5.3細胞呼吸的原理和應用

學習目標：1.通過探究酵母菌細胞呼吸的方式，說出細胞呼吸的類型2.利用結構與功能觀，分析線粒體結構與有氧呼吸的關系。3.通過對比分析有氧呼吸的三個階段，熟知有氧呼吸過程中物質與能量的變化，理解細胞呼吸的實質。呼吸與細胞呼吸（又叫呼吸作用）有什么區別？呼吸：指機體呼出二氧化碳，吸入氧氣的過程O2CO2P90細胞呼吸：指細胞內的有機物氧化分解，釋放能量的過程。細胞內

有機物CO2+…+能量

氧化分解有氧呼吸細胞呼吸無氧呼吸觀察此圖，你認為細胞呼吸是否都需要氧氣？1、探究細胞呼吸的方式，為什么選擇酵母菌為實驗材料？酵母菌生物類群：單細胞真核生物（真菌）代謝類型：異養兼性厭氧型。即可進行有氧呼吸，

也可進行無氧呼吸生殖方式：出芽生殖應用：用于面粉發酵或釀酒？問題探討

酵母菌細胞富含蛋白質，可以用作飼料添加劑。在培養酵母菌用作飼料添加劑時，要給培養裝置通氣或進行振蕩，以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生產葡萄酒時，卻需要密封發酵。1、都是培養酵母菌，為什么有的需要通氣，有的卻需要密封？2、為什么通氣有利于酵母菌大量繁殖？3、在密封發酵時，酵母菌將有機物轉化為酒精對它自身有什么意義？通氣利于酵母菌進行旺盛的細胞分裂；

在有氧條件下，酵母菌分解營養物質釋放的能量多，這些能量可以為酵母菌細胞進行物質代謝和細胞分裂提供充足的動力。密封發酵時，酵母菌將有機物轉化為酒精的同時，能為自己的生命活動提供少量能量。密封便于酵母菌在無氧條件下分解有機物產生酒精。2024/12/19酵母菌在有氧還是無氧條件下進行細胞呼吸？酵母菌在上述條件下的細胞呼吸產物是什么？3.設計實驗1.提出問題4.進行實驗5.得出結論,交流討論2.作出假設探究酵母菌細胞呼吸的方式聯系生活實際，嘗試作出假設作出假設：酵母菌能在有氧條件下進行細胞呼吸產生水和大量CO2，又能在無氧條件下進行細胞呼吸產生酒精和少量CO2。3、設計實驗：自主閱讀教材，并思考下列問題：①實驗中自變量、因變量以及無關變量分別是什么？②怎樣控制自變量的條件？如何設置實驗？④怎樣保證酵母菌在整個實驗過程中能正常生活？③如何檢測因變量？會有什么樣的實驗現象產生？⑤實驗過程中需要注意哪些事項？探究酵母菌細胞呼吸的方式有無氧氣細胞呼吸的產物（CO2產生的多少、是否有酒精產生）酵母菌培養液的濃度和體積、溫度、pH、反應時間、其他微生物影響等。②怎樣控制自變量（有氧與無氧）的條件？用錐形瓶培養酵母菌，向錐形瓶中通或不通空氣來控制有氧或無氧條件。如何設置實驗？組A：有氧條件

