动是指人在机体细胞充分获得氧的情况下进行的体育锻炼。无氧运动中，肌细胞因氧气不足，要靠无氧呼吸来获取能量，同时产生大量乳酸。乳酸大量积累会使肌肉酸胀乏力。
（2）粮食的储藏： 。
蔬菜、水果的保鲜储藏： 。






































四、呼吸作用相对强度的表示方法
★思考：在黑暗状况，有氧气的条件下，呼吸作用的相对强度可用哪三种方式表示：
1、用 表示。
2、用 表示。
3、用 表示。
五、黑暗条件以排除 的影响，如何依据二氧化碳的释放量和氧气的消耗量判断细胞呼吸状况。
★思考：请以葡萄糖为呼吸底物完成下列问题的探讨。
1、无二氧化碳释放时，细胞 。此时，封闭容器内的气体体积 。
2、 时，细胞只进行产生酒精的无氧呼吸。此时，封闭容器内的气体体积 。
3、当二氧化碳的释放量等于氧气的消耗量时，细胞 。此时，封闭容器内的气体体积 。
4、当 时，细胞同时进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸，如酵母菌在不同氧气浓度下的细胞呼吸。此时，如何比较两种呼吸方式呢？
（1）若 ，有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等。
（2）若 ，无氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于有氧呼吸。
（3）若 ，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于无氧呼吸。
六、影响呼吸作用的因素及相关曲线
（一）、内部因素：
1、不同种类植物呼吸速率不同。
2、同一植物不同生长发育时期呼吸速率不同，如幼苗期、开花期呼吸速率升高，成熟期后呼吸速率下降；
3、同一植物不同器官呼吸速率不同，如生殖器官大于营养器官。
（二）、环境因素：
1、氧气浓度：

曲线解读：①a、b、c三条曲线分别代表 、 、 。
②氧气浓度为0时，只 ；氧气浓度较低时，既 又 ；氧气浓度超过一定值只 。
③A点为c曲线的最低点，请描述A点时呼吸作用的特点： 。
B点为a、b曲线交叉点，请描述B点时呼吸作用的特点： 。
④思考：贮藏蔬菜、水果时，如果想利用以上原理可以怎么做？
。
★课后拓展思考：

请你观察以上曲线，思考曲线中阴影部分面积表示 。

2、温度：
呼吸强度


温度
曲线解读：①温度可以通过影响 影响呼吸作用。
②针对以上原理，贮藏蔬菜、水果或粮食时，可以怎么做？ 。
③产自新疆地区的水果比较甜，请从上述角度分析其原因。


。
④请你根据上述问题思考，如果其他地区想利用大棚种植蔬菜、水果可以怎么做？
。
3、含水量：请你联系水在细胞中的存在形式，尝试描述呼吸作用强度与细胞中的水的关系。
。
★思考：针对以上原理，农作物、粮食的种子储藏时应该怎么做？
。
4、矿质元素：很多矿质元素是重要的辅酶或酶的激活剂，因而影响与细胞呼吸有关的酶。
七、探究活动—探究酵母菌细胞呼吸的方式
1、实验原理：（1）酵母菌
①酵母菌结构：酵母菌是一种 菌，具有典型的 细胞结构，有细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核、液泡、线粒体等结构。遗传物质为 ，主要存在于 上。
②酵母菌的呼吸方式：酵母菌是 微生物，在适宜的通气、温度和pH 等条件下，进行 呼吸并大量 ；在无氧条件下则进行 。
③培养液中酵母菌的数量变化：酵母菌可以用培养液来培养，培养液中酵母菌种群的增长情况，与酿酒、发酵食品的制作有密切关系。
④酵母菌的生产实践应用：酵母菌是人类生活实践中应用比较早的一类微生物，如我国古代劳动人民利用酵母菌酿酒。我们每天吃的面包和馒头就是由酵母菌参与制成的，喝的啤酒也离不开酵母菌的贡献。酵母菌的细胞里含有丰富的蛋白质和维生素，所以也可以做成高级营养品添加到食品中，或用作饲养动物的高级饲料。酵母菌由于结构简单，且生长迅速，易于培养，被广泛用于现代生物学研究中，是遗传学和分子生物学的重要研究材料。
（2）二氧化碳的检测方法：
①二氧化碳可使 变混浊。
②二氧化碳可使 由 变 再变 。
利用以上原理，可以根据 程度或 时间的长短，检测二氧化碳的产生情况。
（3）酒精的检测： 溶液，在酸性条件下与乙醇发生化学反应，变成 。
2、材料用具：

