2024年新教材高中生物第五章细胞的能量供应和利用第3节第1课时细胞呼吸的方式及有氧呼吸学案新人教版必修1

PAGE1-第1课时细胞呼吸的方式及有氧呼吸学习目标核心素养1.探究酵母菌细胞呼吸的方式，理解细胞呼吸的概念。2．说出线粒体的结构和功能，理解线粒体是有氧呼吸的主要场所。3．阐明有氧呼吸的三个阶段，概括有氧呼吸的概念。1.生命观念：阐述细胞呼吸过程中物质和能量改变，形成物质和能量观；线粒体结构与其功能相适应，形成结构与功能观。2．科学思维：归纳与概括有氧呼吸三个阶段，理解细胞呼吸实质。学问点一细胞呼吸的方式1．呼吸作用的实质：细胞内的eq\o(□,\s\up4(1))有机物氧化分解，并eq\o(□,\s\up4(2))释放能量。2．探究酵母菌细胞呼吸的方式酵母菌是一种eq\o(□,\s\up4(3))单细胞真菌，在有氧和无氧的条件下都能生存，属于eq\o(□,\s\up4(4))兼性厌氧菌，便于用来探讨细胞呼吸的不同方式。(1)提出问题：酵母菌在有氧和无氧条件下都能产生二氧化碳吗？酒精和二氧化碳是在什么条件下产生的？(2)作出假设：酵母菌在有氧的条件下产生更多的二氧化碳；酵母菌在无氧条件下产生酒精和少量的二氧化碳。(3)设计方案①变量的分析和限制②材料选择食用酵母菌、质量分数为5%的葡萄糖溶液、质量分数为10%的NaOH溶液、澄清石灰水、溴麝香草酚蓝溶液、重铬酸钾溶液、质量分数为95%～97%的浓硫酸溶液、锥形瓶等。(4)实施方案①酵母菌培育液的配制：取20g簇新的食用酵母菌，分成两等份，分别放入锥形瓶A(500mL)和锥形瓶B(500mL)中。向锥形瓶A、B中分别加入240mL质量分数为5%的煮沸后冷却的葡萄糖溶液。②连接装置③产物检测(5)试验结果(6)试验结论：酵母菌在有氧条件下进行eq\o(□,\s\up4(25))有氧呼吸，产生大量的eq\o(□,\s\up4(26))CO2和水，在无氧条件下进行eq\o(□,\s\up4(27))无氧呼吸，无氧呼吸的产物有eq\o(□,\s\up4(28))酒精，同时也产生少量的eq\o(□,\s\up4(29))CO2。3．科学方法——对比试验对比试验：设置两个或两个以上的eq\o(□,\s\up4(30))试验组，通过对结果的比较分析，来探究eq\o(□,\s\up4(31))某种因素对试验对象的影响，这样的试验叫做对比试验也叫相互比照试验。探究酵母菌在不同氧气条件下细胞呼吸的方式，有氧和无氧两种条件都是试验组，这两个试验组的结果都是eq\o(□,\s\up4(32))事先未知的，通过对比可以看出氧气条件对细胞呼吸的影响。eq\a\vs4\al(问题思索)配制葡萄糖溶液时，对葡萄糖溶液进行煮沸、冷却的目的。提示：葡萄糖溶液煮沸的目的：加热杀死杂菌；排出葡萄糖溶液中溶解的氧气。葡萄糖溶液煮沸后冷却的目的：防止酵母菌体内的酶高温下失活。eq\a\vs4\al(问题思索)甲组中NaOH的作用？间歇性通空气的缘由？提示：NaOH的作用：汲取CO2，保证通入酵母菌培育液中的气体不含CO2，避开对试验结果的干扰。间歇性通空气的缘由：NaOH充分汲取CO2，保证通入澄清石灰水的CO2为酵母菌产生。eq\a\vs4\al(问题思索)乙组中，B瓶封口放置一段时间后，再连通盛有石灰水的锥形瓶的缘由？提示：让酵母菌将瓶中氧气耗尽，保证通入澄清石灰水的是无氧呼吸产生的CO2。eq\a\vs4\al(问题思索)(实践应用)酿酒业常用的菌种是酵母菌，在利用酵母菌酿酒时，发酵池往往封入一部分空气，为什么？提示：酵母菌是兼性厌氧菌，有氧时进行有氧呼吸，大量繁殖获得大量菌种，把氧气耗尽，然后进行无氧呼吸产生酒精。题型一探究酵母菌细胞呼吸的方式[例1]下图为“探究酵母菌的呼吸方式”的试验装置，有关叙述正确的是()A．该试验需设置有氧和无氧两种条件的对比试验，其中乙组作为比照组B．若向B瓶和D瓶中加入酸性重铬酸钾溶液，则D瓶内的溶液会变黄C．