2024年新教材高中生物第五章細胞的能量供應(yīng)和利用第3節(jié)第1課時細胞呼吸的方式及有氧呼吸學(xué)案新人教版必修1

PAGE1-第1課時細胞呼吸的方式及有氧呼吸學(xué)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)1.探究酵母菌細胞呼吸的方式，理解細胞呼吸的概念。2．說出線粒體的結(jié)構(gòu)和功能，理解線粒體是有氧呼吸的主要場所。3．闡明有氧呼吸的三個階段，概括有氧呼吸的概念。1.生命觀念：闡述細胞呼吸過程中物質(zhì)和能量改變，形成物質(zhì)和能量觀；線粒體結(jié)構(gòu)與其功能相適應(yīng)，形成結(jié)構(gòu)與功能觀。2．科學(xué)思維：歸納與概括有氧呼吸三個階段，理解細胞呼吸實質(zhì)。學(xué)問點一細胞呼吸的方式1．呼吸作用的實質(zhì)：細胞內(nèi)的eq\o(□,\s\up4(1))有機物氧化分解，并eq\o(□,\s\up4(2))釋放能量。2．探究酵母菌細胞呼吸的方式酵母菌是一種eq\o(□,\s\up4(3))單細胞真菌，在有氧和無氧的條件下都能生存，屬于eq\o(□,\s\up4(4))兼性厭氧菌，便于用來探討細胞呼吸的不同方式。(1)提出問題：酵母菌在有氧和無氧條件下都能產(chǎn)生二氧化碳嗎？酒精和二氧化碳是在什么條件下產(chǎn)生的？(2)作出假設(shè)：酵母菌在有氧的條件下產(chǎn)生更多的二氧化碳；酵母菌在無氧條件下產(chǎn)生酒精和少量的二氧化碳。(3)設(shè)計方案①變量的分析和限制②材料選擇食用酵母菌、質(zhì)量分數(shù)為5%的葡萄糖溶液、質(zhì)量分數(shù)為10%的NaOH溶液、澄清石灰水、溴麝香草酚藍溶液、重鉻酸鉀溶液、質(zhì)量分數(shù)為95%～97%的濃硫酸溶液、錐形瓶等。(4)實施方案①酵母菌培育液的配制：取20g簇新的食用酵母菌，分成兩等份，分別放入錐形瓶A(500mL)和錐形瓶B(500mL)中。向錐形瓶A、B中分別加入240mL質(zhì)量分數(shù)為5%的煮沸后冷卻的葡萄糖溶液。②連接裝置③產(chǎn)物檢測(5)試驗結(jié)果(6)試驗結(jié)論：酵母菌在有氧條件下進行eq\o(□,\s\up4(25))有氧呼吸，產(chǎn)生大量的eq\o(□,\s\up4(26))CO2和水，在無氧條件下進行eq\o(□,\s\up4(27))無氧呼吸，無氧呼吸的產(chǎn)物有eq\o(□,\s\up4(28))酒精，同時也產(chǎn)生少量的eq\o(□,\s\up4(29))CO2。3．科學(xué)方法——對比試驗對比試驗：設(shè)置兩個或兩個以上的eq\o(□,\s\up4(30))試驗組，通過對結(jié)果的比較分析，來探究eq\o(□,\s\up4(31))某種因素對試驗對象的影響，這樣的試驗叫做對比試驗也叫相互比照試驗。探究酵母菌在不同氧氣條件下細胞呼吸的方式，有氧和無氧兩種條件都是試驗組，這兩個試驗組的結(jié)果都是eq\o(□,\s\up4(32))事先未知的，通過對比可以看出氧氣條件對細胞呼吸的影響。eq\a\vs4\al(問題思索)配制葡萄糖溶液時，對葡萄糖溶液進行煮沸、冷卻的目的。提示：葡萄糖溶液煮沸的目的：加熱殺死雜菌；排出葡萄糖溶液中溶解的氧氣。葡萄糖溶液煮沸后冷卻的目的：防止酵母菌體內(nèi)的酶高溫下失活。eq\a\vs4\al(問題思索)甲組中NaOH的作用？間歇性通空氣的緣由？提示：NaOH的作用：汲取CO2，保證通入酵母菌培育液中的氣體不含CO2，避開對試驗結(jié)果的干擾。間歇性通空氣的緣由：NaOH充分汲取CO2，保證通入澄清石灰水的CO2為酵母菌產(chǎn)生。eq\a\vs4\al(問題思索)乙組中，B瓶封口放置一段時間后，再連通盛有石灰水的錐形瓶的緣由？提示：讓酵母菌將瓶中氧氣耗盡，保證通入澄清石灰水的是無氧呼吸產(chǎn)生的CO2。eq\a\vs4\al(問題思索)(實踐應(yīng)用)釀酒業(yè)常用的菌種是酵母菌，在利用酵母菌釀酒時，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(chǎn)生酒精。題型一探究酵母菌細胞呼吸的方式[例1]下圖為“探究酵母菌的呼吸方式”的試驗裝置，有關(guān)敘述正確的是()A．