2024高中生物第5章第3节第1课时细胞呼吸的方式教案新人教版必修1

PAGEPAGE11细胞呼吸的方式一、细胞呼吸概念1．物质改变：有机物氧化分解，生成二氧化碳或其他产物。2．能量改变：释放出能量并生成ATP。二、探究酵母菌细胞呼吸的方式1．试验原理(1)酵母菌：①代谢类型：在有氧和无氧条件下都能生存，是兼性厌氧菌。②细胞呼吸方式推断：在有氧和无氧条件下细胞呼吸的产物不同，以此来确定酵母菌细胞呼吸的方式。(2)产物检测：①CO2的检测eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(CO2使澄清的石灰水变混浊,CO2使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再,变黄))②酒精的检测eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(检测试剂：橙色的重铬酸钾溶液,条件：酸性,现象：溶液由橙色变成灰绿色))(3)试验假设：①有氧条件下：酵母菌进行有氧呼吸，产生CO2和水。②无氧条件下，酵母菌进行无氧呼吸，产生CO2和酒精。2．试验过程及结果分析(1)配制酵母菌培育液：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，再分别向瓶中注入240mL质量分数为5%的葡萄糖溶液。(2)组装试验装置图并进行试验：①有氧条件下装置，如图甲。②无氧条件下装置，如图乙。③将上述甲、乙两装置放置在25℃～35℃环境下培育8～10小时。(3)视察CO2的产生：视察并记录澄清石灰水变混浊的状况。(4)检测酒精的产生：①取两支试管编号1和2；②各取A、B锥形瓶酵母菌培育液的滤液2mL，分别注入试管1和2；③分别滴入0.5mL重铬酸钾的浓硫酸溶液，轻轻振荡、混匀。(5)试验现象及分析：组别项目甲组(有氧条件)乙组(无氧条件)现象澄清的石灰水变混浊且混浊程度高变混浊，但速度和程度次于甲滴加重铬酸钾的浓硫酸溶液1号试管呈现橙色2号试管呈现灰绿色缘由分析有氧条件下释放的CO2多，无酒精产生无氧条件下释放的CO2较少，同时有酒精产生(6)写出试验结论：①酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。②在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量二氧化碳和水。③在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精，还产生少量的二氧化碳。一、细胞呼吸概念读教材P91第一、二自然段。试归纳总结细胞呼吸的实质是什么？提示：分解有机物，释放能量。二、细胞呼吸方式探究1．教材问题探讨分析细致阅读教材P91～P92探究内容，思索并探讨下列问题：(1)从产物角度分析，酵母菌在有氧和无氧条件下细胞呼吸产物有何不同。提示：酵母菌在有氧条件下产生H2O和CO2；在无氧条件下产生酒精和CO2。(2)酵母菌细胞呼吸能产生CO2，摸索究如何检测CO2产生量的多少。提示：可依据澄清石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色所需的时间长短，来检测酵母菌产生CO2的多少。(3)探讨将葡萄糖溶液先煮沸再冷却后加入锥形瓶的缘由。提示：①加热煮沸后，葡萄糖溶液里的细菌会被杀死，可解除其他微生物对试验结果的影响；②加热煮沸时，可排出溶液里的O2；③若不冷却后再加入，温度过高会将酵母菌杀死。(4)分析教材P92的试验装置图，思索下列问题：①在有氧条件的装置中，质量分数为10%的NaOH溶液的作用是什么？提示：使进入A瓶的空气先经过NaOH溶液处理，解除空气中CO2对试验结果的干扰。②B瓶封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，试分析其缘由。提示：保证瓶内原有O2被消耗掉造成无氧环境，可确保只有无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水。(5)能否以CO2的产生为指标来确定酵母菌的细胞呼吸方式？