細(xì)胞呼吸的原理和應(yīng)用高一上學(xué)期生物人教版必修1

第5章

細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第3節(jié)細(xì)胞呼吸的原理和應(yīng)用光合作用呼吸作用呼吸作用動(dòng)物、人、真菌、大多數(shù)細(xì)菌等綠色植物、藍(lán)細(xì)菌等能量ADP+Pi+ATP

酶ATP合成：【復(fù)習(xí)】：在ADP轉(zhuǎn)化成ATP的過程中，所需的能量從哪里來？

呼吸作用的實(shí)質(zhì)：

細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)物氧化分解，并釋放能量，因此也叫細(xì)胞呼吸。學(xué)習(xí)目標(biāo)描述線粒體適于進(jìn)行有氧呼吸的結(jié)構(gòu)。探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式，說出細(xì)胞呼吸的類型。說明有氧呼吸過程中物質(zhì)與能量的變化。細(xì)胞呼吸的方式一探究·實(shí)踐探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式酵母菌是一類單細(xì)胞真菌，屬于異養(yǎng)生物。在有氧和無(wú)氧的條件下都能生存，屬于兼性厭氧菌。█

酵母菌細(xì)胞富含蛋白質(zhì)，可以用作飼料添加劑。在培養(yǎng)酵母菌用作飼料添加劑時(shí),要給培養(yǎng)裝置通氣,以利于酵母菌大量繁殖。█

在利用酵母菌生產(chǎn)葡萄酒時(shí)，需要密封發(fā)酵，還需要適時(shí)排氣。█

饅頭、面包要做的多孔松軟，離不開一個(gè)重要的過程——發(fā)面?！鞍l(fā)面”正是酵母菌“發(fā)酵”的過程。在生產(chǎn)和生活實(shí)踐中，我們發(fā)現(xiàn)……█

通氣的目的是什么？

為什么通氣有利于酵母菌大量繁殖？█

密封的目的是什么？█發(fā)面中的“小孔”是怎么產(chǎn)生的？提出問題作出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論科學(xué)探究本節(jié)要探究的問題：酵母菌在有氧條件和無(wú)氧條件下是否都能進(jìn)行細(xì)胞呼吸？CO2和酒精等產(chǎn)物是在什么條件下產(chǎn)生的？提出問題作出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論科學(xué)探究酵母菌在有氧條件和無(wú)氧條件下都能進(jìn)行細(xì)胞呼吸。在有氧條件下產(chǎn)生：在無(wú)氧條件下產(chǎn)生：CO2酒精、CO2提出問題：酵母菌在有氧條件和無(wú)氧條件下是否都能進(jìn)行細(xì)胞呼吸？CO2和酒精等產(chǎn)物是在什么條件下產(chǎn)生的？提出問題作出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論科學(xué)探究需要關(guān)注的問題：如何檢測(cè)因變量？如何控制自變量？如何控制無(wú)關(guān)變量？1.確定實(shí)驗(yàn)變量2.選用什么材料用具？請(qǐng)大家參照教材第91頁(yè)內(nèi)容，討論實(shí)驗(yàn)的思路。提出問題作出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論科學(xué)探究確定實(shí)驗(yàn)變量自變量細(xì)胞呼吸的條件（有無(wú)氧氣）因變量細(xì)胞呼吸的產(chǎn)物（酒精、CO2）無(wú)關(guān)變量酵母菌培養(yǎng)液的濃度、體積、溫度、pH等提出問題作出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論科學(xué)探究【1】如何控制自變量？有氧組通氣密封無(wú)氧組【2】如何檢測(cè)因變量（產(chǎn)物）？CO2的檢測(cè)方法方法1：澄清的石灰水方法2：溴麝香草酚藍(lán)溶液澄清→渾濁藍(lán)→綠→黃【思考】：如何判斷CO2產(chǎn)生的多少？根據(jù)石灰水渾濁程度或溴麝香草酚藍(lán)溶液變成黃色的時(shí)間長(zhǎng)短提出問題作出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論科學(xué)探究【2】如何檢測(cè)因變量？酒精的檢測(cè)方法橙色→灰綠色