該試驗需設(shè)置有氧和無氧兩種條件的對比試驗，其中乙組作為比照組B．若向B瓶和D瓶中加入酸性重鉻酸鉀溶液，則D瓶內(nèi)的溶液會變黃C．可依據(jù)溴麝香草酚藍溶液變黃所需的時間長短，來檢測CO2的產(chǎn)生速率D．若C瓶和E瓶中溶液都變混濁，不能據(jù)此推斷酵母菌的呼吸方式解題分析該對比試驗兩組都未知試驗結(jié)果，都是試驗組，A錯誤；D瓶進行無氧呼吸，生成酒精，在酸性條件下與重鉻酸鉀溶液反應(yīng)變成灰綠色，而B瓶進行有氧呼吸，不生成酒精，無灰綠色出現(xiàn)，B錯誤；B瓶進行有氧呼吸，產(chǎn)生CO2速率較快，溴麝香草酚藍溶液變黃所需的時間較短，石灰水變混濁較快(混濁量較大)，D瓶進行無氧呼吸，產(chǎn)生CO2速率較慢，溴麝香草酚藍溶液變黃所需的時間較長，石灰水變混濁較慢(混濁量較小)，C正確、D錯誤。答案C[例2]下圖為某生物小組探究酵母菌呼吸方式的試驗設(shè)計裝置。下列敘述正確的是()A．試驗自變量為溫度B．乙、丙兩試管中液體應(yīng)煮沸冷卻除去O2C．氣泵泵入的氣體應(yīng)先除去O2D．試驗因變量為CO2的產(chǎn)生速率解題分析本試驗的自變量是有無氧氣，A錯誤；乙、丙兩試管中的液體先煮沸，冷卻后再加入酵母菌，目的是消退其他微生物對試驗的影響，對于丙還有除去O2的作用，B錯誤；氣泵泵入氣體的目的是為酵母菌供應(yīng)O2，但應(yīng)先除去CO2，C錯誤；依據(jù)試驗裝置可知，該試驗的因變量為CO2的產(chǎn)生速率，D正確。答案D學(xué)問點二有氧呼吸1．對于絕大多數(shù)生物來說，eq\o(□,\s\up4(1))有氧呼吸是細胞呼吸的主要形式。2．有氧呼吸的主要場所——線粒體3．有氧呼吸的總反應(yīng)式C6H12O6＋6O2＋6H2Oeq\o(→,\s\up7(酶))6CO2＋12H2O＋能量4．對有氧呼吸的三個階段進行歸納，完成下表注：(1)[H]是指NADH(還原型輔酶Ⅰ)。(2)C6H12O6不能進入線粒體。5．有氧呼吸的概念：有氧呼吸是指細胞在eq\o(□,\s\up4(18))氧的參加下，通過多種eq\o(□,\s\up4(19))酶的催化作用，把eq\o(□,\s\up4(20))葡萄糖等有機物eq\o(□,\s\up4(21))徹底氧化分解，產(chǎn)生eq\o(□,\s\up4(22))CO2和水，釋放eq\o(□,\s\up4(23))能量，生成大量ATP的過程。6．有氧呼吸的能量轉(zhuǎn)化7．同有機物在生物體外的燃燒相比，有氧呼吸特點：有氧呼吸過程eq\o(□,\s\up4(26))溫柔；有機物中的能量經(jīng)過一系列的化學(xué)反應(yīng)eq\o(□,\s\up4(27))逐步釋放；這些能量有相當(dāng)一部分儲存在eq\o(□,\s\up4(28))ATP中。eq\a\vs4\al(問題思索)線粒體是進行有氧呼吸的必需條件嗎？若不是，請舉例說明。提示：不是，藍細菌無線粒體也可進行有氧呼吸，具有有氧呼吸酶是進行有氧呼吸的必需條件。eq\a\vs4\al(問題思索)有氧呼吸的生成物CO2和H2O分別產(chǎn)生于有氧呼吸的第幾階段？提示：有氧呼吸的生成物CO2產(chǎn)生于有氧呼吸的其次階段；有氧呼吸的生成物H2O產(chǎn)生于有氧呼吸的第三階段。eq\a\vs4\al(問題思索)有氧呼吸過程中哪幾個階段有[H]產(chǎn)生？其消耗發(fā)生在哪個階段？提示：有氧呼吸過程中第一、二階段均有[H]產(chǎn)生，其消耗發(fā)生在第三階段，與氧氣結(jié)合形成水。eq\a\vs4\al(問題思索)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。題型二有氧呼吸的過程分析[例3]有氧呼吸全過程中的物質(zhì)改變可分為三個階段：①C6H12O6→丙酮酸＋[H]；②丙酮酸＋H2O→CO2＋[H]；③[H]＋O2→H2O。下列與此相關(guān)的敘述中，正確的是()A．第③階段反應(yīng)極易進行，無需酶的催化B．第②階段無ATP生成，第③階段形成較多的ATPC．整個過程中，水既是反應(yīng)物又是產(chǎn)物D．第①階段也在線粒體中進行解題分析有氧呼吸的三個階段都須要酶的催化，都有ATP的產(chǎn)生，產(chǎn)生ATP最多的是第三階段，A、B錯誤；水作為反應(yīng)物參加了其次階段的反應(yīng)，第三階段有水生成，C正確；第①階段在細胞質(zhì)基質(zhì)中進行，D錯誤。