第 3 节　细胞呼吸的原理和应用 第 1 课时　细胞呼吸的方式及有氧呼吸 课标内容要求 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。 2．实验：探究酵母菌的 呼吸方式。 核心素养对接 1.生命观念——结构与功能观：线粒体结构与细 胞呼吸的关系。 2．科学思维——分析与综合：分析有氧呼吸的 三个阶段，理解细胞呼吸的实质。 3．科学探究——根据实验目的 ，设计探究酵母 菌细胞呼吸方式的实验装置，实施方案，观察实 验结果，得出正确结论。 一、细胞呼吸的方式 1．呼吸作用的实质： 细胞内的有机物氧化分解，并释放能量。呼吸作 用也叫细胞呼吸。 2．探究酵母菌细胞呼吸的方式 (1)酵母菌细胞呼吸的方式 兼性厌氧型 酵 有氧呼吸和无氧呼吸 (2)呼吸产物的检测 检测产物 CO2 酒精 (3)实验结论 试剂 澄清石灰水 溴麝香草酚蓝溶液 酸性条件下的重铬酸钾溶液 ① 酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。 ② 产物 3．细胞呼吸的类型 现象 石灰水变混浊 由蓝变绿再变黄 橙色变灰绿色 有氧呼吸和无氧呼吸。 二、有氧呼吸 1．总反应式 C6H12O6＋ 6H2O＋ 6O26CO2＋ 12H2O＋能量。 2．过程 (1)写出图中①②③代表有氧呼吸的对应阶段： ①：第一阶段；②：第二阶段；③：第三阶段。 (2)写出 a、b、c 代表的物质： a：丙酮酸；b：[H]；c：O2。 (3)三个阶段均释放出能量，释放能量最多的阶段是③(填图中序号)。 (4)写出图中①②③所处场所： ①：细胞质基质；②：线粒体基质；③：线粒体内膜。 3．概念 (1)场所：细胞质基质和线粒体。 (2)条件：有氧参与、多种酶催化。 (3)物质变化 ① 反应物：葡萄糖等有机物。 ② 产物：二氧化碳和水。 (4)能量变化：释放能量并生成大量 ATP。 4．有氧呼吸与有机物在体外燃烧的不同特点 (1)有氧呼吸过程温和。 (2)有氧呼吸进行时有机物中的能量经过一系列的化学反应逐步释放。 (3)有氧呼吸释放的能量有相当一部分储存在 ATP 中。 判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”) 1．只检测有无 CO2 产生即可确定酵母菌细胞呼吸的方式。 (　　) 2．根据石灰水变混浊的程度可以确定 CO2 产生量的多少。 (　　) 3．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。 (　　) 4．有氧呼吸全部在线粒体中进行。 (　　) 5．有氧呼吸的三个阶段均可产生 ATP，但第三阶段产生的最多。 ( ) 6．氧气作为反应物参与有氧呼吸的第二、三阶段。 (　　) 7．有氧呼吸的第三阶段既消耗水又产生水。 (　　) 提示：1.×　酵母菌细胞有氧呼吸和无氧呼吸均产生 CO2。 2．√ 3．×　酒精在酸性条件下与重铬酸钾溶液反应产生灰绿色。 4．×　有氧呼吸第一阶段在细胞质基质中进行。 5．√ 6．×　氧气参与有氧呼吸的第三阶段。 7．×　有氧呼吸的第二阶段消耗水，第三阶段产生水。 　探究酵母菌细胞的呼吸方式 1．实验分析 (1)材料分析：酵母菌必须是新鲜的，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杀死的植株或幼苗作对照。 深化探究：1.配制酵母菌培养液时，将葡萄糖溶液先煮沸再冷却后加入 锥形瓶。 (1)先煮沸的原因是什么？ (2)为什么要冷却后再加入锥形瓶？ 提示：(1)煮沸是为了除去其他杂菌，防止其他杂菌的干扰。 (2)冷却后再加入锥形瓶是防止高温将酵母菌杀死。 2．B 装置中，为什么要将 B 瓶封口放置一段时间后再连通盛有澄清石 灰水的锥形瓶？ 提示：B 瓶刚封口后，锥形瓶中有氧，酵母菌进行有氧呼吸 ，两瓶产生 CO2 的速度和量基本相等，所以需将开始产生的 CO2 排掉；一段时间后，B 瓶中的氧消耗完，再连通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，否则会出现两组澄清石灰水混浊程度差不多的情 况。 1．下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的说法，不正确的是(　　) A．酵母菌常被用作研究细胞呼吸的实验材料，其主要原因是酵母菌属 于兼性厌氧生物 B．在有氧呼吸的装置中，可将空气直接通入酵母菌的培养液 C．酵母菌呼吸产生的 CO2 可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄 D．酵母菌呼吸产生的酒精在酸性条件下能与橙色的重铬酸钾溶液反应 变成灰绿色 B　[酵母菌作为实验材料是因为它在有氧和无氧的条件下均能正常生存 。 酵母菌不论有氧还是无氧条件下均能产生 CO2，为了防止空气中原有 CO2 的 干 扰 ， 要 将 空 气 先 通 入 盛 有 NaOH 溶 液 的 锥 形 瓶 中 ， 再 通 入 酵 母 菌 溶 液 中。] 2．为了探究酵母菌的呼吸作用类型，某同学将实验材料和用具按如图 安装好。以下关于该实验的说法错误的是(　　) 甲组　　　　乙组 A．加入质量分数为 10%的 NaOH 溶液是为了吸收空气中的 CO2 B．