高中生物 第5章 细胞的能量供应和利用 第3节 ATP的主要来源—细胞呼吸 第1课时 探究酵母菌细胞呼吸的方式、有氧呼吸优质课件 新人教版必修1

1、1第第3节节ATP的主要来源的主要来源细胞呼吸细胞呼吸2教师参考教师参考 新课导入新课导入导入导入1:上一节已经学习了上一节已经学习了ATP的相关知识的相关知识,知道了知道了ATP是生命活动的直接是生命活动的直接能源物质能源物质,那么那么,糖类中稳定的化学能是怎样转化为生命活动所需的直接糖类中稳定的化学能是怎样转化为生命活动所需的直接能量的呢能量的呢?这将是本节课学习的内容这将是本节课学习的内容,ATP的主要来源的主要来源细胞呼吸。细胞呼吸。导入导入2:生物界所有生物的一切生命活动都需要能量。无论是人类还是细生物界所有生物的一切生命活动都需要能量。无论是人类还是细菌菌,能量供应一旦停止能量供应

2、一旦停止,生命也将结束。那么生命也将结束。那么,生物体内是通过什么方式来生物体内是通过什么方式来产生和提供能量的呢产生和提供能量的呢?我们知道我们知道,物质的燃烧需要氧气物质的燃烧需要氧气,发现这一现象的是发现这一现象的是法国化学家拉瓦锡法国化学家拉瓦锡,拉瓦锡还曾经把生物的呼吸作用比作碳和氢的拉瓦锡还曾经把生物的呼吸作用比作碳和氢的“缓慢缓慢燃烧过程燃烧过程”。拉瓦锡的这一说法有道理吗。拉瓦锡的这一说法有道理吗?呼吸作用能够像燃烧那样剧烈呼吸作用能够像燃烧那样剧烈吗吗?要想对此问题正确作答要想对此问题正确作答,请学习本节课的内容。请学习本节课的内容。3第第1课时探究酵母菌细胞呼吸的方式、有课

3、时探究酵母菌细胞呼吸的方式、有氧呼吸氧呼吸4【教学目标教学目标】1.基于酵母菌在有氧和无氧条件下都能生存这一事实基于酵母菌在有氧和无氧条件下都能生存这一事实,让学生提出要探究让学生提出要探究的问题的问题,作出假设作出假设,设计和进行对比实验设计和进行对比实验,探究酵母菌细胞呼吸方式。探究酵母菌细胞呼吸方式。科学科学思维、科学探究思维、科学探究2.通过阐释线粒体的结构和有氧呼吸的过程通过阐释线粒体的结构和有氧呼吸的过程,使学生形成使学生形成“线粒体是进行线粒体是进行有氧呼吸的主要场所有氧呼吸的主要场所”这一结构与功能观。这一结构与功能观。生命观念、科学思维生命观念、科学思维5形成学科核心素养形成

4、学科核心素养凝练素养凝练素养自主学习自主学习6自主学习自主学习 读教材读教材学基础学基础一、细胞呼吸一、细胞呼吸请仔细阅读教材第请仔细阅读教材第91页页,完成下面的问题。完成下面的问题。1.概念概念(1)物质变化物质变化:有机物氧化分解有机物氧化分解,生成生成 。(2)能量变化能量变化:释放出能量并生成释放出能量并生成 。2.类型类型:根据根据 ,可分为可分为 和无氧呼吸两种类和无氧呼吸两种类型。型。二氧化碳或其他产物二氧化碳或其他产物ATPATP是否需要氧气是否需要氧气有氧呼吸有氧呼吸7二、探究酵母菌细胞呼吸的方式二、探究酵母菌细胞呼吸的方式请仔细阅读教材第请仔细阅读教材第9193页页“细胞

5、呼吸的方式细胞呼吸的方式”,完成下面的问题。完成下面的问题。1.酵母菌作为实验材料的原因酵母菌作为实验材料的原因:在在 的条件下都能生存的条件下都能生存,属于兼性厌氧菌。属于兼性厌氧菌。2.呼吸产物的检测呼吸产物的检测检测产物检测产物试剂试剂现象现象CO2澄清石灰水澄清石灰水石灰水变浑浊石灰水变浑浊 水溶液水溶液由蓝变由蓝变 再变再变 酒精酒精 溶液溶液橙色变橙色变 色色有氧和无氧有氧和无氧溴麝香草酚蓝溴麝香草酚蓝绿绿黄黄重铬酸钾重铬酸钾灰绿灰绿83.实验结论实验结论(1)酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行 。(2)在有氧条件下在有氧条件下,酵母菌通过细胞呼吸产生

