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

第1課時(shí)細(xì)胞呼吸的方式和有氧呼吸過程課標(biāo)要求1．分析細(xì)胞呼吸和有機(jī)燃料燃燒產(chǎn)生能量過程的不同，理解細(xì)胞呼吸的本質(zhì)。2．概述有氧呼吸的三個(gè)階段，寫出有氧呼吸的反應(yīng)式。3．探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式，學(xué)會(huì)限制和檢測試驗(yàn)變量。核心素養(yǎng)1．生命觀念——結(jié)構(gòu)與功能觀：線粒體結(jié)構(gòu)與細(xì)胞呼吸的關(guān)系。2．科學(xué)思維——分析與綜合：分析有氧呼吸的三個(gè)階段，理解細(xì)胞呼吸的實(shí)質(zhì)。3．科學(xué)探究——依據(jù)試驗(yàn)?zāi)康?，設(shè)計(jì)探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式的試驗(yàn)裝置，實(shí)施方案，視察試驗(yàn)結(jié)果，得出正確結(jié)論。學(xué)問點(diǎn)一探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式必備學(xué)問·夯實(shí)雙基活學(xué)巧練1.只檢測有無CO2產(chǎn)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(chǎn)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(yīng)產(chǎn)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(shí)進(jìn)行有氧呼吸，大量繁殖獲得大量菌種，把氧氣耗盡，然后進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生酒精。課內(nèi)探究·名師點(diǎn)睛1．試驗(yàn)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(chǎn)生H2O和CO2，無氧呼吸產(chǎn)生酒精和CO2。(2)呼吸產(chǎn)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(chǎn)量有關(guān)；②藍(lán)色的溴麝香草酚藍(lán)溶液變綠再變黃，且變黃時(shí)間長短與CO2產(chǎn)量有關(guān)；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(yàn)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(jìn)入A瓶的氣體中不含有CO2，保證使第三個(gè)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(chǎn)生的。②乙中B瓶應(yīng)封口放置一段時(shí)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(chǎn)生的。學(xué)問貼士酵母菌是兼性厭氧生物，是因?yàn)樗饶苓M(jìn)行有氧呼吸也能進(jìn)行無氧呼吸，而人體中的某些細(xì)胞既能進(jìn)行有氧呼吸也能短暫的進(jìn)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(jìn)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(guān)于探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式試驗(yàn)的敘述正確的是(C)A．選擇酵母菌為試驗(yàn)材料是因?yàn)榻湍妇亲责B(yǎng)、兼性厭氧型微生物，易于培育B．通過設(shè)置有氧(比照組)和無氧(試驗(yàn)組)的比照，易于推斷酵母菌的呼吸方式C．將試驗(yàn)裝置連接后須要進(jìn)行氣密性檢查，確保不漏氣D．試驗(yàn)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(xì)胞生物，屬于異養(yǎng)、兼性厭氧型微生物，易于培育，A錯(cuò)誤；通過設(shè)置有氧和無氧兩個(gè)試驗(yàn)組進(jìn)行相互比照，易于推斷酵母菌的細(xì)胞呼吸方式，B錯(cuò)誤；試驗(yàn)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(cuò)誤。變式訓(xùn)練?(2024·福建龍巖一中期末)如圖為“探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式”的試驗(yàn)裝置，下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(B)A．A瓶加入質(zhì)量分?jǐn)?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(nèi)的溶液會(huì)變黃C．可依據(jù)溴麝香草酚藍(lán)溶液變黃的時(shí)間長短，來檢測CO2的產(chǎn)生狀況D．裝置乙D瓶先封口放置一段時(shí)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(jìn)行有氧呼吸，產(chǎn)生二氧化碳和水，裝置乙中酵母菌無氧呼吸產(chǎn)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(nèi)的溶液會(huì)變成灰綠色，B錯(cuò)誤。學(xué)問點(diǎn)二有氧呼吸必備學(xué)問·夯實(shí)雙基活學(xué)巧練1.有氧呼吸的三個(gè)階段均可產(chǎn)生ATP，但第三階段產(chǎn)生的最多。(√)2．有氧呼吸產(chǎn)生的[H]在線粒體基質(zhì)中與氧結(jié)合生成水。(×)3．有氧呼吸的第三階段既消耗水又產(chǎn)生水。