可依据溴麝香草酚蓝溶液变黄所需的时间长短，来检测CO2的产生速率D．若C瓶和E瓶中溶液都变混浊，不能据此推断酵母菌的呼吸方式解题分析该对比试验两组都未知试验结果，都是试验组，A错误；D瓶进行无氧呼吸，生成酒精，在酸性条件下与重铬酸钾溶液反应变成灰绿色，而B瓶进行有氧呼吸，不生成酒精，无灰绿色出现，B错误；B瓶进行有氧呼吸，产生CO2速率较快，溴麝香草酚蓝溶液变黄所需的时间较短，石灰水变混浊较快(混浊量较大)，D瓶进行无氧呼吸，产生CO2速率较慢，溴麝香草酚蓝溶液变黄所需的时间较长，石灰水变混浊较慢(混浊量较小)，C正确、D错误。答案C[例2]下图为某生物小组探究酵母菌呼吸方式的试验设计装置。下列叙述正确的是()A．试验自变量为温度B．乙、丙两试管中液体应煮沸冷却除去O2C．气泵泵入的气体应先除去O2D．试验因变量为CO2的产生速率解题分析本试验的自变量是有无氧气，A错误；乙、丙两试管中的液体先煮沸，冷却后再加入酵母菌，目的是消退其他微生物对试验的影响，对于丙还有除去O2的作用，B错误；气泵泵入气体的目的是为酵母菌供应O2，但应先除去CO2，C错误；依据试验装置可知，该试验的因变量为CO2的产生速率，D正确。答案D学问点二有氧呼吸1．对于绝大多数生物来说，eq\o(□,\s\up4(1))有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式。2．有氧呼吸的主要场所——线粒体3．有氧呼吸的总反应式C6H12O6＋6O2＋6H2Oeq\o(→,\s\up7(酶))6CO2＋12H2O＋能量4．对有氧呼吸的三个阶段进行归纳，完成下表注：(1)[H]是指NADH(还原型辅酶Ⅰ)。(2)C6H12O6不能进入线粒体。5．有氧呼吸的概念：有氧呼吸是指细胞在eq\o(□,\s\up4(18))氧的参加下，通过多种eq\o(□,\s\up4(19))酶的催化作用，把eq\o(□,\s\up4(20))葡萄糖等有机物eq\o(□,\s\up4(21))彻底氧化分解，产生eq\o(□,\s\up4(22))CO2和水，释放eq\o(□,\s\up4(23))能量，生成大量ATP的过程。6．有氧呼吸的能量转化7．同有机物在生物体外的燃烧相比，有氧呼吸特点：有氧呼吸过程eq\o(□,\s\up4(26))温柔；有机物中的能量经过一系列的化学反应eq\o(□,\s\up4(27))逐步释放；这些能量有相当一部分储存在eq\o(□,\s\up4(28))ATP中。eq\a\vs4\al(问题思索)线粒体是进行有氧呼吸的必需条件吗？若不是，请举例说明。提示：不是，蓝细菌无线粒体也可进行有氧呼吸，具有有氧呼吸酶是进行有氧呼吸的必需条件。eq\a\vs4\al(问题思索)有氧呼吸的生成物CO2和H2O分别产生于有氧呼吸的第几阶段？提示：有氧呼吸的生成物CO2产生于有氧呼吸的其次阶段；有氧呼吸的生成物H2O产生于有氧呼吸的第三阶段。eq\a\vs4\al(问题思索)有氧呼吸过程中哪几个阶段有[H]产生？其消耗发生在哪个阶段？提示：有氧呼吸过程中第一、二阶段均有[H]产生，其消耗发生在第三阶段，与氧气结合形成水。eq\a\vs4\al(问题思索)有氧呼吸的生成物CO2中的C和O分别来自哪里？有氧呼吸的生成物H2O中的O从何而来？提示：有氧呼吸的生成物CO2中的C来自葡萄糖，O来自葡萄糖和水。有氧呼吸的生成物H2O中的O来自氧气。题型二有氧呼吸的过程分析[例3]有氧呼吸全过程中的物质改变可分为三个阶段：①C6H12O6→丙酮酸＋[H]；②丙酮酸＋H2O→CO2＋[H]；③[H]＋O2→H2O。下列与此相关的叙述中，正确的是()A．第③阶段反应极易进行，无需酶的催化B．第②阶段无ATP生成，第③阶段形成较多的ATPC．整个过程中，水既是反应物又是产物D．第①阶段也在线粒体中进行解题分析有氧呼吸的三个阶段都须要酶的催化，都有ATP的产生，产生ATP最多的是第三阶段，A、B错误；水作为反应物参加了其次阶段的反应，第三阶段有水生成，C正确；第①阶段在细胞质基质中进行，D错误。