6、大量酵母菌通过细胞呼吸产生大量 。(3)在无氧条件下在无氧条件下,酵母菌通过细胞呼吸产生酵母菌通过细胞呼吸产生 ,还产生少量的还产生少量的 。判断判断(1)细胞呼吸的产物都是细胞呼吸的产物都是CO2和和H2O。( )(2)检测检测CO2的产生除澄清的石灰水外的产生除澄清的石灰水外,还可以用溴麝香草酚蓝水溶液。还可以用溴麝香草酚蓝水溶液。( )(3)酵母菌无氧呼吸会产生酒精和水。酵母菌无氧呼吸会产生酒精和水。( )(4)无氧呼吸的全过程都是在细胞质基质中进行。无氧呼吸的全过程都是在细胞质基质中进行。( )细胞呼吸细胞呼吸CO2和水和水酒精酒精CO29三、有氧呼吸三、有氧呼吸请仔细阅读教材第请仔细

7、阅读教材第9394页页“有氧呼吸有氧呼吸”,完成下面的问题。完成下面的问题。102.场所及过程场所及过程11据图可知据图可知:(1)主要场所主要场所: 。(2)总反应式总反应式:C6H12O6+6O2+6H2O 6CO2+12H2O+能量。能量。(3)特点特点必要条件必要条件:有有 参与参与,多种多种 催化。催化。过程特点过程特点:能量是能量是 的的,有机物有机物 。线粒体线粒体氧氧酶酶逐步释放逐步释放彻底氧化分解彻底氧化分解12选择选择在生物体内有机物氧化分解的全过程中在生物体内有机物氧化分解的全过程中,完全在线粒体基质中进行的是完全在线粒体基质中进行的是( )A.葡萄糖和葡萄糖和O2反应生

8、成反应生成CO2和水和水B.丙酮酸和水形成丙酮酸和水形成CO2和和HC.H和和O2结合生成水结合生成水D.葡萄糖产生丙酮酸和葡萄糖产生丙酮酸和HB B13凝练素养凝练素养 解疑难解疑难提能力提能力主题一主题一 探究酵母菌细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸的方式教师参考教师参考问题引领问题引领:1.探究酵母菌细胞呼吸的方式的实验中探究酵母菌细胞呼吸的方式的实验中,自变量和因变量分别是什么自变量和因变量分别是什么?2.如何营造有氧和无氧条件如何营造有氧和无氧条件?141.实验课题的分析实验课题的分析(1)本实验的探究课题可以转变为探究有氧条件和无氧条件下酵母菌细胞本实验的探究课题可以转变为探究有氧条

9、件和无氧条件下酵母菌细胞呼吸的情况。呼吸的情况。(2)根据检测目的不同根据检测目的不同,可细化为两个子课题可细化为两个子课题:在有氧和无氧条件下酵母在有氧和无氧条件下酵母菌细胞呼吸产生菌细胞呼吸产生CO2的多少的多少;在有氧和无氧条件下酵母菌细胞呼吸是否在有氧和无氧条件下酵母菌细胞呼吸是否产生酒精。具体分析如下产生酒精。具体分析如下:课题名称课题名称课题一课题一课题二课题二自变量自变量有氧和无氧有氧和无氧有氧和无氧有氧和无氧因变量因变量产生的产生的CO2的多少的多少酒精的有无酒精的有无观测指标观测指标澄清石灰水变浑浊的程度澄清石灰水变浑浊的程度重铬酸钾溶液的颜色变化重铬酸钾溶液的颜色变化无关变

10、量无关变量温度、营养物质、空气中的温度、营养物质、空气中的CO2(用碱性溶液吸收空气中的用碱性溶液吸收空气中的CO2)实验结论实验结论有氧条件下酵母菌产生的有氧条件下酵母菌产生的CO2比无氧条件下多比无氧条件下多在无氧条件下酵母菌产生酒精在无氧条件下酵母菌产生酒精,而在有氧而在有氧条件下不产生酒精条件下不产生酒精152.实验装置的分析实验装置的分析(1)第一组装置中的第一个锥形瓶中盛放的试剂是第一组装置中的第一个锥形瓶中盛放的试剂是NaOH溶液溶液,其目的是使进其目的是使进入入A中的空气先经中的空气先经NaOH溶液处理溶液处理,排除空气中排除空气中CO2对实验结果的干扰。对实验结果的干扰。(2

