2025-2026学年高一（上）人教版生物必修1课件5.3.1 细胞呼吸的方式和有氧呼吸

第5章细胞的能量供应和利用高中生物必修1分子与细胞第3节细胞呼吸的原理和应用第1课时细胞呼吸的方式和有氧呼吸一、细胞呼吸的方式1.细胞呼吸的概念2.探究酵母菌细胞呼吸的方式(1)对比实验:设置两个或两个以上的实验组,通过对结果的比较分析,来探究某种因素对实验对象的影响,这样的实验叫作对比实验,也叫相互对照实验。(2)实验原理:①酵母菌是一类单细胞真菌,在有氧和无氧的条件下都能生存,属于兼性厌氧菌。②CO2和酒精的检测:(3)实验装置:①有氧条件下的装置图:②无氧条件下的装置图:(4)实验结论:①酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。3.细胞呼吸的类型细胞呼吸的类型有有氧呼吸和无氧呼吸。微思考

为什么选择酵母菌作为探究细胞呼吸方式的实验材料?提示:酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存,属于兼性厌氧菌。酵母菌进行有氧呼吸能产生大量的二氧化碳和水,进行无氧呼吸时能产生酒精和少量的二氧化碳。微判断1基于实验“探究酵母菌细胞呼吸的方式”,判断下列表述是否正确。1.只检测有无CO2产生即可确定酵母菌细胞呼吸的方式。(

)2.酒精在中性或酸性条件下与重铬酸钾溶液反应,呈灰绿色。(

)3.在“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验中,必须保证酵母菌是新鲜的、有活性的。()××√二、有氧呼吸1.有氧呼吸的主要场所——线粒体

与有氧呼吸有关的酶分布在线粒体内膜上和基质中。

2.有氧呼吸的三个阶段

3.总反应式有氧呼吸的总反应式为C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量。4.对有氧呼吸概念的理解

5.与有机物在生物体外燃烧相比,有氧呼吸具有的特点(1)有氧呼吸过程温和。(2)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。微判断2基于有氧呼吸的基本过程,判断下列表述是否正确。1.有氧呼吸的三个阶段都在线粒体中进行。()2.有氧呼吸的三个阶段均可产生ATP,但第三阶段产生的最多。()3.氧气作为反应物参与有氧呼吸的第二、三阶段。()4.有氧呼吸的第三阶段既消耗水又产生水。()×√××微训练

下图为线粒体的结构示意图,①~③表示相关结构,下列叙述正确的是(

)A.葡萄糖可通过①③进入线粒体B.有氧呼吸过程释放能量最多的阶段发生在②处C.与有氧呼吸有关的酶全部分布在②③处D.[H]与O2的结合发生在③处答案:D一

探究酵母菌细胞呼吸的方式问题探究下图是探究酵母菌细胞呼吸方式的简易实验装置,请结合该图进行以下探究。(1)该实验的自变量是什么?如何控制自变量?提示:自变量是有无O2。有氧条件:用橡皮球(或气泵)充气。无氧条件:装有酵母菌培养液的锥形瓶密封放置一段时间。(2)装置甲中质量分数为10%的NaOH溶液的作用是什么?提示:除去空气中的CO2,以保证第三个锥形瓶中澄清石灰水变浑浊是由酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。(3)装置乙B瓶中的培养液未装满,瓶中还有一部分空气,如何保证装置乙中排出的CO2是无氧呼吸产生的?提示:放置一段时间让酵母菌细胞先进行有氧呼吸大量繁殖,并将B瓶中的O2消耗掉,再与装有澄清石灰水的锥形瓶连接,确保产物CO2均来自无氧呼吸。(4)在上述实验装置中,能否只以CO2的产生为检测指标来确定酵母菌的细胞呼吸方式?理由是什么?提示:不能。酵母菌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。归纳总结1.对实验变量的分析探究课题酵母菌的有氧呼吸酵母菌的无氧呼吸自变量O2的有无变量的控制通入空气,保证O2的充分供应先将锥形瓶内的O2消耗完,再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶无关变量的控制空气先通入NaOH溶液中,除去CO2排除有氧呼吸的干扰温度、营养物质的量等相同且适宜因变量酵母菌的呼吸产物,即产生CO2的多少、酒精的有无2.检测是否生成CO2及生成速率(1)使用溴麝香草酚蓝溶液不仅可以检测是否生成CO2,还可以通过溶液由蓝变绿再变黄所用时间长短来判断生成CO2的速率。(2)使用澄清石灰水不仅可以检测是否生成CO2,还可以通过石灰水由澄清变浑浊的时间长短来判断生成CO2的速率。3.实验中的注意事项(1)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,才可加入新鲜的食用酵母菌。(2)有氧条件下的装置必须持续通入空气,以保证氧气充足。4.对比实验和对照实验对比实验是指设置两个或两个以上的实验组,通过对结果的比较分析,来探究某种因素对实验对象的影响,这样的实验叫作对比实验。对比实验不设对照组,均为实验组(或互为实验组和对照组),是对照实验的一种特殊形式,即相当于“相互对照实验”。典例剖析【例1】下图表示“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的实验装置,下列有关叙述错误的是(