答案C[例4]下圖表示有氧呼吸過程，下列有關(guān)說法正確的是()A．①②④中數(shù)值最大的是①B．③代表的物質(zhì)名稱是氧氣C．產(chǎn)生①②的場所是線粒體D．某些原核生物能完成圖示全過程解題分析①②④分別代表有氧呼吸第一、二、三階段釋放的能量，④最大，A錯誤；③代表其次階段加入反應(yīng)的H2O，B錯誤；①的場所是細胞質(zhì)基質(zhì)，②是線粒體基質(zhì)，C錯誤；原核生物沒有線粒體，但有些含有與有氧呼吸有關(guān)的酶，可以進行有氧呼吸，D正確。答案D1．在檢驗酵母菌細胞呼吸產(chǎn)物時，常用到一些物質(zhì)的顏色反應(yīng)，下列描述錯誤的是()A．CO2可使澄清的石灰水變混濁B．CO2可使溴麝香草酚藍溶液由藍變綠再變黃C．乙醇在堿性條件下能與灰綠色的重鉻酸鉀溶液反應(yīng)變成橙色D．乙醇在酸性條件下能與橙色的重鉻酸鉀溶液反應(yīng)變成灰綠色答案C解析用重鉻酸鉀檢測酒精時需在酸性條件下，顏色由橙色變?yōu)榛揖G色。2．下列有關(guān)探究酵母菌細胞呼吸方式的試驗的說法，不正確的是()A．該試驗實行的方法是類比試驗法B．可用重鉻酸鉀溶液來檢測酒精的存在C．可用澄清的石灰水來檢測二氧化碳的存在D．在無氧呼吸的裝置中，需將酵母液反應(yīng)一段時間后再將導(dǎo)管通入澄清石灰水中答案A解析該試驗實行的方法是對比試驗法，A錯誤；酸化的重鉻酸鉀溶液遇酒精由橙色變?yōu)榛揖G色，可用重鉻酸鉀溶液來檢測酒精的存在，B正確；澄清的石灰水遇二氧化碳變混濁，可用澄清的石灰水來檢測二氧化碳的存在，C正確；在無氧呼吸的裝置中，需將酵母液反應(yīng)一段時間后再將導(dǎo)管通入澄清石灰水中，這是為消耗掉瓶中的氧氣，創(chuàng)建無氧環(huán)境，D正確。3．如圖表示細胞呼吸的過程，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()A．①和②都是線粒體的組成部分B．在②和③中都能產(chǎn)生大量的ATPC．在②和③中所含酶的種類相同D．甲、乙分別代表丙酮酸、[H]答案D解析①表示細胞呼吸第一階段的場所，即細胞質(zhì)基質(zhì)，②③表示有氧呼吸其次和第三階段的場所，即線粒體基質(zhì)和內(nèi)膜，A錯誤；③中進行有氧呼吸的第三階段，釋放大量能量，產(chǎn)生大量ATP，②中進行有氧呼吸的其次階段，釋放少量能量，產(chǎn)生少量ATP，B錯誤；在②③內(nèi)進行的反應(yīng)不同，因此所含的酶種類不同，C錯誤；分析題圖可知，甲是丙酮酸，乙是[H]，D正確。4．用含18O的葡萄糖跟蹤有氧呼吸過程中的氧原子，18O的轉(zhuǎn)移途徑是()A．葡萄糖→丙酮酸→H2O B．葡萄糖→丙酮酸→O2C．葡萄糖→O2→H2O D．葡萄糖→丙酮酸→CO2答案D解析葡萄糖參加的有氧呼吸過程可分為三個階段，第一個階段是葡萄糖分解成丙酮酸，同時產(chǎn)生[H]和少量的能量；其次個階段是丙酮酸和H2O徹底分解成CO2，同時產(chǎn)生[H]和少量的能量，第三個階段是第一個階段和其次個階段產(chǎn)生的[H]還原從空氣中汲取進來的O2，生成H2O，同時產(chǎn)生了大量的能量。從葡萄糖氧化分解產(chǎn)生H2O和CO2的全過程可以看出，葡萄糖中18O的轉(zhuǎn)移途徑是葡萄糖→丙酮酸→CO2。5．試驗裝置如圖，在燒瓶內(nèi)裝有含酵母菌的葡萄糖溶液，試管內(nèi)裝有澄清的石灰水。(1)燒瓶保溫，過一段時間后，石灰水將變________，這是因為___________________________________________________________________。(2)過一段時間后打開燒瓶塞，可以嗅到________，這是因為______________________，若用手摸燒瓶將會感到燒瓶________。(3)若在試驗起先時就將空氣充入燒瓶，過一段時間后，澄清石灰水會不會變色，為什么？_________________________________________________________________________________________________________________________________