人教版新教材高中生物必修1531 细胞呼吸的原理和应用一 学案Word格式.docx

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（1）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（　　）

（2）重铬酸钾溶液可以直接和酒精发生化学反应变成灰绿色（　　）

（3）有氧呼吸的过程只发生在线粒体内（　　）

（4）有氧呼吸三个阶段所需要的酶是相同的（　　）

（5）有氧呼吸释放的能量全部用于合成ATP（　　）

（6）有氧呼吸既产生水也消耗水（　　）

（7）有氧呼吸第一、二阶段产生的[H]全部用于第三阶段（　　）

（8）酵母菌细胞既能进行有氧呼吸，又能进行无氧呼吸（　　）

（9）线粒体基质中含有少量的DNA和RNA（　　）

（10）有氧呼吸的三个阶段都产生能量，但产生的量不同（　　）

答案：

（1）√　

（2）×

　（3）×

　（4）×

　（5）×

　（6）√　（7）√（8）√　（9）√　（10）√

课堂互动探究案

【课程标准】

说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量

探究酵母菌的呼吸方式

【素养达成】

1．简述细胞呼吸的概念和化学变化过程。

（科学思维）

2.通过实验探究不同条件下酵母菌的细胞呼吸方式。

（科学探究）

3．说出线粒体的结构和功能；

说明有氧呼吸的过程及原理。

4．探讨有氧呼吸在生产和生活中的应用。

（社会责任）

翱翔的飞机需要发动机燃烧油料来提供能量，这一过程中，油料在发动机内剧烈燃烧，需要消耗氧气，产生二氧化碳，同时产生大量的能量推动发动机运转。

生物体的生命活动也需要消耗能量，这些能量来自于有机物的氧化分解，也就是细胞呼吸。

细胞呼吸和燃烧有什么区别？

它的过程又是怎样的呢？

探究点一　探究酵母菌细胞呼吸的方式

【师问导学】

下图是探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置，请分析：

1．结合对实验材料的选择和处理，探讨以下问题：

（1）配制酵母菌培养液时为什么要用新鲜的食用酵母菌？

（2）为什么要将葡萄糖溶液煮沸，且冷却到常温后方可加入新鲜的酵母菌？

（3）为什么要把装置放置在25℃～35℃的环境下培养？

（1）新鲜的酵母菌繁殖快，细胞代谢旺盛，实验效果明显。

（2）煮沸的目的是杀菌和除去溶液中的氧，冷却到常温的目的是防止高温杀死酵母菌。

（3）在25℃～35℃的条件下，酵母菌中酶的活性最高，生命活动最旺盛，细胞呼吸明显，可保证实验效果。

2．本实验的自变量和因变量分别是什么？

甲、乙装置中是如何控制自变量的？

自变量是氧气的有无，因变量为是否有CO2和酒精的产生。

甲中用橡皮球或者气泵充气的目的是保证A瓶中有氧气存在，乙中B瓶密封是保证无氧环境。

3．图甲中质量分数为10%的NaOH溶液的作用是什么？

NaOH与空气中的CO2反应生成Na2CO3和H2O，保证了通入酵母菌培养液的气体中不含CO2，避免对实验结果造成干扰。

4．B瓶装好后，要过一段时间再连接装有澄清石灰水的锥形瓶，这是为什么？

B瓶封口后，锥形瓶内的空气中有氧，酵母菌开始进行有氧呼吸，也产生CO2。

所以，要过一段时间，等B瓶中的氧气消耗完以后，再将产生的气体通入澄清石灰水，保证通入澄清石灰水中的是无氧呼吸产生的CO2。

5．A装置中用气泵间歇性地通入空气的目的是什么？

保证酵母菌有充足的氧气，以进行有氧呼吸。

6．产物检测

（1）酒精的鉴定：

橙色的______________溶液，在酸性条件下与乙醇（俗称酒精）发生化学反应，变成____________色。

（2）CO2的鉴定：

CO2可使________变浑浊，也可使________水溶液由________变________再变________。

（1）重铬酸钾　灰绿

（2）澄清石灰水　溴麝香草酚蓝　蓝　绿　黄

7．结果分析

（1）甲、乙装置中的澄清石灰水都变浑浊，但是甲装置石灰水变浑浊的程度大。

说明

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）从A、B中各取少量培养液分别注入1、2号两支试管中，再分别加入0.5mL含有重铬酸钾的浓硫酸溶液，振荡后发现1号试管不变色，2号试管变成灰绿色。