重鉻酸鉀

酸性重鉻酸鉀+酒精橙色的重鉻酸鉀溶液在酸性條件下與酒精發(fā)生反應(yīng)，變成灰綠色?！舅伎肌浚浩咸烟且材芘c酸性重鉻酸鉀反應(yīng)發(fā)生顏色變化。

如何排除葡萄糖的干擾？將酵母菌的培養(yǎng)時(shí)間適當(dāng)延長(zhǎng)以耗盡溶液中的葡萄糖。提出問題作出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論科學(xué)探究【3】如何控制無(wú)關(guān)變量？配制酵母菌培養(yǎng)液：新鮮的食用酵母菌質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的葡萄糖培養(yǎng)液煮沸：殺菌和去除溶液中的氧氣。冷卻：防止高溫殺死酵母菌?！舅伎肌浚号渲茣r(shí)需先將葡萄糖溶液煮沸，然后冷卻到常溫后加入新鮮的酵母菌。

為什么？提出問題作出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)裝置有氧呼吸裝置圖有氧組【思考】：10%NaOH溶液的作用是什么？去除空氣中的CO2，保證檢測(cè)出的CO2都是酵母菌有氧呼吸產(chǎn)生的。通氣提出問題作出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論科學(xué)探究密封無(wú)氧組【思考】：

B瓶應(yīng)封口放置一段時(shí)間后，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶。為什么？無(wú)氧呼吸裝置圖使酵母菌消耗盡瓶?jī)?nèi)的氧氣，造成無(wú)氧環(huán)境，保證檢測(cè)出的CO2均由酵母菌無(wú)氧呼吸產(chǎn)生的。提出問題作出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)裝置提出問題作出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)過程實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有氧組無(wú)氧組澄清石灰水渾濁程度溴麝香草酚藍(lán)溶液變色的時(shí)間長(zhǎng)短酸性重鉻酸鉀顏色變化渾濁程度高渾濁程度低時(shí)間短時(shí)間長(zhǎng)無(wú)顏色變化橙色→灰綠色提出問題作出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)結(jié)論有氧：產(chǎn)生大量CO2和水無(wú)氧：產(chǎn)生酒精、少量CO2酵母菌在有氧和無(wú)氧條件下都能進(jìn)行細(xì)胞呼吸。提出問題作出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論科學(xué)探究要探究的問題：酵母菌在有氧條件和無(wú)氧條件下是否都能進(jìn)行細(xì)胞呼吸？CO2和酒精等產(chǎn)物是在什么條件下產(chǎn)生的？實(shí)驗(yàn)結(jié)論酵母菌在有氧和無(wú)氧條件下都能進(jìn)行細(xì)胞呼吸。提出問題作出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論科學(xué)探究細(xì)胞呼吸的方式：有氧呼吸無(wú)氧呼吸有氧呼吸二將酵母菌細(xì)胞破碎后進(jìn)行離心處理，獲得只含有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的上清液和線粒體。把完整酵母菌、線粒體、上清液分別放入3支試管中。向這3支試管中分別加入等量等濃度的葡萄糖溶液，并通入氧氣。一段時(shí)間后，檢測(cè)各試管中的變化情況。甲試管（完整酵母菌）乙試管（線粒體）丙試管（細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)）葡萄糖減少產(chǎn)生CO2葡萄糖含量不變不產(chǎn)生CO2葡萄糖減少不產(chǎn)生CO2【思考】該實(shí)驗(yàn)說明酵母菌有氧呼吸的場(chǎng)所是？細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體資料1在上述實(shí)驗(yàn)中，科研人員還發(fā)現(xiàn)，甲試管和丙試管中，葡萄糖減少的同時(shí)，丙酮酸含量增加，而乙試管中葡萄糖不變，也沒有出現(xiàn)丙酮酸。資料12.葡萄糖在哪里被氧化分解？生成了什么？【思考】1.葡萄糖能不能被線粒體氧化分解？不能細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)丙酮酸甲試管（完整酵母菌）乙試管（線粒體）丙試管（細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)）葡萄糖減少丙酮酸增加葡萄糖含量不變無(wú)丙酮酸葡萄糖減少丙酮酸增加有氧呼吸過程示意圖思維拓展：為什么葡萄糖不能在線粒體中被氧化分解？②線粒體膜上沒有運(yùn)輸葡萄糖的載體蛋白，葡萄糖不能進(jìn)入線粒體。①線粒體中沒有氧化分解葡萄糖的酶。使用超聲波將線粒體破碎，分離線粒體膜狀結(jié)構(gòu)和線粒體基質(zhì)，分別加入3支試管中，再向每支試管加入等量的丙酮酸、熒光素和熒光素酶，一段時(shí)間后，檢測(cè)各試管的變化情況。資料22.③號(hào)試管為什么有較強(qiáng)熒光出現(xiàn)？①線粒體膜狀結(jié)構(gòu)②線粒體基質(zhì)③線粒體膜狀結(jié)構(gòu)和線粒體基質(zhì)丙酮酸的量不變未產(chǎn)生CO2沒有熒光丙酮酸減少產(chǎn)生CO2微弱熒光出現(xiàn)丙酮酸減少產(chǎn)生CO2較強(qiáng)熒光出現(xiàn)【思考】1.丙酮酸分解發(fā)生在什么部位？生成了什么？線粒體基質(zhì)CO2和ATP線粒體膜狀結(jié)構(gòu)也生成了ATP超聲波震碎線粒體之后，內(nèi)膜自然卷成了顆粒朝外的小囊泡，這些小囊泡具有氧化[H]的功能。當(dāng)用胰蛋白酶處理后，這些小囊泡不再具有氧化[H]的功能；當(dāng)把這些小顆粒裝上去之后，小囊泡重新具有了氧化[H]的功能。這些小顆粒被證實(shí)是一系列線粒體內(nèi)膜上的酶。注：[H]是指還原型輔酶Ⅰ(NADH)，是由氧化型輔酶Ⅰ(NAD＋)轉(zhuǎn)化而成。資料3【思考】在線粒體內(nèi)膜上發(fā)生了什么反應(yīng)？氧化[H]的反應(yīng)內(nèi)膜外膜線粒體基質(zhì)嵴線粒體是有氧呼吸的主要場(chǎng)所線粒體基質(zhì)中含有與有氧呼吸有關(guān)的酶。內(nèi)膜向內(nèi)折疊形成嵴，擴(kuò)大了內(nèi)膜的表面積。內(nèi)膜上含有與有氧呼吸有關(guān)的酶。1.有氧呼吸過程共分為幾個(gè)階段？2.每個(gè)階段進(jìn)行的場(chǎng)所是什么？3.每個(gè)階段的反應(yīng)物和產(chǎn)物分別是什么？閱讀教材第92-93頁(yè)“有氧呼吸”，回答下列問題：有氧呼吸的過程：C6H12O6酶2C3H4O3+4[H]+能量(少量)