組B：無氧條件對比實驗實驗組設置兩個或兩個以上的實驗組，通過對結果的比較分析，來探究某種因素對實驗對象的影響，這樣的實驗叫做對比實驗，也叫做相互對照實驗。氣泵ABCDE請運用以上元件分別搭建有氧呼吸和無氧呼吸裝置！有氧呼吸裝置：E-C-A-D無氧呼吸裝置：B-D；③如何檢測因變量？會有什么樣的實驗現象產生？閱讀課本p91，總結檢測不同產物的方法及現象：酒精的檢測方法CO2的檢測方法澄清石灰水溴麝香草酚藍溶液酸性重鉻酸鉀溶液（現象：澄清→渾濁）（現象：藍→綠→黃）（現象：橙色→灰綠色）重鉻酸鉀在中的應用——測酒駕思考：如何比較產生的CO2的多少？澄清石灰水的渾濁程度；溴麝香草酚藍水溶液變黃的時間長短。④怎樣保證酵母菌在整個實驗過程中能正常生活？配制質量分數為5%葡萄糖溶液作為酵母菌的培養液（高壓蒸汽滅菌），并在適宜溫度下培養：25-35°C⑤實驗過程中需要注意哪些事項？1.有氧呼吸裝置中，為何先將氣體通過質量分數為10%的NaOH溶液？目的：去除空氣中CO2，保證澄清石灰水變渾濁是酵母菌有氧條件產生CO2所致。2.無氧呼吸裝置中，為什么將B瓶封口放置一段時間后，再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶？目的：為了消耗掉B瓶中的氧氣，確保通過澄清石灰水的CO2是無氧呼吸產生的。有氧條件無氧條件4.有同學用酸性重鉻酸鉀檢測產物時，有氧和無氧裝置產生的顏色反應幾乎一樣。可能原因是什么？①有氧呼吸裝置實驗操作中可能供氧不足，導致部分酵母菌進行無氧呼吸產生少量酒精②有氧和無氧組葡萄糖未消耗完所致。（見課本P91，如何排除此物質對實驗結果的干擾？）⑤實驗過程中需要注意哪些事項？3.為什么將葡萄糖溶液先煮沸、再冷卻后加入A、B培養瓶中？目的：①除去溶液中的氧氣，避免對自變量的影響。

②殺死葡萄糖溶液中可能存在的雜菌，避免對實驗結果的干擾。有氧條件無氧條件稱取等量的兩份食用酵母菌（10g）；配制質量分數為5%葡萄糖溶液作為酵母菌的培養液（高壓蒸汽滅菌）；搭建如圖的有氧呼吸（左）和無氧呼吸（右）裝置；培養、觀察、檢測、記錄4.進行實驗：探究酵母菌細胞呼吸的方式5、分析結果，得出結論：探究酵母菌細胞呼吸的方式1、酵母菌在有氧和無氧條件下均能進行細胞呼吸；2、酵母菌細胞呼吸作用的類型：有氧呼吸：無氧呼吸：產生大量CO2產生酒精和少量CO2課本92頁條件澄清石灰水的變化/出現變化的快慢重鉻酸鉀的濃硫酸溶液甲組(有氧)變混濁程度

/快無變化乙組(無氧)變混濁程度

/慢出現

色高低灰綠延伸思考1：實驗裝置的改進

有同學認為，在有氧呼吸實驗裝置中10％的NaOH溶液不能完全吸收空氣中的CO2，以致可能對實驗結果有干擾，你同意嗎？如何確定有沒有完全吸收CO2？酵母菌培養液氣泵質量分數為10%的NaOH溶液澄清的石灰水澄清的石灰水

還有的同學認為，在無氧呼吸實驗裝置中不能保證裝置內的O2已經被完全消耗完，以致可能對實驗結果有干擾。你能不能避免這種可能性的發生，以保證實驗更嚴謹？酵母菌培養液澄清的石灰水延伸思考2：實驗裝置的改進石蠟油或植物油密封判斷正誤(1)配制酵母菌培養液時，葡萄糖溶液煮沸后，即可加入新鮮食用酵母(

)(2)如果產生的氣體使澄清的石灰水變混濁，則酵母菌進行有氧呼吸(

)(3)橙色的重鉻酸鉀溶液在堿性條件下遇酒精變為灰綠色(

)(4)將酵母菌的培養時間適當延長以耗盡溶液中的葡萄糖，這將更有利于酒精的檢測(

)選擇題下列關于“探究酵母菌細胞呼吸的方式”實驗的敘述，錯誤的是(

)A．酸性重鉻酸鉀溶液檢測酒精，顏色呈現灰綠色B．實驗中需控制的無關變量有溫度、pH、培養液濃度等C．實驗中將葡萄糖溶液煮沸的目的是滅菌和去除溶液中的O2D．可通過觀察澄清石灰水是否變混濁來判斷酵母菌細胞呼吸的方式×××√D線粒體是進行有氧呼吸的主要場所，從生物體結構與功能相適應的觀點出發，分析線粒體的哪些結構與此功能相適應？二、有氧呼吸外膜內膜DNA/RNA核糖體基質嵴分布許多與有氧呼吸有關的酶增大內膜表面積