这说明

（1）酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸产生二氧化碳，但是有氧条件下产生的二氧化碳更多些　

（2）酵母菌在无氧条件下会产生酒精

8．实验结论：

酵母菌的细胞呼吸有两种方式：

有氧呼吸和无氧呼吸

【智涂笔记】

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，这样的实验叫做对比实验。

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”。

小贴士：

重铬酸钾可以检测有无酒精存在，这一原理可以用来检测汽车司机是否喝了酒。

具体做法是：

让司机呼出的气体直接接触到载有用硫酸处理过的重铬酸钾或三氧化铬的硅胶（两者均为橙色），如果呼出的气体中含有酒精，重铬酸钾或三氧化铬就会变成灰绿色的硫酸铬。

酵母菌在有氧呼吸和无氧呼吸过程中均会产生CO2，故不能依据是否有CO2产生来判断酵母菌的细胞呼吸类型，但可以以CO2产生的速率作为检测指标。

【师说核心】

一、本实验课题的分析归纳

1．实验原理

2．实验步骤

3．实验现象

条件

澄清石灰水的变化/出现变化的快慢

重铬酸钾—浓硫酸溶液

甲组（有氧）

变浑浊/快

无变化

乙组（无氧）

变浑浊/慢

出现灰绿色

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。

（2）在有氧条件下产生CO2多而快，在无氧条件下产生酒精和CO2。

二、实验课题的拓展分析

1．本实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情况。

2．根据检测目的不同，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。

具体分析如下：

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

观察指标

①澄清石灰水变浑浊的程度

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变化

无关变量

温度、营养物质的浓度和总量等

实验结论

在有氧条件下产生的CO2多

在无氧条件下才能产生酒精

【检测反馈】

1．（合格必考）下列可用于探究不同呼吸方式的实验材料是（　　）

A．萌发的种子B．蛔虫

C．草履虫D．以上均可以

解析：

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。

A

2．（合格必考）下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”，说法不正确的是（　　）

A．酵母菌常被用作研究细胞呼吸的实验材料，其主要原因是酵母菌属于兼性厌氧生物

B．在有氧呼吸的装置中，可将空气直接通入酵母菌的培养液

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

酵母菌属于兼性厌氧生物，适用于作为研究细胞呼吸的实验材料，A正确；

在有氧呼吸的装置中，不可将空气直接通入酵母菌的培养液，应先用NaOH吸收除去空气中的二氧化碳，B错误；

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，或使澄清石灰水变浑浊，C正确；

酵母菌无氧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，D正确。

B

3．（合格必考）如图为“探究酵母菌的呼吸方式”的实验装置，有关叙述正确的是（　　）

A．该实验需设置有氧和无氧两种条件的对比实验，其中乙组作为对照组

B．若向b瓶和d瓶中加入酸性重铬酸钾溶液，则d瓶内的溶液会变黄

C．可根据溴麝香草酚蓝水溶液变黄的时间长短，来检测CO2的产生速率

D．若c瓶和e瓶中溶液都变浑浊，不能据此判断酵母菌的呼吸方式

该实验需设置有氧和无氧两种条件的对比实验，甲、乙组互为对照组，A错误；

若向b瓶和d瓶中加入酸性重铬酸钾溶液，由于只有无氧呼吸才会产生酒精，所以d瓶内的溶液会变灰绿色，B错误；

由于CO2能使溴麝香草酚蓝水溶液变黄，所以可根据溴麝香草酚蓝水溶液变黄的时间长短，来检测CO2的产生速率，C正确；

酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都能产生二氧化碳，但产生的量不等，所以可以根据浑浊程度判断酵母菌的呼吸方式，D错误。

C

4．（合格必考）如图中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，两日后发现石灰水变浑浊并有沉淀产生。