11、)第二组装置中第二组装置中B瓶放置一段时间后瓶放置一段时间后,才能与装有澄清石灰水的锥形瓶连接才能与装有澄清石灰水的锥形瓶连接,其目的是让酵母菌将其目的是让酵母菌将B瓶中的氧气消耗掉瓶中的氧气消耗掉,确保产物确保产物CO2均来自无氧呼吸。均来自无氧呼吸。3.实验中注意事项实验中注意事项(1)配制酵母菌培养液时配制酵母菌培养液时,必须将煮沸的葡萄糖溶液冷却到常温必须将煮沸的葡萄糖溶液冷却到常温,才可加入新才可加入新鲜食用酵母菌。鲜食用酵母菌。(2)有氧条件装置必须持续通入空气有氧条件装置必须持续通入空气,保证氧气的充足。保证氧气的充足。16【典例典例1】 下图为下图为“探究酵母菌的呼吸方式探究酵

12、母菌的呼吸方式”的实验装置的实验装置,有关叙述正确有关叙述正确的是的是()A.该实验需设置有氧和无氧两种条件的对比实验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其中乙组作为对照组B.若向若向B瓶和瓶和E瓶中加入酸性重铬酸钾溶液瓶中加入酸性重铬酸钾溶液,则则E瓶内的溶液会变黄瓶内的溶液会变黄C.可根据溴麝香草酚蓝水溶液变黄的时间长短可根据溴麝香草酚蓝水溶液变黄的时间长短,来定量检测来定量检测CO2的产生速的产生速率率D.C瓶和瓶和F瓶中溶液都变浑浊瓶中溶液都变浑浊,澄清石灰水的作用不同澄清石灰水的作用不同17解析解析:该实验需设置有氧和无氧两种条件的对比实验该实验需设置有氧和无

13、氧两种条件的对比实验,甲、乙组互为对照甲、乙组互为对照组组;若向若向B瓶和瓶和E瓶中加入酸性重铬酸钾溶液瓶中加入酸性重铬酸钾溶液,由于只有无氧呼吸才会产生由于只有无氧呼吸才会产生酒精酒精,所以所以E瓶内的溶液会变灰绿色瓶内的溶液会变灰绿色;C瓶和瓶和E瓶中澄清石灰水的作用都是瓶中澄清石灰水的作用都是用来检测用来检测CO2。答案答案:C易错提醒易错提醒 对比实验是指设置两个或两个以上的实验组对比实验是指设置两个或两个以上的实验组,通过对结果的通过对结果的比较分析比较分析,来探究某种因素与实验对象的关系。对比实验不设对照组来探究某种因素与实验对象的关系。对比实验不设对照组,均均为实验组为实验组(或

14、互为实验组和对照组或互为实验组和对照组)是对照实验的一种特殊形式是对照实验的一种特殊形式,即相当于即相当于“相互对照相互对照”。18备选例题备选例题 下列有关酵母菌细胞呼吸方式的探究实验下列有关酵母菌细胞呼吸方式的探究实验,下列叙述错误的是下列叙述错误的是( )A.用酵母菌来研究细胞呼吸不同方式的原因之一是酵母菌属于兼性厌氧菌用酵母菌来研究细胞呼吸不同方式的原因之一是酵母菌属于兼性厌氧菌B.依据石灰水浑浊程度和速度可以判断培养液中酵母菌的呼吸方式依据石灰水浑浊程度和速度可以判断培养液中酵母菌的呼吸方式C.溴麝香草酚蓝水溶液可用来检验溴麝香草酚蓝水溶液可用来检验CO2D.检验是否有酒精产生的方法

15、是直接向培养液中加入橙色的重铬酸钾溶液检验是否有酒精产生的方法是直接向培养液中加入橙色的重铬酸钾溶液解析解析:酵母菌属于兼性厌氧菌酵母菌属于兼性厌氧菌,可作为探究细胞呼吸方式的材料可作为探究细胞呼吸方式的材料,且有氧呼吸产生且有氧呼吸产生二氧化碳的量比无氧呼吸多二氧化碳的量比无氧呼吸多;可用澄清石灰水或溴麝香草酚蓝水溶液来检验可用澄清石灰水或溴麝香草酚蓝水溶液来检验CO2;检验是否有酒精产生的方法是吸取少量培养液置于试管中检验是否有酒精产生的方法是吸取少量培养液置于试管中,再向试管中加入酸性再向试管中加入酸性重铬酸钾溶液重铬酸钾溶液,而不是直接向培养液中加入橙色的重铬酸钾溶液。而不是直接向培养