線粒體適應于有氧呼吸的結構特點：（閱讀課本P92）a.線粒體內膜向內折疊形成嵴，增加了內膜表面積，為酶提供更多附著位點；b.線粒體內膜和基質中含有許多種與有氧呼吸有關的酶。場所：細胞質基質物質變化：產能情況：少量能量場所：線粒體基質物質變化：產能情況：少量能量酶2C3H4O3

+6H2O6CO2+20[H]

+4[H]

C6H12O62丙酮酸（C3H4O3）酶場所：線粒體內膜物質變化：產能情況：大量能量24[H]

+6O212H2O酶第一階段第二階段第三階段二、有氧呼吸過程二、有氧呼吸過程書寫注意：①反應條件“酶”不能省略

②不能用“=”，要用“→”第一階段細胞質基質第二階段線粒體基質線粒體內膜4202C6H12O6酶+[H]

+少量能量

C3H4O3

第三階段66+H2O酶2C3H4O3

CO2

+

[H]

+

少量能量

126酶H2O

+大量能量

24[H]

+

O2總反應式C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量酶思考：1.第二階段的水與第三階段水可以消掉嗎？2.各階段反應式中的能量能否寫成ATP？1.能量的來源和去向：二、有氧呼吸過程有機物中穩定化學能熱能ATP中活躍化學能2.分析有氧呼吸元素的來源和去向：如產物中的CO2和H2O中的O分別來自反應物中的什么物質?研究方法是什么？C6H12O6+6H2O+6O2

6CO2+12H2O+能量酶3.分析有氧呼吸中[H]和ATP來源？去路？[H]來自一二階段，葡萄糖和水，去路是與氧氣結合生成水。（1）哪個階段產生CO2？（2）哪個階段有氧氣參與反應？（3）哪個階段產生能量最多？（7）能產生ATP的場所是？快問快答：在有氧呼吸過程中細胞質基質、線粒體（5）哪個階段產生水？（4）哪個階段有水參與反應？（6）哪個階段產生[H]最多?第二階段第三階段第三階段第二階段第三階段第二階段（8）哪個階段利用[H]?第三階段[H]C6H12O6123O2酶酶456酶2(1)寫出長方框內1、2、3所依次代表的物質名稱：

、_____、

。H2O丙酮酸CO2(2)依次填出橢圓框內4、5、6所代表

的能量的多少

、

、

。少量少量大量(3)有氧呼吸的主要場所是

，進入該場所的呼吸底物是

。線粒體丙酮酸(4)用含18O的葡萄糖跟蹤有氧呼吸過

程中的氧原子，18O轉移的途徑是

。葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳2、有氧呼吸的過程：[H]結合以上內容：說出有氧呼吸的定義？發生場所？物質變化？思考：1.為什么線粒體不能直接氧化分解葡萄糖？2.同有機物在生物體外的燃燒相比，有氧呼吸具有的不同特點？（93頁）有氧呼吸有氧呼吸是指細胞在氧的參與下，通過多種酶的催化作用，把葡萄糖等有機物徹底氧化分解，

產生二氧化碳和水，釋放能量，生成大量ATP的過程。場所：細胞質基質和線粒體（主要場所在線粒體）。①線粒體膜上沒有葡萄糖載體；②線粒體中沒有氧化分解葡萄糖的酶。判斷正誤(1)葡萄糖是有氧呼吸唯一能利用的物質(

)(2)真核細胞都進行有氧呼吸(

)(3)沒有線粒體的細胞一定不能進行有氧呼吸(

)(4)有氧呼吸的實質是葡萄糖在線粒體中徹底氧化分解，并且釋放大量能量的過程(

)（2022·河北·統考高考真題）關于呼吸作用的敘述，正確的是（）A．酵母菌無氧呼吸不產生使溴麝香草酚藍水溶液變黃的氣體B．種子萌發時需要有氧呼吸為新器官的發育提供原料和能量C．有機物徹底分解、產生大量ATP的過程發生在線粒體基質中D．通氣培養的酵母菌液過濾后，濾液加入重鉻酸鉀濃硫酸溶液后變為灰綠色B思考：1.糧食儲藏過程中有時會發生糧堆濕度增大現象，其原因是：2.如果是以脂肪為底物進行有氧呼吸，消耗O2的量要大于產生CO2的量，其原因是：種子有氧呼吸過程中產生了水。與葡萄糖相比，脂肪含H量高，因此有