分析缘由。提示：不能。有氧呼吸和无氧呼吸都产生CO2，故不能以CO2的产生为指标确定细胞呼吸方式。应以酒精为指标，因为酵母菌只有无氧呼吸才能产生酒精。2．推断下列说法是否正确(1)细胞呼吸的产物都是CO2和H2O。(×)(2)检测CO2的产生除澄清石灰水外，还可以用溴麝香草酚蓝水溶液检测。(√)(3)酵母菌无氧呼吸会产生酒精和水。(×)(4)在酸性条件下酒精与橙色的重铬酸钾反应变成灰绿色。(√)一、试验课题的分析1．本试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呼吸的状况。2．依据检测目的不同，可细化为两个子课题：①在有氧和无氧条件下酵母菌细胞呼吸产生CO2的多少；②在有氧和无氧条件下酵母菌细胞呼吸是否产生酒精。详细分析如下：课题名称课题一课题二自变量有氧和无氧因变量产生CO2的多少酒精的有无视察指标①澄清石灰水变混浊的程度②溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄所用时间的长短重铬酸钾溶液的颜色改变无关变量温度、养分物质的浓度和总量等试验结论在有氧条件下产生的CO2多在无氧条件下才能产生酒精二、试验装置的分析(装置见教材P92)1．第一组装置中的第一个锥形瓶中盛放的试剂是NaOH溶液，其目的是：使进入A中的空气先经NaOH处理后，解除空气中CO2对试验结果的干扰。2．其次组装置中B瓶放置一段时间后，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B瓶中的氧气消耗掉，确保产物CO2均来自于无氧呼吸。[例](广东高考)某新能源探讨爱好小组尝试用木薯块根的淀粉制备燃料酒精。他们用酶将木薯淀粉降解成单糖。查阅资料后，安装的酒精发酵装置、采纳的发酵条件如图所示。a(1)向发酵瓶中加入5g酵母菌起先试验，发酵初期，通气阀①须要间或短时间打开，并b在A通气口处打气，以利于__________________；试验过程中，通气阀②须要间或短时间打开，目的是______________。(2)第3天，取出少量发酵液，滴加含有__________的浓硫酸溶液来检测酒精。(3)检测后发觉，尽管酵母菌菌种合适、淀粉酶解物足够、操作正确、发酵温度和pH适c宜，但酒精含量（+）比预期低。他们绽开了探讨，认为还有其他影响因素，如__________，请设计试验对此因素进行探究并预料试验结果(用表格形式呈现；用“＋”表示酒精含量，最高含量为“＋＋＋＋＋”)。d(4)请对预料的结果进行分析，并得出结论。[研析]本题考查酵母菌呼吸方式及试验探究的相关学问。详细解题过程如下：[审]——关键信息信息解读a：由题干“用酶将木薯淀粉降解成单糖”、酒精发酵装置中“12%木薯淀粉酶解物发酵培育基”和淀粉降解成的单糖为葡萄糖可知，发酵底物为葡萄糖。信息解读b：发酵初期充气的目的是让酵母菌进行有氧呼吸。信息解读c：题干解除了各种因素，然后再让推想酒精含量比预期低的缘由。任何一个生化反应都由三部分组成：反应物、产物和反应条件，由信息c可知，反应物和反应条件都没有问题，发酵的产物是酒精和CO2，CO2定时排出，由此可推知酒精含量低于预期的缘由可能是由于产物酒精造成的。信息解读d：由“最高含量为‘＋＋＋＋＋’”可知，试验分组时最少设置为5组。[破]——联系基础设问(1)可联系：酵母菌属于兼性厌氧菌，在有氧条件下进行有氧呼吸，代谢快，增殖快；在无氧条件下进行无氧呼吸，产生酒精和CO2。设问(2)可联系：探究酵母菌细胞呼吸方式的试验原理，即橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下可与乙醇发生化学反应，变成灰绿色。设问(3)(4)可联系：试验设计的单一变量原则和比照原则及试验设计的一般步骤。[答]——研判设问设问(1)：图中的发酵装置是选修1果酒制作装置的一个变形，发酵初期通气的目的是利于酵母菌进行有氧呼吸，繁殖大量酵母菌有利于后期发酵；试验过程中，酵母菌进行酒精发酵，产生CO2，装置内气压上升，通气阀②须要间或短时间打开，排出部分CO2以保持装置内气压的平衡和维持溶液pH稳定。