对这一现象的正确解释是（　　）

A．大气中的CO2进入试管内

B．酵母菌进行光合作用时放出CO2

C．酵母菌进行无氧呼吸时放出CO2

D．酵母菌进行有氧呼吸时放出CO2

CO2能够与Ca（OH）2发生反应生成CaCO3，使澄清的石灰水变浑浊；

酵母菌是真菌，不能进行光合作用；

烧杯被石蜡密封，因此酵母菌主要进行无氧呼吸，CO2就产生于无氧呼吸过程。

5．（等级选考）如图是测量种子萌发时锥形瓶中气体体积变化的实验装置。

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）。

实验开始时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变化，以下关于该实验的分析正确的是（　　）

A．种子在消毒剂中清洗是为了防止微生物呼吸作用干扰实验结果

B．此实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变化，说明种子的细胞呼吸完全停止

D．为排除外界因素的影响，需要将装置中的NaOH溶液换成清水（其他保持不变）作为对照组

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变化，原因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项中对照组的设置可以校对外界环境变化带来的误差，但实验设置错误，应该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）作为对照组。

6．（等级选考）[2019·

北京西城高一期末]某实验兴趣小组探究了种子萌发初期种子质量的变化和所在密闭容器中温度的变化，结果见下表。

下列叙述不正确的是（　　）

初始种子

质量（g）

现在种子

2小时前

的温度

现在的

温度（℃）

甲组

萌发的种子

30

25.5

26

32

乙组

煮熟的种子

29.7

A．乙组种子不进行细胞呼吸，在该实验中起对照作用

B．甲组种子质量减少是由于细胞呼吸分解了有机物

C．甲组容器中温度上升是由于细胞呼吸吸收了能量

D．本实验结果说明种子萌发初期细胞呼吸强于萌发之前

乙组是煮熟的种子，不能进行呼吸作用，为对照组，A正确；

甲组种子质量减少是由于细胞呼吸分解了有机物，B正确；

甲组容器中温度上升是由于细胞呼吸释放了能量，C错误；

甲组容器中温度上升，说明种子萌发初期细胞呼吸强于萌发之前，D正确。

探究点二　有氧呼吸的过程

对于绝大多数生物来说，有氧呼吸是细胞呼吸的主要方式，下图是细胞内有氧呼吸的过程示意图，结合该图分析下面的问题：

1．仔细观察上图，分析线粒体与其功能相适应的结构特点有哪些？

线粒体内膜向内腔折叠形成嵴，大大增加了内膜表面积，在内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。

2．结合图解，对有氧呼吸的三个阶段进行归纳，完成下表。

阶段

场所

反应物

产物

释放能量

第一阶段

细胞质基质

葡萄糖

________

少量

第二阶段

______

丙酮酸、H2O

CO2、[H]

第三阶段

线粒体内膜

[H]、O2

H2O

丙酮酸、[H]　线粒体基质　大量

3．仔细观察教材P93图5－9，并阅读教材文字叙述，讨论并交流下列问题：

（1）试从元素角度分析有氧呼吸过程中各物质的来源、去向，写出反应式并用箭头进行标注。

（2）如果用放射性同位素18O来分别标记A组的C6H

O6中的O和B组中的18O2，试分析A、B两组中的放射性元素最终会出现在哪种产物中。

（3）分析糖类（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？

（4）细胞呼吸过程中能量发生了怎样的变化？

（5）1mol葡萄糖在体内彻底氧化分解共释放出2870kJ的能量，其中有________kJ的能量储存在ATP中，其余的能量以热能的形式散失，以维持体温的恒定。

（1）

（2）A组标记的是C6H

O6，C6H12O6的利用过程是C6H

O6→丙酮酸→C18O2，所以A组的放射性出现在产物的CO2中。

B组对18O2进行标记，在有氧呼吸中，18O2是在第三个阶段参与的，其产物是H

O，所以B组的放射性首先出现在H2O中。

H

O可以参与第二阶段丙酮酸的氧化分解，又会出现在C18O2中，即18O2→H

O→C18O2。

（3）因为线粒体膜上含运输丙酮酸的载体蛋白，不含有运输葡萄糖的载体蛋白，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）。