★思考：①设置盛有质量分数为10%的NaOH溶液的锥形瓶的目的是：
。
②B瓶封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶的目的是：
。
③课本提供实验装置的改进：在装有质量分数为10%的NaOH溶液的锥形瓶与装有酵母菌培养液的A瓶之间增加一个盛有澄清石灰水的锥形瓶，目的是用来检验 。装置图如下：

④无氧呼吸装置的改进：无氧呼吸装置中可将装有酵母菌培养液的B瓶中加一层油膜或石蜡膜，能确保进入石灰水中的CO2是无氧条件下酵母菌细胞呼吸产生的。

3、实验步骤：
（1）配制酵母菌培养液：取20g新鲜的食用酵母菌，分成两等份，分别放入锥形瓶A、B（500ml）中。分别向瓶中注入240ml质量分数为5%的葡萄糖溶液。
（2）检测CO2的产生：用锥形瓶和其他材料用具组装好实验装置（见课本），并连通橡皮球或气泵，让空气间歇性地依次通过3个锥形瓶（约50min）。然后将实验装置放到25—35℃的环境中培养8—10小时。
（3）检测酒精的产生：各取2ml酵母菌培养液的滤液，分别注入4支干净的试管中。向试管中分别滴加0.5ml溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液（体积分数为95%~97%）并轻轻振荡，使它们混合均匀。观察试管中的颜色变化。
4、实验现象及结论：
（1）请你在下面设计一个检测有无CO2产生的记录表：








（2）请你完善下面鉴定有无酒精产生的记录表：
组别项目 A瓶 B瓶
试管 1号 2号 3号 4号
酵母菌培养液
酒精
清水
酸性重铬酸钾
溶液颜色变化
有氧条件下的实验现象：①澄清石灰水 ；
②酵母菌培养液的滤液 。
有氧条件下的实验结论：有氧条件下，酵母菌 。
无氧条件下的实验现象：①澄清石灰水 ，但与有氧条件比， ；
②酵母菌培养液的滤液 。
无氧条件下的实验结论：在无氧条件下，酵母菌 。
★练习：某同学在研究马铃薯块茎无氧呼吸产物时，设计了如下实验：取新鲜马铃薯块茎，洗净、切成碎屑。向锥形瓶中放入适量的马铃薯块茎碎屑，并向瓶中充入N2，安装成下图。下列说法不正确的是（ ）

A．锥形瓶中充入N2的目的是制造无氧环境
B．若溴麝香草酚蓝水溶液不变色，则说明马铃薯块茎细胞进行的是酒精发酵
C．实验前应对马铃薯块茎碎屑消毒
D．溴麝香草酚蓝水溶液也可以换成澄清的石灰水