设问(3)(4)：由信息解读c和随着发酵的进行酒精浓度不断增大可推知，酒精含量低于预期的缘由可能是不断增大的酒精含量抑制了酵母菌的无氧呼吸，使酒精的生成量削减，由此可确定试验目的为：探究酒精浓度对无氧呼吸的影响，其中自变量是酒精浓度，因变量为溶液中酒精的量。依据设问(3)题干提示及信息解读d可知，设置5组试验，加入等量的酒精，用不同量的水进行稀释即得5种不同酒精浓度的溶液；其他条件都相同，因酒精浓度不同，对酵母菌无氧呼吸的影响将不同，依据试验结果即可得出试验结论。[答案](1)供应氧气使酵母菌大量繁殖排出产生的CO2以保持装置内气压平衡(2)重铬酸钾(3)酒精浓度试验设计：①取5只锥形瓶，标号为1、2、3、4、5，分别加入等量的酵母菌、葡萄糖培育液和缓冲液。②向锥形瓶中分别加入0、20、40、60、80mL的蒸馏水进行稀释，密封，在相同且相宜条件下培育相同时间。③一段时间后测定溶液中的酒精含量。结果如下：锥形瓶编号12345酒精含量＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋(4)溶液稀释倍数越高，产生的酒精的量越大，说明酒精浓度越小，越有利于酵母菌进行无氧呼吸。[网络构建]填充：①CO2②有氧呼吸③酒精④无氧呼吸[关键语句]1．酵母菌在有氧和无氧条件下都能生存，是兼性厌氧型生物。2．CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。3．橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与酒精发生化学反应，变成灰绿色。1．下列可用于探究不同呼吸方式的试验材料是()A．萌发的种子B．蛔虫C．草履虫D．以上均可以解析：选A萌发的种子既可以进行有氧呼吸，也可以进行无氧呼吸；蛔虫只进行无氧呼吸；草履虫只能进行有氧呼吸。2．下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”，说法不正确的是()A．酵母菌常被用作探讨细胞呼吸的试验材料，其主要缘由是酵母菌属于兼性厌氧生物B．在有氧呼吸的装置中，可将空气干脆通入酵母菌的培育液C．酵母菌呼吸产生的CO2可使溴麝香草酚蓝水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解析：选B酵母菌作为试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，所以将空气先通入盛有NaOH溶液的锥形瓶中，然后再通入酵母菌溶液中。3．检测酵母菌的发酵是否产生了酒精的试剂是()A．双缩脲试剂B．斐林试剂C．溴麝香草酚蓝溶液D．重铬酸钾溶液解析：选D检测酒精的试剂是重铬酸钾溶液，酸性条件下该溶液遇酒精呈灰绿色。4．请据图分析，经数小时后，U型管甲、乙两处的液面会出现下列哪种状况。(试验装置足以维持试验期间小白鼠的生命活动，瓶口密封，忽视水蒸气和温度改变对试验结果的影响)()A．甲处上升，乙处下降B．甲、乙两处都下降C．甲处下降，乙处上升D．甲、乙两处都不变解析：选C由于小白鼠的呼吸作用汲取O2并产生CO2，并且产生的CO2又被NaOH溶液汲取，导致集气瓶中气体体积变小，所以U型管中的乙端上升，而甲端下降。5．如图是测量种子萌发时锥形瓶中气体体积改变的试验装置。锥形瓶中放的种子事先用水浸泡过并在稀释的消毒剂中清洗过(不影响种子的生命力)。试验起先时U型管左侧液面与右侧液面相平，每隔半小时利用标尺量出右侧液面高度改变，以下关于该试验的分析正确的是()A．种子在消毒剂中清洗是为了防止微生物呼吸作用干扰试验结果B．此试验的目的是测定种子萌发时有氧呼吸及无氧呼吸的速率C．一段时间后右侧液面高度不再改变，说明种子的细胞呼吸完全停止D．为解除外界因素的影响，须要将装置中的NaOH溶液换成清水(其他保持不变)作为比照组解析：选A装置中含有空气，所以测定的是有氧呼吸速率而不是无氧呼吸速率。一段时间后右侧液面高度不再改变，缘由可能是锥形瓶内氧气消耗完毕，种子不能进行有氧呼吸，但不能说明种子的细胞呼吸完全停止。D项中比照组的设置可以校对外界环境改变带来的误差，但试验设置错误，应当用等量的在稀释的消毒剂中清洗过的死种子(其他保持不变)作为比照组。