（4）细胞呼吸过程中储存在有机物中的稳定化学能，转变成储存在ATP的高能磷酸键中活跃化学能和热能。

（5）977.28

4．有氧呼吸和物质燃烧的异同，完成下表。

有氧呼吸

物质燃烧

反应条件

温和条件，需要酶催化

能量释放程度

剧烈释放

是否生成ATP

是

点燃　缓慢释放　否

5．根据反应式概括有氧呼吸的概念：

有氧呼吸是指细胞在________的参与下，通过多种________的催化作用，把________等有机物________氧化分解，产生________，释放________，生成大量ATP的过程。

氧　酶　葡萄糖　彻底　二氧化碳和水　能量

[名师点拨]　关注细胞呼吸过程中的几个易误点

（1）有氧呼吸的反应式中箭头不能写成等号，能量不能写成ATP。

（2）葡萄糖是有氧呼吸最常利用的物质，但不是唯一的物质。

（3）[H]是一种十分简化的表示方式，这一过程实际上是氧化型辅酶I（NAD＋）转化成还原型辅酶I（NADH）。

（4）有氧呼吸的三个阶段都需要不同的酶来催化。

（5）原核生物没有线粒体，但是也可进行有氧呼吸，场所是细胞质基质和细胞膜。

（6）产生CO2的不只是有氧呼吸，酒精发酵过程中也有CO2的产生。

（7）有氧呼吸过程中产生的水和反应物中的水其来源和去向不同，所以不是同一分子的水。

1．过程图解

2．过程分析

（1）有氧呼吸中氧元素的来源和去路：

（研究方法：

同位素标记法）

（2）反应物和产物：

①CO2是在第二阶段产生的，是由丙酮酸和水反应生成的，场所是线粒体基质。

②O2参与了第三阶段，[H]和O2结合生成水，所以细胞呼吸产生的水中的氧元素来自O2，场所是线粒体内膜。

③有氧呼吸过程中的反应物和生成物中都有水，反应物中的水用于第二阶段和丙酮酸反应，生成物中的水是有氧呼吸第三阶段[H]和O2结合生成的。

（3）细胞呼吸中[H]和ATP的来源和去路：

来源

去路

[H]

有氧呼吸：

C6H12O6和H2O

无氧呼吸：

C6H12O6

与O2结合生成水

还原丙酮酸

ATP

三个阶段都产生

只在第一阶段产生

用于各项生命活动

（4）能量代谢：

①有氧呼吸三个阶段都释放能量产生ATP，而无氧呼吸只在第一阶段释放能量产生ATP。

②细胞呼吸释放的能量大部分以热能散失，少部分转移到ATP中。

1.（合格必考）如图为线粒体的结构示意图，其中不可能发生的反应是（　　）

A．②处发生有氧呼吸第二阶段

B．①处产生ATP

C．②处产生CO2

D．③处发生[H]与O2的结合反应

分析示意图可知，①②③分别表示线粒体内外膜间隙、线粒体基质和内膜。

有氧呼吸的第二阶段发生在场所②，该过程有CO2产生，而[H]与O2的结合反应在③上完成。

物质氧化分解过程不能在①处进行，①处也不能产生ATP。

2．（合格必考）下图表示有氧呼吸过程，下列有关说法正确的是（　　）

A．①②④中数值最大的是①

B．③代表的物质名称是氧气

C．线粒体能完成图示全过程

D．原核生物能完成图示全过程

④是有氧呼吸的第三阶段释放的能量，有氧呼吸第三阶段释放的能量最多，A错误；

③是第二阶段的反应物水，不是氧气，B错误；

有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，线粒体只能完成有氧呼吸的第二阶段和第三阶段，C错误；