答案C[例4]下图表示有氧呼吸过程，下列有关说法正确的是()A．①②④中数值最大的是①B．③代表的物质名称是氧气C．产生①②的场所是线粒体D．某些原核生物能完成图示全过程解题分析①②④分别代表有氧呼吸第一、二、三阶段释放的能量，④最大，A错误；③代表其次阶段加入反应的H2O，B错误；①的场所是细胞质基质，②是线粒体基质，C错误；原核生物没有线粒体，但有些含有与有氧呼吸有关的酶，可以进行有氧呼吸，D正确。答案D1．在检验酵母菌细胞呼吸产物时，常用到一些物质的颜色反应，下列描述错误的是()A．CO2可使澄清的石灰水变混浊B．CO2可使溴麝香草酚蓝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答案C解析用重铬酸钾检测酒精时需在酸性条件下，颜色由橙色变为灰绿色。2．下列有关探究酵母菌细胞呼吸方式的试验的说法，不正确的是()A．该试验实行的方法是类比试验法B．可用重铬酸钾溶液来检测酒精的存在C．可用澄清的石灰水来检测二氧化碳的存在D．在无氧呼吸的装置中，需将酵母液反应一段时间后再将导管通入澄清石灰水中答案A解析该试验实行的方法是对比试验法，A错误；酸化的重铬酸钾溶液遇酒精由橙色变为灰绿色，可用重铬酸钾溶液来检测酒精的存在，B正确；澄清的石灰水遇二氧化碳变混浊，可用澄清的石灰水来检测二氧化碳的存在，C正确；在无氧呼吸的装置中，需将酵母液反应一段时间后再将导管通入澄清石灰水中，这是为消耗掉瓶中的氧气，创建无氧环境，D正确。3．如图表示细胞呼吸的过程，其中①～③代表有关生理过程发生的场所，甲、乙代表有关物质。下列相关叙述正确的是()A．①和②都是线粒体的组成部分B．在②和③中都能产生大量的ATPC．在②和③中所含酶的种类相同D．甲、乙分别代表丙酮酸、[H]答案D解析①表示细胞呼吸第一阶段的场所，即细胞质基质，②③表示有氧呼吸其次和第三阶段的场所，即线粒体基质和内膜，A错误；③中进行有氧呼吸的第三阶段，释放大量能量，产生大量ATP，②中进行有氧呼吸的其次阶段，释放少量能量，产生少量ATP，B错误；在②③内进行的反应不同，因此所含的酶种类不同，C错误；分析题图可知，甲是丙酮酸，乙是[H]，D正确。4．用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，18O的转移途径是()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解析葡萄糖参加的有氧呼吸过程可分为三个阶段，第一个阶段是葡萄糖分解成丙酮酸，同时产生[H]和少量的能量；其次个阶段是丙酮酸和H2O彻底分解成CO2，同时产生[H]和少量的能量，第三个阶段是第一个阶段和其次个阶段产生的[H]还原从空气中汲取进来的O2，生成H2O，同时产生了大量的能量。从葡萄糖氧化分解产生H2O和CO2的全过程可以看出，葡萄糖中18O的转移途径是葡萄糖→丙酮酸→CO2。5．试验装置如图，在烧瓶内装有含酵母菌的葡萄糖溶液，试管内装有澄清的石灰水。(1)烧瓶保温，过一段时间后，石灰水将变________，这是因为___________________________________________________________________。(2)过一段时间后打开烧瓶塞，可以嗅到________，这是因为______________________，若用手摸烧瓶将会感到烧瓶________。(3)若在试验起先时就将空气充入烧瓶，过一段时间后，澄清石灰水会不会变色，为什么？_________________________________________________________________________________________________________________________________