16、液中加入橙色的重铬酸钾溶液。D D19【题组演练题组演练】1.在检测酵母细胞呼吸产物时在检测酵母细胞呼吸产物时,常用到的一些特殊的颜色反应常用到的一些特殊的颜色反应,下列描述下列描述不正确的是不正确的是( )A.CO2可使澄清的石灰水变浑浊可使澄清的石灰水变浑浊B.CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄C.乙醇在碱性条件下能与灰绿色的重铬酸钾溶液反应变成橙色乙醇在碱性条件下能与灰绿色的重铬酸钾溶液反应变成橙色D.乙醇在酸性条件下能与橙色的重铬酸钾溶液反应变成灰绿色乙醇在酸性条件下能与橙色的重铬酸钾溶液反应变成灰绿色解析解析:检验乙醇是在酸性条件下检验乙醇

17、是在酸性条件下,能与橙色的重铬酸钾溶液反应变成灰绿能与橙色的重铬酸钾溶液反应变成灰绿色。色。C C202.测定下列哪一项测定下列哪一项,可简便而且准确判断贮存的小麦种子的细胞呼吸方式可简便而且准确判断贮存的小麦种子的细胞呼吸方式( )A.有无酒精生成有无酒精生成B.有无水生成有无水生成C.有无有机物消耗有无有机物消耗D.O2消耗量与消耗量与CO2生成量的比值生成量的比值解析解析:O2消耗量与消耗量与CO2生成量可以简便、准确地测定生成量可以简便、准确地测定,若二者比值等于若二者比值等于1,则小麦种子进行的是有氧呼吸则小麦种子进行的是有氧呼吸,若比值为若比值为0进行的是无氧呼吸进行的是无氧呼吸,

18、若比值在若比值在01之间之间,有氧呼吸和无氧呼吸同时存在。有氧呼吸和无氧呼吸同时存在。D D21主题二主题二 有氧呼吸的过程有氧呼吸的过程【典例典例2】 下图表示有氧呼吸过程下图表示有氧呼吸过程,下列有关说法正确的是下列有关说法正确的是()A.中数值最大的是中数值最大的是B.代表的物质名称是氧气代表的物质名称是氧气C.线粒体能完成图示全过程线粒体能完成图示全过程D.硝化细菌能完成图示全过程硝化细菌能完成图示全过程22解析解析:是有氧呼吸第一阶段释放的能量是有氧呼吸第一阶段释放的能量,是有氧呼吸第二阶段释放的是有氧呼吸第二阶段释放的能量能量,是有氧呼吸第三阶段释放的能量是有氧呼吸第三阶段释放的能

19、量,其中有氧呼吸第三阶段释放的其中有氧呼吸第三阶段释放的能量最多能量最多;所在的过程表示的是有氧呼吸的第二阶段所在的过程表示的是有氧呼吸的第二阶段,反应物是丙酮反应物是丙酮酸和水分子酸和水分子,所以代表水分子所以代表水分子;有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体,线粒体只能完成有氧呼吸的第二阶段和第三阶段线粒体只能完成有氧呼吸的第二阶段和第三阶段;硝化细菌属于需氧型硝化细菌属于需氧型的生物的生物,虽然没有线粒体虽然没有线粒体,但是含有与有氧呼吸有关的酶但是含有与有氧呼吸有关的酶,所以能够完成图所以能够完成图示全过程。示全过程。答案答案:D23易错提醒易错提醒 (1

20、)线粒体是细胞有氧呼吸的主要场所线粒体是细胞有氧呼吸的主要场所,而非唯一场所而非唯一场所,因为有因为有氧呼吸的第一阶段是在细胞质基质中完成的。氧呼吸的第一阶段是在细胞质基质中完成的。(2)线粒体内不能直接将葡萄糖分解。葡萄糖需在细胞质基质中分解为丙线粒体内不能直接将葡萄糖分解。葡萄糖需在细胞质基质中分解为丙酮酸和酮酸和H后后,丙酮酸才能在线粒体中被进一步分解。丙酮酸才能在线粒体中被进一步分解。(3)线粒体是细胞进行有氧呼吸的充分但非必要条件线粒体是细胞进行有氧呼吸的充分但非必要条件,如大肠杆菌如大肠杆菌(原核生原核生物物)无线粒体无线粒体,但能进行有氧呼吸。但能进行有氧呼吸。24【题组演练题组

21、演练】1.关于有氧呼吸的叙述不正确的是关于有氧呼吸的叙述不正确的是( )A.三个阶段都产生能量三个阶段都产生能量B.三个阶段都能合成三个阶段都能合成ATPC.三个阶段都需要酶催化三个阶段都需要酶催化D.三个阶段都产生三个阶段都产生H解析解析:有氧呼吸的三个阶段都要释放能量并产生有氧呼吸的三个阶段都要释放能量并产生ATP,有氧呼吸三个阶段有氧呼吸三个阶段都需要相关的酶催化都需要相关的酶催化;有氧呼吸第一、二阶段产生有氧呼吸第一、二阶段产生H,第三阶段利用前两第三阶段利用前两个阶段的个阶段的H与氧气结合生成水。与氧气结合生成水。D D252.如图所示为某绿色植物细胞内部分物质的代谢过程如图所示为某