原核生物如蓝藻，能完成有氧呼吸过程，D正确。

D

3．（合格必考）提取鼠肝细胞的线粒体作为实验材料，向盛有线粒体的试管中注入丙酮酸时，测得氧的消耗量较大；

当注入葡萄糖时，测得氧的消耗量较小，同时注入细胞质基质和葡萄糖时，氧消耗量又较大。

下列叙述中与实验结果不符合的是（　　）

A．有氧呼吸中，线粒体内进行的是第二、三阶段

B．在线粒体内能分解丙酮酸，不能分解葡萄糖

C．葡萄糖只能在细胞质基质内被分解成丙酮酸

D．水是在细胞质基质中生成的

由题意可知，向盛有线粒体的试管中注入丙酮酸时，测得氧的消耗量较大；

说明由丙酮酸和氧参与的第二、三阶段是在线粒体内进行的，A正确；

当注入葡萄糖时，测得几乎不耗氧，说明线粒体内能分解丙酮酸，不能分解葡萄糖，B正确；

同时注入细胞质基质和葡萄糖时，氧消耗量又较大，说明葡萄糖只能在细胞质基质内被分解成丙酮酸，C正确；

本实验无法证明水是在细胞质基质中生成的，由有氧呼吸过程知，水是在线粒体中生成的，D错误。

4．（等级选考）为揭示有氧呼吸过程中的生化反应途径，科学家经历了复杂的探索。

请回答问题：

（1）科学家用鸽子的飞行肌作为研究材料，因为飞行肌细胞呼吸速率较高，适合用于研究氧化分解过程。

葡萄糖在细胞质基质中经过糖酵解（有氧呼吸第一阶段）产生的________________________________________________________________________

进入线粒体，最终分解为________和水，释放大量能量，为肌细胞供能。

（2）20世纪30年代，科学家分别发现线粒体内存在两个反应过程，表示如下（字母代表不同中间产物）。

过程1：

A→B→C→D→E

过程2：

E→F→G→H

两个反应过程存在什么关系呢？

科学家利用丙二酸（抑制E→F过程）和中间产物F进行实验，结果如下图所示。

根据实验结果分析，过程1与过程2最可能连成________（线形、环形）代谢途径，理由是

（3）现代生物学技术为研究代谢过程提供了更直接的手段。

例如，科学家曾用________法追踪各种有氧呼吸中间产物转化的详细过程。

（4）有氧呼吸生化反应途径的揭示过程，给你带来的关于科学研究的启示有________________________________________________________________________。

本题考查学生的实验探究能力，选取有氧呼吸的科学真实探究过程，依实验结果推导实验结论，根据已有知识可知：

葡萄糖在细胞质基质中经过糖酵解（有氧呼吸第一阶段）产生的丙酮酸进入线粒体，最终分解为CO2和水，释放大量能量，为肌细胞供能。

依实验结果可推测过程1与过程2最可能连成环形代谢途径，理由：

第3组和第1组相比，注射物质F，使过程1中的A和C增加，说明过程2可促进过程1；

第3组和第2组相比，注射丙二酸，抑制了E→F的过程，导致E物质积累，支持环形代谢途径的假设。

现代生物学技术为研究代谢过程提供了更直接的手段。

例如，科学家曾用同位素标记法追踪各种有氧呼吸中间产物转化的详细过程。

（1）丙酮酸　CO2　

（2）环形

证据1：

第3组和第1组相比，注射物质F，使过程1中的A和C增加，说明过程2可促进过程1

证据2：

第3组和第2组相比，注射丙二酸，抑制了E→F的过程，导致E物质积累，支持环形代谢途径的假设

（3）（同位素）示踪

（4）答案样例：

技术促进科学发展、科学研究注重实验证据等

（可从科学研究需要合理选材、巧妙设计、充分论证和善用技术等方面作答，答案合理即可。

）

【网络建构】

【主干落实】

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。

4．有氧呼吸的反应式为：

C6H12O6＋6O2＋6H2O

6CO2＋12H2O＋能量。

5．有氧呼吸的三个阶段：

（1）细胞质基质：

丙酮酸＋[H]＋能量。

（2）线粒体基质：

丙酮酸＋H2O

CO2＋[H]＋能量。

（3）线粒体内膜：

[H]＋O2

H2O＋能量。

课后分层检测案17　细胞呼吸的原理和应用

（一）

授课提示：

对应学生用