（丙酮酸）

場(chǎng)所：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)第一階段：酶6CO2+20[H]+能量(少量)場(chǎng)所：線粒體基質(zhì)第二階段：2C3H4O3

（丙酮酸）酶12H2O+能量（大量）

場(chǎng)所：線粒體內(nèi)膜第三階段：24[H]+6O2+6H2O有氧呼吸總反應(yīng)式：C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶C6H12O6+6O26CO2+6H2O+能量酶思考：若用同位素18O分別標(biāo)記C6H12O6和O2中的氧，

18O會(huì)分別出現(xiàn)在哪種產(chǎn)物中？有氧呼吸是指細(xì)胞在氧的參與下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機(jī)物徹底氧化分解，產(chǎn)生二氧化碳和水，釋放能量，生成大量ATP的過程。概念：場(chǎng)所：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體（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酶大量能量下列關(guān)于探究酵母菌呼吸方式的實(shí)驗(yàn)，敘述錯(cuò)誤的是()A.酵母菌在有氧和無(wú)氧條件下都能進(jìn)行細(xì)胞呼吸B.可根據(jù)澄清石灰水是否變渾濁判斷呼吸方式C.探究有氧呼吸時(shí)泵入的空氣需去除CO2D.探究無(wú)氧呼吸時(shí)需將裝置封口靜置一段時(shí)間隨堂檢測(cè)B(1)甲是________，乙來源于____________________。動(dòng)物細(xì)胞中，葡萄糖的部分代謝過程如下圖。