(×)深化探討1.有氧呼吸過程中哪幾個(gè)階段有[H]產(chǎn)生？其消耗發(fā)生在哪個(gè)階段？提示：有氧呼吸過程中第一、二階段有[H]產(chǎn)生，其去向是在第三階段與氧氣結(jié)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(nèi)探究·名師點(diǎn)睛1．線粒體的結(jié)構(gòu)(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(xì)胞質(zhì)基質(zhì)分開,內(nèi)膜：有很多種與有氧呼,吸有關(guān)的酶))(2)嵴：由內(nèi)膜的某些部位向內(nèi)腔折疊形成。嵴使內(nèi)膜的表面積大大增加，更有利于有氧呼吸的進(jìn)行。(3)基質(zhì)：嵴的四周充溢液態(tài)的基質(zhì)。線粒體基質(zhì)中含有少量的DNA和RNA，含有很多種與有氧呼吸有關(guān)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(xì)胞質(zhì)基質(zhì)線粒體基質(zhì)線粒體內(nèi)膜反應(yīng)物葡萄糖(C6H12O6)丙酮酸(C3H4O3)＋H2O[H]＋O2產(chǎn)物丙酮酸＋[H]CO2＋[H]H2O是否需氧不需氧不需氧需氧產(chǎn)生ATP數(shù)量少量(2mol)少量(2mol)大量(28mol)反應(yīng)式C6H12O62C3H4O3＋4[H]＋能量2C3H4O3＋6H2O6CO2＋20[H]＋能量24[H]＋6O212H2O＋能量總反應(yīng)式及各元素的去向特殊提示：反應(yīng)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O(shè)2。CO2中的氧原子一半來自C6H12O6，一半來自參加反應(yīng)的水分子。3．有氧呼吸過程中的產(chǎn)能及能量利用率(1)產(chǎn)能1mol葡萄糖(2870kJ)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(32molATP→為各項(xiàng)生,命活動(dòng)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(shí)，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(cuò)提示：(1)葡萄糖是有氧呼吸最常利用的物質(zhì)，但不是唯一的物質(zhì)。(2)葡萄糖不能進(jìn)入線粒體，須要在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中分解為丙酮酸和[H]后，丙酮酸才能進(jìn)入線粒體中進(jìn)一步分解。(3)真核細(xì)胞中哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞、蛔蟲無線粒體，只能進(jìn)行無氧呼吸。線粒體不是進(jìn)行有氧呼吸必需的結(jié)構(gòu)，如藍(lán)細(xì)菌(原核生物)無線粒體，但能進(jìn)行有氧呼吸。典例剖析典例2(2024·山東青島高一學(xué)業(yè)考試)探討者將青蛙細(xì)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(nèi)膜、線粒體基質(zhì)等，下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(B)A．線粒體外膜先裂開是因?yàn)橥饽っ娣e比內(nèi)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(jìn)行各項(xiàng)生命活動(dòng)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(cuò)誤。變式訓(xùn)練?如圖表示細(xì)胞有氧呼吸的過程，其中①～③代表有關(guān)生理過程發(fā)生的場所，甲、乙代表有關(guān)物質(zhì)。下列相關(guān)敘述正確的是(D)A．①、②和③分別是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體內(nèi)膜和線粒體基質(zhì)B．①和②所含酶的種類相同C．②和③都能產(chǎn)生大量ATPD．甲、乙分別代表丙酮酸、[H]解析：圖中①是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，②表示線粒體基質(zhì)，③表示線粒體內(nèi)膜；①中進(jìn)行的是細(xì)胞呼吸的第一階段，②中進(jìn)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(jìn)行的是有氧呼吸的其次階段，只能產(chǎn)生少量ATP，③中進(jìn)行的是有氧呼吸的第三階段，能產(chǎn)生大量ATP。1．探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式試驗(yàn)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(gè)錐形瓶，既保證O2的充分供應(yīng)，又使空氣先經(jīng)過盛有NaOH溶液的錐形瓶，除去空氣中的CO2，保證第三個(gè)錐形瓶的澄清石灰水變混濁是酵母菌有氧呼吸產(chǎn)生的CO2所致。(2)無氧條件：裝置乙中B瓶應(yīng)封口放置一段時(shí)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(chǎn)生的CO2使澄清的石灰水變混濁。2．對比試驗(yàn)設(shè)置兩個(gè)或兩個(gè)以上的試驗(yàn)組，通過對結(jié)果的比較分析，來探究某種因素對試驗(yàn)對象的影響，這樣的試驗(yàn)叫作對比試驗(yàn)，也叫相互比照試驗(yàn)。在本節(jié)課的探究活動(dòng)中，須要設(shè)置有氧和無氧兩種條件，探究酵母菌在不同氧氣條件下細(xì)胞呼吸的方式，這兩個(gè)試驗(yàn)組的結(jié)果都是事先未知的，它們之間形成相互比照，沒有另設(shè)比照組，都是試驗(yàn)組。