细胞呼吸的原理和应用高一上学期生物人教版必修1

第5章

细胞的能量供应和利用第3节细胞呼吸的原理和应用光合作用呼吸作用呼吸作用动物、人、真菌、大多数细菌等绿色植物、蓝细菌等能量ADP+Pi+ATP

酶ATP合成：【复习】：在ADP转化成ATP的过程中，所需的能量从哪里来？

呼吸作用的实质：

细胞内的有机物氧化分解，并释放能量，因此也叫细胞呼吸。学习目标描述线粒体适于进行有氧呼吸的结构。探究酵母菌细胞呼吸方式，说出细胞呼吸的类型。说明有氧呼吸过程中物质与能量的变化。细胞呼吸的方式一探究·实践探究酵母菌细胞呼吸的方式酵母菌是一类单细胞真菌，属于异养生物。在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。█

酵母菌细胞富含蛋白质，可以用作饲料添加剂。在培养酵母菌用作饲料添加剂时,要给培养装置通气,以利于酵母菌大量繁殖。█

在利用酵母菌生产葡萄酒时，需要密封发酵，还需要适时排气。█

馒头、面包要做的多孔松软，离不开一个重要的过程——发面。“发面”正是酵母菌“发酵”的过程。在生产和生活实践中，我们发现……█

通气的目的是什么？

为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？█

密封的目的是什么？█发面中的“小孔”是怎么产生的？提出问题作出假设设计实验进行实验得出结论科学探究本节要探究的问题：酵母菌在有氧条件和无氧条件下是否都能进行细胞呼吸？CO2和酒精等产物是在什么条件下产生的？提出问题作出假设设计实验进行实验得出结论科学探究酵母菌在有氧条件和无氧条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下产生：在无氧条件下产生：CO2酒精、CO2提出问题：酵母菌在有氧条件和无氧条件下是否都能进行细胞呼吸？CO2和酒精等产物是在什么条件下产生的？提出问题作出假设设计实验进行实验得出结论科学探究需要关注的问题：如何检测因变量？如何控制自变量？如何控制无关变量？1.确定实验变量2.选用什么材料用具？请大家参照教材第91页内容，讨论实验的思路。提出问题作出假设设计实验进行实验得出结论科学探究确定实验变量自变量细胞呼吸的条件（有无氧气）因变量细胞呼吸的产物（酒精、CO2）无关变量酵母菌培养液的浓度、体积、温度、pH等提出问题作出假设设计实验进行实验得出结论科学探究【1】如何控制自变量？有氧组通气密封无氧组【2】如何检测因变量（产物）？CO2的检测方法方法1：澄清的石灰水方法2：溴麝香草酚蓝溶液澄清→浑浊蓝→绿→黄【思考】：如何判断CO2产生的多少？根据石灰水浑浊程度或溴麝香草酚蓝溶液变成黄色的时间长短提出问题作出假设设计实验进行实验得出结论科学探究【2】如何检测因变量？酒精的检测方法橙色→灰绿色

重铬酸钾

酸性重铬酸钾+酒精橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与酒精发生反应，变成灰绿色。【思考】：葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化。

如何排除葡萄糖的干扰？将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。提出问题作出假设设计实验进行实验得出结论科学探究【3】如何控制无关变量？配制酵母菌培养液：新鲜的食用酵母菌质量分数为5%的葡萄糖培养液煮沸：杀菌和去除溶液中的氧气。冷却：防止高温杀死酵母菌。【思考】：配制时需先将葡萄糖溶液煮沸，然后冷却到常温后加入新鲜的酵母菌。

为什么？提出问题作出假设设计实验进行实验得出结论科学探究实验装置有氧呼吸装置图有氧组【思考】：10%NaOH溶液的作用是什么？去除空气中的CO2，保证检测出的CO2都是酵母菌有氧呼吸产生的。通气提出问题作出假设设计实验进行实验得出结论科学探究密封无氧组【思考】：