22、绿色植物细胞内部分物质的代谢过程,下列相关叙述中正确的是下列相关叙述中正确的是( )图解中的图解中的a、b两物质依次是两物质依次是H2O和和O2图解中甲、乙两阶段产生图解中甲、乙两阶段产生H的场所都是线粒体的场所都是线粒体图解中丙阶段产生的水中的氢最终都来自葡萄糖图解中丙阶段产生的水中的氢最终都来自葡萄糖1分子丙酮酸经过乙、丙两阶段可产生分子丙酮酸经过乙、丙两阶段可产生6分子水分子水图示过程在有光和无光的条件下都能进行图示过程在有光和无光的条件下都能进行用用18O标记葡萄糖标记葡萄糖,则产物则产物CO2中会检测到放射性中会检测到放射性若葡萄糖进入线粒体若葡萄糖进入线粒体,可在酶的作用下可在酶的

23、作用下,生成生成CO2和和H2OA.B.C.D.A A26解析解析:由题图分析可知由题图分析可知,该过程表示细胞的有氧呼吸过程该过程表示细胞的有氧呼吸过程,甲表示有氧呼吸甲表示有氧呼吸的第一阶段的第一阶段,在细胞质基质中完成在细胞质基质中完成,在酶的作用下将葡萄糖分解为丙酮酸在酶的作用下将葡萄糖分解为丙酮酸和少量和少量H,释放少量能量。乙表示有氧呼吸的第二阶段释放少量能量。乙表示有氧呼吸的第二阶段,在线粒体中丙酮在线粒体中丙酮酸和水酸和水(即图中即图中a)彻底分解成彻底分解成CO2并产生大量的并产生大量的H,释放少量能量。丙表释放少量能量。丙表示有氧呼吸的第三阶段示有氧呼吸的第三阶段,前两个阶

24、段产生的前两个阶段产生的H与与O2(即图中即图中b)结合生成水结合生成水,释放大量能量。细胞呼吸与光照无关。葡萄糖中的释放大量能量。细胞呼吸与光照无关。葡萄糖中的C、O最终进入最终进入CO2,而而H进入进入H2O中。线粒体中的酶不能催化葡萄糖分解。中。线粒体中的酶不能催化葡萄糖分解。273.提取鼠肝细胞的线粒体为实验材料提取鼠肝细胞的线粒体为实验材料,向盛有线粒体的试管中注入丙酮酸时向盛有线粒体的试管中注入丙酮酸时,测得测得氧的消耗量很大氧的消耗量很大;当注入葡萄糖时当注入葡萄糖时,测得氧的消耗量几乎为零测得氧的消耗量几乎为零;同时注入细胞质基同时注入细胞质基质和葡萄糖时质和葡萄糖时,氧消耗量

25、又较大。对上述实验结果的解释不正确的是氧消耗量又较大。对上述实验结果的解释不正确的是( )A.丙酮酸彻底分解和水的生成过程都是在线粒体内进行的丙酮酸彻底分解和水的生成过程都是在线粒体内进行的B.在线粒体内不能完成葡萄糖的分解在线粒体内不能完成葡萄糖的分解,但能完成丙酮酸的分解但能完成丙酮酸的分解C.葡萄糖分解成丙酮酸是在细胞质基质中完成的葡萄糖分解成丙酮酸是在细胞质基质中完成的D.有氧呼吸中有氧呼吸中,水的参与和生成都是在细胞质基质中进行的水的参与和生成都是在细胞质基质中进行的解析解析:丙酮酸彻底氧化分解生成二氧化碳是有氧呼吸的第二阶段丙酮酸彻底氧化分解生成二氧化碳是有氧呼吸的第二阶段,在线粒体基质中在线粒体基质中完成完成,生成水在线粒体内膜上完成生成水在线粒体内膜上完成;葡萄糖分解成丙酮酸是在细胞质基质中进行葡萄糖分解成丙酮酸是在细胞质基质中进行,不能在线粒体中进行不能在线粒体中进行,在线粒体内能完成丙酮酸的分解在线粒体内能完成丙酮酸的分解;葡萄糖分解成丙酮酸是有葡萄糖分解成丙酮酸是有氧呼吸的第一阶段氧呼吸的第一阶段,在细胞质基