典例3(2024·廣東試驗(yàn)中學(xué)高一月考)某同學(xué)為了探討酵母菌細(xì)胞呼吸的方式，制作了如下圖所示的試驗(yàn)裝置。甲、乙瓶中各加等量的經(jīng)煮沸后冷卻的葡萄糖溶液，并加入等量的酵母菌，乙瓶內(nèi)用液體石蠟隔絕空氣。對該試驗(yàn)的分析，錯(cuò)誤的是(D)A．該試驗(yàn)不能以有無CO2的產(chǎn)生來推斷酵母菌的細(xì)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(yàn)結(jié)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(yàn)，以解除無關(guān)因素對酵母菌細(xì)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(chǎn)生CO2，因此不能以有無CO2的產(chǎn)生來推斷酵母菌的細(xì)胞呼吸方式，A項(xiàng)正確；將葡萄糖溶液煮沸可以殺菌，防止雜菌的細(xì)胞呼吸對試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響，B項(xiàng)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(xiàng)正確；甲、乙都是試驗(yàn)組，該試驗(yàn)為對比試驗(yàn)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。學(xué)霸記憶1.CO2可使溴麝香草酚藍(lán)溶液由藍(lán)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(xué)反應(yīng)，變成灰綠色。3．有氧呼吸的反應(yīng)式為：C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量。1．下列關(guān)于“探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式”試驗(yàn)的敘述，錯(cuò)誤的是(A)A．通過檢測CO2是否生成可推斷酵母菌細(xì)胞呼吸的方式B．試驗(yàn)運(yùn)用的酵母菌培育液是相宜質(zhì)量分?jǐn)?shù)的葡萄糖溶液C．試驗(yàn)應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)有氧條件和無氧條件下的對比試驗(yàn)，分別分析酵母菌細(xì)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(yīng)變成灰綠色解析：酵母菌有氧呼吸和無氧呼吸都產(chǎn)生二氧化碳，因此通過檢測CO2是否生成不能推斷酵母菌細(xì)胞呼吸的方式，A錯(cuò)誤；試驗(yàn)運(yùn)用的酵母菌培育液是相宜質(zhì)量分?jǐn)?shù)的葡萄糖溶液，否則濃度過高，會(huì)導(dǎo)致酵母菌失水死亡，B正確；有氧條件和無氧條件分別對應(yīng)探究有氧呼吸和無氧呼吸能否發(fā)生，所以試驗(yàn)應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)有氧條件和無氧條件下的對比試驗(yàn)，分別分析酵母菌細(xì)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(yīng)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(xì)胞呼吸的主要方式，下列關(guān)于有氧呼吸的敘述正確的是(D)A．有氧呼吸每個(gè)階段都生成ATP，第三階段生成量最少B．有氧呼吸的每個(gè)階段都有O2參加C．[H]在第一、二、三階段產(chǎn)生，作用是還原O2生成H2OD．有氧呼吸過程中，有機(jī)物中的能量是經(jīng)過一系列的反應(yīng)逐步釋放的解析：有氧呼吸中，有機(jī)物中的能量是經(jīng)過一系列的反應(yīng)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(chǎn)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(chǎn)生CO2。現(xiàn)供應(yīng)若干套(每套均有數(shù)個(gè))試驗(yàn)裝置，如圖(A～D)所示，請分析作答：(1)依據(jù)試驗(yàn)?zāi)康倪x擇裝置序號，并依據(jù)試驗(yàn)的組裝要求排序(裝置可重復(fù)運(yùn)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(lán)溶液代替，依據(jù)其溶液變成_黃色__(顏色)的時(shí)間長短，可以檢測酵母菌培育液中產(chǎn)生CO2的狀況。(3)一段時(shí)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(huì)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(xì)胞呼吸，釋放的CO2是在_線粒體基質(zhì)__中產(chǎn)生的，H2O是在_線粒體內(nèi)膜__中形成的；產(chǎn)生ATP最多的是第三階段?？偡磻?yīng)式：C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量。解析：(1)要檢測酵母菌有氧呼吸的產(chǎn)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(chǎn)生，不是空氣中的，所以有氧呼吸的裝置應(yīng)為：C→A→B(或C→B→A→B)。要檢測酵母菌無氧呼吸的產(chǎn)物，須要給酵母菌培育液無氧的環(huán)境，并檢測產(chǎn)物是否有二氧化碳，所以無氧呼吸的裝置應(yīng)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(jìn)入B瓶的二氧化碳都是酵母菌呼吸作用產(chǎn)生的。二氧化碳除了可以用澄清石