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。为什么？无氧呼吸装置图使酵母菌消耗尽瓶内的氧气，造成无氧环境，保证检测出的CO2均由酵母菌无氧呼吸产生的。提出问题作出假设设计实验进行实验得出结论科学探究实验装置提出问题作出假设设计实验进行实验得出结论科学探究实验过程实验现象实验现象有氧组无氧组澄清石灰水浑浊程度溴麝香草酚蓝溶液变色的时间长短酸性重铬酸钾颜色变化浑浊程度高浑浊程度低时间短时间长无颜色变化橙色→灰绿色提出问题作出假设设计实验进行实验得出结论科学探究实验结论有氧：产生大量CO2和水无氧：产生酒精、少量CO2酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。提出问题作出假设设计实验进行实验得出结论科学探究要探究的问题：酵母菌在有氧条件和无氧条件下是否都能进行细胞呼吸？CO2和酒精等产物是在什么条件下产生的？实验结论酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。提出问题作出假设设计实验进行实验得出结论科学探究细胞呼吸的方式：有氧呼吸无氧呼吸有氧呼吸二将酵母菌细胞破碎后进行离心处理，获得只含有细胞质基质的上清液和线粒体。把完整酵母菌、线粒体、上清液分别放入3支试管中。向这3支试管中分别加入等量等浓度的葡萄糖溶液，并通入氧气。一段时间后，检测各试管中的变化情况。甲试管（完整酵母菌）乙试管（线粒体）丙试管（细胞质基质）葡萄糖减少产生CO2葡萄糖含量不变不产生CO2葡萄糖减少不产生CO2【思考】该实验说明酵母菌有氧呼吸的场所是？细胞质基质、线粒体资料1在上述实验中，科研人员还发现，甲试管和丙试管中，葡萄糖减少的同时，丙酮酸含量增加，而乙试管中葡萄糖不变，也没有出现丙酮酸。资料12.葡萄糖在哪里被氧化分解？生成了什么？【思考】1.葡萄糖能不能被线粒体氧化分解？不能细胞质基质丙酮酸甲试管（完整酵母菌）乙试管（线粒体）丙试管（细胞质基质）葡萄糖减少丙酮酸增加葡萄糖含量不变无丙酮酸葡萄糖减少丙酮酸增加有氧呼吸过程示意图思维拓展：为什么葡萄糖不能在线粒体中被氧化分解？②线粒体膜上没有运输葡萄糖的载体蛋白，葡萄糖不能进入线粒体。①线粒体中没有氧化分解葡萄糖的酶。使用超声波将线粒体破碎，分离线粒体膜状结构和线粒体基质，分别加入3支试管中，再向每支试管加入等量的丙酮酸、荧光素和荧光素酶，一段时间后，检测各试管的变化情况。资料22.③号试管为什么有较强荧光出现？①线粒体膜状结构②线粒体基质③线粒体膜状结构和线粒体基质丙酮酸的量不变未产生CO2没有荧光丙酮酸减少产生CO2微弱荧光出现丙酮酸减少产生CO2较强荧光出现【思考】1.丙酮酸分解发生在什么部位？生成了什么？线粒体基质CO2和ATP线粒体膜状结构也生成了ATP超声波震碎线粒体之后，内膜自然卷成了颗粒朝外的小囊泡，这些小囊泡具有氧化[H]的功能。当用胰蛋白酶处理后，这些小囊泡不再具有氧化[H]的功能；当把这些小颗粒装上去之后，小囊泡重新具有了氧化[H]的功能。这些小颗粒被证实是一系列线粒体内膜上的酶。注：[H]是指还原型辅酶Ⅰ(NADH)，是由氧化型辅酶Ⅰ(NAD＋)转化而成。资料3【思考】在线粒体内膜上发生了什么反应？氧化[H]的反应内膜外膜线粒体基质嵴线粒体是有氧呼吸的主要场所线粒体基质中含有与有氧呼吸有关的酶。内膜向内折叠形成嵴，扩大了内膜的表面积。内膜上含有与有氧呼吸有关的酶。1.有氧呼吸过程共分为几个阶段？2.每个阶段进行的场所是什么？3.每个阶段的反应物和产物分别是什么？阅读教材第92-93页“有氧呼吸”，回答下列问题：有氧呼吸的过程：C6H12O6酶2C3H4O3+4[H]+能量(少量)

（丙酮酸）

场所：细胞质基质第一阶段：酶6CO2+20[H]+能量(少量)场所：线粒体基质第二阶段：2C3H4O3

（丙酮酸）酶12H2O+能量（大量）

场所：线粒体内膜第三阶段：24[H]+6O2+6H2O有氧呼吸总反应式：C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶C6H12O6+6O26CO2+6H2O+能量酶思考：若用同位素18O分别标记C6H12O6和O2中的氧，

18O会分别出现在哪种产物中？有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。概念：场所：细胞质基质、线粒体（主要）C6H12O6(葡萄糖)酶4[H]2丙酮酸少量能量少量能量

6CO2

6H2O酶

20

[H]

6O2

12H2O酶大量能量下列关于探究酵母菌呼吸方式的实验，叙述错误的是()A.酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸B.可根据澄清石灰水是否变浑浊判断呼吸方式C.探究有氧呼吸时泵入的空气需去除CO2D.探究无氧呼吸时需将装置封口静置一段时间随堂检测B(1)甲是________，乙来源于____________________。动物细胞中，葡萄糖的部分代谢过程如下图。