6．某小组欲探究酵母菌有氧呼吸的产物，在试验中组成了如图装置。请完成以下问题。(1)提出假设：______________________________________________________________。(2)材料用具(略)。(3)设计试验步骤：①将配制好的____________，在B中装入____________，目的是__________________，在C中装入____________；②依图安装好试验装置，并将装置_____________________________________________；③一段时间后视察__________________________________________________________。(4)预期试验结果：_________________________________________________________。解析：试验假设是依据所学习学问提出的，描述试验对象与试验条件之间关系，可以是确定性的，也可以是否定性的。依据题中图示，联系酵母菌的代谢类型，可以提出确定性的假设：酵母菌在有氧条件下，可以进行有氧呼吸，产生CO2。试验主要利用的生物材料是酵母菌，酵母菌利用的养分物质是葡萄糖，因此，应先将配制好的酵母菌葡萄糖溶液装入A瓶；试验中须要检测的因变量是CO2，所以要解除空气中含有的CO2对试验结果的影响，须在B瓶中装入NaOH溶液，汲取空气中的CO2，在C瓶中装入澄清的石灰水，检测是否生成了CO2。依据酵母菌的代谢特点可知，酵母菌在有氧条件下，进行有氧呼吸产生CO2，CO2使澄清的石灰水变浑浊，因此试验中会视察到该现象的发生，由此可证明所提出的假设。答案：(1)在有氧条件下，酵母菌通过有氧呼吸产生CO2(3)①酵母菌葡萄糖溶液装入A瓶NaOH溶液除去空气中的CO2澄清石灰水②用凡士林密封③澄清石灰水是否变混浊(4)若澄清的石灰水变混浊，证明酵母菌细胞进行有氧呼吸产生CO2(时间：25分钟；满分：50分)一、选择题(每小题3分，共18分)1．检测酵母菌细胞呼吸的产物，下列描述正确的是()A．假如产生的气体使澄清的石灰水变混浊，则酵母菌只进行有氧呼吸B．假如产生的气体使溴麝香草酚蓝水溶液变黄色，则酵母菌只进行无氧呼吸C．无论进行有氧呼吸还是无氧呼吸，酵母菌都能产生CO2D．酵母菌无氧呼吸不产生气体，但其中的产物能使重铬酸钾溶液变成灰绿色解析：选C酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸均能产生CO2，可通过是否有酒精的产生推断是否存在无氧呼吸，溴麝香草酚蓝水溶液和澄清石灰水都是CO2指示剂，酒精可用酸性重铬酸钾溶液进行检测。2．有一瓶酵母菌和葡萄糖的混合培育液，当通入不同浓度的氧气时，其产生的酒精和CO2的量如表所示：氧浓度(%)abcd产生CO2的量30mol9mol12.5mol15mol产生酒精的量0mol9mol6.5mol6mol下列叙述错误的是()A．氧浓度为a时只进行有氧呼吸B．b值对应的氧浓度为零C．氧浓度为c时，经有氧呼吸产生的CO2为6molD．氧浓度为d时，有1/3的葡萄糖用于酒精发酵解析：选D依据表格信息，结合有氧呼吸和无氧呼吸的反应式可推断：在氧浓度为a时酵母菌只进行有氧呼吸，b时只进行无氧呼吸，c、d时既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸。氧浓度为d时有氧呼吸产生CO2的量为15－6＝9(mol)，消耗葡萄糖1.5mol，无氧呼吸产生CO2的量为6mol，消耗葡萄糖3mol，故有2/3的葡萄糖用于酒精发酵。3．测定下列哪项可简便且精确推断出贮存小麦种子的细胞呼吸方式()A．有无酒精的生成B．有无水的生成C．有无有机物消耗D．O2消耗量与CO2生成量的比值解析：选D有酒精产生时可推想其进行了无氧呼吸，但无法推想其是否也进行了有氧呼吸。有水产生时可推想其进行了有氧呼吸，但无法推想其是否也进行了无氧呼吸。无论无氧呼吸还是有氧呼吸都消耗有机物。