)A.A瓶加入质量分数为10%的NaOH溶液是为了吸收空气中的CO2B.若向B瓶和D瓶中加入溶有重铬酸钾的浓硫酸溶液,则D瓶内的溶液会变黄C.可根据溴麝香草酚蓝溶液变黄的时间长短,来检测CO2的产生情况D.装置乙中D瓶先封口放置一段时间的目的是消耗瓶中的O2以形成无氧的环境B解析:装置甲中酵母菌进行有氧呼吸,产生二氧化碳和水,装置乙中酵母菌进行无氧呼吸,产生酒精和二氧化碳,故向B瓶和D瓶中加入溶有重铬酸钾的浓硫酸溶液,则D瓶内的溶液会变成灰绿色,B项错误。学以致用1.下图所示烧杯内装有含酵母菌的葡萄糖溶液,试管中装有澄清的石灰水,两天后发现石灰水变浑浊并有沉淀产生。下列对这一现象的解释,正确的是(

)A.大气中的CO2进入试管内B.酵母菌进行光合作用时产生CO2C.酵母菌进行无氧呼吸时产生CO2D.酵母菌进行有氧呼吸时产生CO2答案:C解析:酵母菌不能进行光合作用,且光合作用消耗CO2,而不是产生CO2。烧杯被石蜡密封,因此酵母菌主要进行无氧呼吸,产生CO2,使澄清的石灰水变浑浊。二

有氧呼吸问题探究有氧呼吸是指细胞在氧的参与下,通过多种酶的催化作用,把有机物彻底氧化分解(通常以分解葡萄糖为主),产生二氧化碳和水,释放能量,生成大量ATP的过程。下图为有氧呼吸过程图示,据此回答下列问题。(1)葡萄糖为什么必须分解成丙酮酸后才能进行有氧呼吸的第二、三阶段?提示:因为线粒体膜上不含转运葡萄糖的转运蛋白,葡萄糖不能进入线粒体(或线粒体内没有催化葡萄糖分解的酶)。(2)请完善下列有关有氧呼吸过程的表格。

提示:丙酮酸

线粒体基质

H2O

CO2

少量

线粒体内膜

[H]

大量(3)请写出有氧呼吸的化学反应式,用箭头标明化学反应式的反应物中氧的去向。提示:(4)有氧呼吸过程中,1mol葡萄糖彻底氧化分解后释放出2870kJ的能量,其中977.28kJ左右的能量储存在ATP中,其余的能量则以热能的形式散失。请你计算一下,有氧呼吸的能量转换效率大约是多少?这些能量大约能使多少ADP转化为ATP?提示:977.28÷2

870×100%≈34.05%,977.28÷30.54=32(mol)。归纳总结1.细胞呼吸反应物、生成物、场所与呼吸类型的关系2.能量代谢有氧呼吸三个阶段都释放能量,生成ATP,细胞呼吸释放的能量大部分以热能的形式散失,少部分转移到ATP中。3.有关有氧呼吸的几点提醒(1)葡萄糖不进入线粒体,进入线粒体的是丙酮酸。(2)书写反应式时左右两边的水不能抵消。(3)有氧呼吸不一定需要线粒体,有些原核生物没有线粒体,也能进行有氧呼吸,其场所是细胞质基质和细胞膜。典例剖析【例2】

下图表示某植物细胞内部分物质的代谢过程。下列相关叙述正确的是(

)A.甲、乙两阶段产生[H]的场所都是线粒体B.a、b两种物质依次是H2O和O2C.丙阶段产生的水中的氢最终都来自葡萄糖D.若葡萄糖进入线粒体,可在酶的作用下,生成CO2和H2O答案:B解析:甲、乙两阶段产生[H]的场所分别是细胞质基质、线粒体基质,A项错误。丙阶段产生的水中的氢最终来自葡萄糖和水,C项错误。葡萄糖在细胞质基质中被分解为丙酮酸,葡萄糖不能直接进入线粒体,线粒体中也不存在分解葡萄糖的酶,D项错误。学以致用2.有氧呼吸全过程中的物质变化可分为以下三个阶段。下列与此相关的叙述,正确的是(

)①C6H12O6→丙酮酸+[H]

②丙酮酸+H2O→CO2+[H]

③[H]+O2→H2OA.③反应极易进行,不需要酶的催化B.②无ATP生成,③形成较多的ATPC.③发生在线粒体内膜上D.①在线粒体中进行C解析:有氧呼吸的三个阶段都需要酶的催化,都有ATP的产生;产生ATP最多的是③;①在细胞质基质中进行。1.下图为酵母菌细胞有氧呼吸的部分过程示意图,下列有关叙述正确的是(

)A.①过程进行的场所是线粒体B.②过程的产物除了二氧化碳,还有H2OC.①②过程一定都有能量释放D.与②相比,①过程产生的[H]较多答案:C解析: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。2.下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验的叙述,正确的是(

)A.选择酵母菌为实验材料是因为酵母菌是自养兼性厌氧型微生物,易于培养B.通过设置有氧(对照组)和无氧(实验组)的对照,易于判断酵母菌的细胞呼吸方式C.将进气管、排气管与锥形瓶连接后需要进行气密性检查,确保不漏气D.实验的因变量是澄清石灰水是否变浑浊和加入酸性重铬酸钾溶液后样液的颜色变化答案:C解析:酵母菌是单细胞生物,属于异养兼性厌氧型微生物,