两组装置均需要黑暗条件下进行实验 C．甲、乙两组装置中澄清的石灰水都变混浊，且甲组的混浊程度更大 D.乙组 B 瓶应封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶 B　[光对酵母菌的细胞呼吸方式没有影响 ，该实验在光下和黑暗处都能 进行。] 　有氧呼吸 1．有氧呼吸的主要场所——线粒体 (1)线粒体结构示意图 (2)线粒体结构的理解 ① 外膜：外膜光滑，是位于线粒体最外层的单位膜结构，有较高的通透 性。 ② 内膜：含有多种与有氧呼吸相关的酶，是包裹线粒体基质的单位膜结 构，通透性较低。 ③ 嵴：内膜的某些部分向内腔折叠而成，使内膜的表面积大大增加，含 有许多种与有氧呼吸有关的酶。 ④ 基质：通常呈液态，含有多种与有氧呼吸相关的酶。 2．有氧呼吸过程分析 3．化学反应式 C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量 反应物中的水用于有氧呼吸第二阶段和丙酮酸在相关酶的作用下反应生 成 CO2 和[H]，并释放少量能量，产物中的水是有氧呼吸第三阶段 [H]和 O2 在 相关酶的作用下反应生成的，并且释放大量能量，在书写反应式的时候一定 不能将其约掉。 深化探究：线粒体是有氧呼吸的主要场所，试从结构与功能相适应的角 度，说明线粒体与有氧呼吸相适应的结构特点： (1)从线粒体内膜结构上分析：__________________________ ____________________________________________________。 (2)从有氧呼吸所需酶的附着上分析：____________________ ____________________________________________________。 提示：(1)线粒体的内膜向内折叠形成嵴，大大增加了线粒体的内膜表面 积 (2)线粒体的内膜上和基质中含有与有氧呼吸有关的酶 1．(2019·山东新泰一中高一上质检 )下列关于线粒体的叙述，正确的是 (　　) A．线粒体外膜上的蛋白质含量比内膜的高 B．葡萄糖分解为丙酮酸的过程发生在线粒体基质中 C．成人心肌细胞中的线粒体数量比腹肌细胞多 D．生命活动所需 ATP 均由线粒体提供 C　[线粒体的内膜向内折叠，上面有多种与有氧呼吸有关的酶，故内膜 上的蛋白质含量比外膜的高，A 错误。葡萄糖分解为丙酮酸是细胞呼吸的第 一阶段，场所是细胞质基质，B 错误。线粒体是细胞呼吸的主要场所，为生 命活动提供能量，心肌细胞需要能量多，故线粒体较多，C 正确。ATP 的主 要来源是细胞呼吸，细胞呼吸的场所包括细胞质基质和线粒体 ，另外光合作 用过程中也会产生 ATP，D 错误。] 2．下列有关有氧呼吸的叙述正确的是(　　) A．线粒体是有氧呼吸的主要场所，没有线粒体的细胞只能进行无氧呼 吸 B．第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸，产生大量的[H]和能量 C．第二阶段是丙酮酸分解成 CO2 和 H2O，产生少量的[H]和能量 D．第三阶段是[H]和氧结合产生 H2O，同时生成大量的能量 D　[原核细胞没有线粒体，但是需氧原核生物能进行有氧呼吸，A 选项 错误；有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解过程，产生的[H]和能量较少，B 选项 错误；第二阶段是丙酮酸分解成 CO2 和[H]，产生少量的能量，但是[H]的产 生量较多，C 选项错误；[H]和氧结合产生 H2O，同时释放大量的能量的阶 段是有氧呼吸的第三阶段，D 选项正确。] 有氧呼吸过程中 ATP 的来源 有氧呼吸过程中各个阶段反应式和总反应式的能量都不能写成 ATP，因 为 ATP 并不是有氧呼吸的直接产物，只是糖类等有机物氧化分解时释放的 能量部分可以用于合成 ATP。 [课堂小结] 知识网络构建 核心语句归纳 1.酵母菌是单细胞真菌，代谢类型为兼 性厌氧型。 2.CO2 可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿 再变黄。 3.在酸性条件下，橙色的重铬酸钾溶液 与酒精反应变成灰绿色。 4.有氧呼吸的反应式：C6H12O6＋6O2＋ 6H2O6CO2＋12H2O＋能量。 5.有氧呼吸的三个阶段发生的场所依次 是细胞质基质、线粒体基质和线粒体 内膜。 1．如图为线粒体的结构示意图，其中不可能发生的反应是(　　) A．②处发生丙酮酸的分解 B．①处产生 ATP C．②处产生 CO2 D．③处发生[H]与 O2 的结合反应 B　[①②③ 分别表示线粒体内外膜间隙、线粒体基质、嵴。丙酮酸分解 产生 CO2 发生在②线粒体基质中；[H]与 O2 的结合反应在嵴上完成；物质氧 化分解过程不能在①处进行，①处也不能产生 ATP。] 2．下图为酵母菌细胞有氧呼吸的部分示意图，下列有关叙述正确的是 ( ) 葡萄糖丙酮酸二氧化碳 A．①过程进行的场所在线粒体 B．②过程的产物除了二氧化碳，还有 H2O C．①②过程一定都有能量释放 D．与②相比，①过程产生的[H]较多 C　[① 过程的场所是细胞质基质；②过程消耗 H2O，不产生 H2O；②过 程比①过程产生的[H]多。] 3．下图表