若无O2消耗，可推想其只进行无氧呼吸；若O2消耗量等于CO2生成量，可推想其只进行有氧呼吸；若O2消耗量小于CO2生成量，可推想其既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸。4．下列关于细胞呼吸的说法中，不正确的是()A．细胞呼吸是重要的放能反应B．细胞呼吸是细胞中有机物的一系列氧化分解过程C．细胞呼吸是细胞内有机物“缓慢燃烧”的过程D．细胞呼吸是细胞与环境间的气体交换解析：选D细胞呼吸是细胞中有机物经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳和水或其他产物，释放能量并生成ATP的过程，是有机物在细胞内缓慢燃烧的过程。5．图示为测量动物呼吸的试验装置，图中a为红墨水珠，b中装有KOH溶液。此装置可测量动物()A．放出的CO2量B．放出的O2量C．汲取的CO2量D．汲取的O2量解析：选D动物呼吸汲取O2，产生CO2，由于CO2被KOH溶液汲取，故该装置测量的是瓶中O2的削减量。6．(江苏高考)将图中果酒发酵装置改装后用于探究酵母菌呼吸方式的试验，下列相关操作错误的是()A．探究有氧条件下酵母菌呼吸方式时打开阀aB．经管口3取样检测酒精和CO2的产生状况C．试验起先前对改装后整个装置进行气密性检查D．改装时将盛有澄清石灰水的试剂瓶与管口2连通解析：选B打开阀a可保证氧气的供应，A项正确；经管口3取样只能检测酒精的产生状况，B项错误；试验起先前整个装置需进行气密性检查，确保有氧、无氧条件只是通过管口1限制的，C项正确；管口2连通装有澄清石灰水的试剂瓶，通过视察澄清石灰水的混浊程度来检测CO2的产生状况，D项正确。二、非选择题(共32分)7．(15分)如图为“探究酵母菌细胞呼吸的方式”试验装置图，请据图分析下列问题。(1)A瓶加入的试剂是___________，其目的是____________________________________。(2)C瓶和E瓶加入的试剂是_________，其作用是________________________________。(3)图中装置有无错误之处，假如有请在相应的图中加以改正。(4)D瓶应封口放置一段时间后，再连通E瓶，其缘由是________________________________________________________________________。解析：(1)依据图示连接方式推断，甲图是限制有氧条件下酵母菌进行有氧呼吸的试验装置，此装置要解除空气中含有的CO2对试验结果的影响，保证最终检测到的是酵母菌有氧呼吸所产生的，因此在A瓶中应加入NaOH溶液，汲取通入空气中的全部CO2。(2)C瓶中应装入澄清的石灰水(或溴麝香草酚蓝水溶液)，目的是检验甲装置中的酵母菌在有氧条件下是否进行了有氧呼吸产生CO2。(3)由图中连接方式看出，甲装置中由B瓶连接C瓶的玻璃管应插入C瓶液面下，否则不能很好地检测试验结果。(4)图乙是探究酵母菌无氧呼吸的装置，胜利与否的关键是限制无氧环境，因此应将D瓶密封一段时间，让瓶内的酵母菌将瓶中氧气消耗干净，保证形成无氧环境，再连通E瓶。答案：(1)NaOH溶液解除空气中CO2对试验结果的干扰(2)澄清石灰水(或溴麝香草酚蓝水溶液)检测CO2的产生(3)(4)D瓶封口放置一段时间后，酵母菌会将瓶中的氧气消耗完。再连通E瓶，就可以确保通入澄清石灰水(或溴麝香草酚蓝水溶液)的CO2是酵母菌无氧呼吸所产生的(符合题意即可)8．(17分)酵母菌在氧气足够条件下不能进行酒精发酵，有同学认为是氧气抑制了酵母菌的无氧呼吸；也有同学认为是有氧呼吸产生的ATP抑制了酵母菌的无氧呼吸。请完成下列试验：(1)供选的试验试剂：5%葡萄糖溶液、酵母菌细胞(试剂1，相宜条件下，无氧呼吸、有氧呼吸均可发生)、酵母菌细胞质基质的上清液(试剂2，无氧呼吸进行的场所)、ATP溶液、蒸馏水。(2)试验步骤：①取锥形瓶完成如图装置，组装三套，依次编号为A、B、C。1号锥形瓶中都加10%的NaOH溶液，3号锥形瓶中都加澄清的石灰水。②A装置2号锥形瓶中加入10mL的试剂2、10mL的5%葡萄糖溶液、2mL蒸馏水；B装置2号锥形瓶中加入；C装置2号锥形瓶中加入。③A、B、C三套装置均先持续通入N25min，目的是________________________，