第4节能量之源—光与光合作用（教师版）
一、叶绿体中的色素
1、分布：叶绿体中色素分布于 类囊体的薄膜 上。
2、种类：叶绿素：含量约占 3/4 ，包括 叶绿素a （ 蓝绿 色）、 叶绿素b （ 黄绿 色）；类胡萝卜素：含量约占 1/4 ，包括 胡萝卜素 （ 橙黄 色）、 叶黄素 （ 黄 色）
3、请你根据绿叶中色素的种类和含量，思考植物叶片呈现不同颜色的原因。
（1）叶片呈绿色： 正常叶片中叶绿素含量多，叶片呈绿色 。
（2）叶片变黄： 气温降低，叶绿素不稳定易分解，而胡萝卜素较稳定，因而呈黄色 。
（3）叶片变红： 叶片内积累的可溶性糖类形成花青素等色素，而叶绿素因降温而降解，叶子呈红色 。
4、色素与吸收光谱
（1）连续光谱：可见光通过三棱镜后，可以看到红、橙、黄、绿、青、蓝、紫光组成的光谱称为连续光谱。
（2）吸收光谱：把绿叶内4种色素的丙酮提取液放在阳光（光源）与三棱镜之间，之前的连续光谱中出现黑线或暗带，说明连续光谱中有些波长的光被吸收了，这种光谱叫吸收光谱。
（3）请你认真观察课本99页图5-10，思考叶绿素吸收光谱的最强区域有几个？波长是多少？
一个是波长为640nm~660nm的红光部分，另一个是波长为430nm~450nm的蓝紫光部分 。因为叶绿素对 绿光 吸收最少，所以叶绿素溶液呈 绿 色。
（4）从图中我们还可以发现，类胡萝卜素主要吸收 蓝紫光 。类胡萝卜素还可以起到保护叶绿素，防止强光伤害叶绿素的作用。
★思考：如果你想建设大棚来种植蔬菜、水果，根据以上内容的学习，你准备选用什么颜色的大棚薄膜？理由是？种植过程中还可以采取什么样的措施增产？
无色透明大棚可见光中各色光均能透过，光合效率最高。因叶绿素对绿光吸收最少，因此绿色大棚光合效率最低。种植过程中还可以根据不同蔬菜、水果对于光照需求的特点进行相应的补充光照 。
★思考：海洋中的藻类植物，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的垂直分布依次是浅、中、深，这与光能的捕获有关吗？
不同颜色的藻类吸收不同波长的光。藻类本身的颜色是反射出来的光，即红藻反射出了红光，绿藻反射出绿光，褐藻反射出黄色的光。水层对光波中的红、橙部分吸收显著多于对篮、绿部分的吸收，即到达深水层的光线是相对富含短波长的光，所以吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层，吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海水深的地方。
5、色素功能：照射到植物上的光实际上只有一小部分被植物吸收，大部分的光透过植物或被植物表面反射。
（1）吸收和传递光能：绝大多数叶绿素a；全部叶绿素b、类胡萝卜素。
（2）吸收、转化光能：少数处于特殊状态的叶绿素a，吸收其他色素传来的光能，转换成电能。
6、色素的溶解性：叶绿素与类胡萝卜素都不溶于水，而易溶于酒精、丙酮、苯等 有机 溶剂。
7、请你根据生活经验及之前学习过的课本内容，列举影响叶绿素形成的外界因素。
（1） 光。一般植物在黑暗中生长不能合成叶绿素而使叶子发黄 。
（2） 温度。叶绿素的生物合成，也是酶促反应，一般低温抑制叶绿素的形成 。
（3） 矿质元素。比如，缺Mg导致出现缺绿病 。
二、叶绿体的结构和功能
1、分布：叶绿体主要分布于 绿色植物的叶肉 细胞。
2、结构：请你根据第3章学习的细胞器的内容，在下面描述叶绿体具有的结构特点。
叶绿体具有两层膜，分为外膜、内膜。叶绿体内部具有很多由类囊体堆叠而成的基粒。其膜上含有参与光合作用光反应的色素与酶。基粒周围充满基质，基质中含有参与光合作用暗反应的酶，还含有少量DNA、RNA以及核糖体 。
3、功能：叶绿体是 绿色植物进行光合作用 的场所。
三、光合作用的探究历程
18世纪中期之前，人们一直认为只有土壤中的水分是植物建造自身的原料。
1、1771年，英国科学家普利斯特利的实验
（1）请你从对照实验的角度思考，普利斯特利的实验应该如何设计？对应的现象是什么？
① 将点燃的蜡烛和小鼠分别单独置于密闭的玻璃罩内，作为对照 。
② 将小鼠与绿色植物置于密闭的玻璃罩内，发现小鼠不易窒息 。
③ 将点燃的蜡烛与绿色植物置于密闭的玻璃罩内，发现蜡烛不易熄灭 。
（2）实验分析：
①普利斯特利通过实验发现 植物可以更新因蜡烛燃烧或小鼠呼吸而变得污浊的空气 。
②普利斯特利没有发现 光照在植物更新空气中的作用 ，而是将空气的更新归因于植物的生长。所以，当时有人重复普利斯特利的实验，却得到完全相反的结论，认为植物跟动物一样能使空气变污浊。得出这样的结论是因为这些人是在 无光 条件下做的实验。
2、1779年，荷兰科学家英格豪斯用漏斗把新鲜水草扣在装满水的大烧杯里，再用装满水的试管罩在漏斗颈部一端的开口上，然后对水草 光照 ，并用试管收集水草所产生的气体，发现此气体可以助燃。若水草 无光照 则无小气泡放出。他又用非绿色器官进行实验，同样也没有气泡产生。
英格豪斯通过实验，发现① 普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功 ；② 植物体只有绿叶才能更新污浊的空气 。③由于化学发展水平的限制，没有明确 植物更新气体的成分 。
3、1785年，随着空气组成成分的发现，人们明确了绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳。
4、1845年，德国科学家梅耶根据能量转化与守恒定律指出，植物在进行光合作用时，把光能转换成化学能储存了起来。
5、1864年，德国科学家萨克斯的实验：
（1）实验过程及现象：