科学·技术·社会　酶为生活添姿彩教学设计(第二课时)

第3节

ATP的主要来源——细胞呼吸

第1课时

细胞呼吸的方式和过程

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1.探究酵母菌细胞呼吸的方式。2.有氧呼吸的过程。

课堂导入

19世纪中期，欧洲许多陈年的葡萄酒在空气中因自然变酸而不能被饮用。为了研究酒变酸的真正原因，巴斯德进行了大量的实验，终于发现，酒变酸的罪魁祸首是一种叫醋酸杆菌的微生物，醋酸杆菌从空气中落进酒里，使葡萄酒变成了醋，后来他提出微温加热在酿制业消灭微生物的方法，即巴斯德消毒法。由此说明呼吸作用是生物体具有的基本的生命活动，呼吸作用提供了各类生物各种生命活动所需要的能量，体现了生物界的统一性。

一、细胞呼吸的概念和方式

1．细胞呼吸的概念

(1)发生场所：生活状态的细胞内。

(2)分解底物：生物体内的有机物。

(3)呼吸产物：CO2或其他产物(因呼吸类型而异)。

(4)反应类型：氧化分解。

(5)能量变化：有机物中化学能释放，生成ATP。

2．探究酵母菌细胞呼吸的方式

(1)实验原理：酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。



↓(2)实验步骤②检测CO的产生

↓③检测酒精的产生2①酵母菌培养液的配制

(3)产物检测

检测产物

二氧化碳

酒精

所用试剂

澄清的石灰水

溴麝香草酚蓝水溶液

重铬酸钾溶液

实验现象

变混浊

由蓝变绿再变黄

橙色变成灰绿色

(4)实验结论：酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸，产生大量的CO2和水，在无氧条件下进行

无氧呼吸，无氧呼吸的产物有酒精，同时也产生少量的CO2。

合作探究

下图是探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置，请分析：

1．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？

答案

自变量是氧气的有无，因变量是是否有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瓶密封保证无氧环境。

2．图甲中质量分数为10%的NaOH溶液的作用是什么？

答案

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不含CO2，避免对实验结果的干扰。

3．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？

答案

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。

1．下图是探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置，以下说法中正确的是(

)

A．两个装置均需要在黑暗条件下进行

B．装置乙在Ⅱ处可检测到有酒精生成

C．装置乙是对照组，装置甲是实验组

D．装置甲中NaOH的作用是吸收Ⅰ处的CO2

答案

B 解析

两个装置均不需要在黑暗条件下进行；Ⅱ处酵母菌产生酒精；此实验是对比实验，没有对照组，都是实验组；装置甲中NaOH溶液的作用是吸收空气中的CO2。

一题多变

(1)为酵母菌呼吸营造无氧环境可以将葡萄糖培养液煮沸排出气体，再放入酵母菌，并在液面放一层石蜡油(

) (2)为了检验进入A瓶的气体有没有CO2，可以让气体进入甲瓶之前通过澄清石灰水(

) (3)在检验酵母菌细胞呼吸产物时，可以品尝看是否产生了乳酸(

) (4)酵母菌在有氧条件下的培养液含有更多酒精(

) 答案

(1)×

(2)√

(3)×

(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，来探究某种因素与实验对象的关系，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”。

二、线粒体与有氧呼吸

1．线粒体的结构

线粒体具有双层膜，[3]内膜向内腔折叠形成[2]嵴，大大增加了内膜的表面积，线粒体内充满了液态的[4]基质，线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。

2．有氧呼吸的过程

阶段

第一阶段

第二阶段

第三阶段

3.总反应式

C6H12O6＋6H2O＋6O2――→6CO2＋12H2O＋能量。

4．有氧呼吸的概念

是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。

合作探究

酶场所

细胞质基质

物质变化

葡萄糖――→2丙酮酸＋4[H]

酶酶放能多少

少量

线粒体基质

2丙酮酸＋6H2O――→6CO2＋20[H]

酶少量

线粒体内膜

24[H]＋6O2――→12H2O 大量

1．根据有氧呼吸的过程，参与反应的氧气中的氧最终到了哪种产物中？

答案

氧气参与有氧呼吸第三阶段的反应，其中的氧全部到了产物水中。

2．1mol葡萄糖在体内彻底氧化分解能释放出2870kJ的能量，其中有1161kJ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。那么，1mol葡萄糖通过有氧呼吸可形成多少mol的ATP？其能量转换效率是多少？

答案

可形成38mol的ATP，其能量转换效率是40.45%。

3．有氧呼吸和物质燃烧有什么异同，结合下表分析：

比较项目

反应条件

能量释放程度

是否生成ATP 有氧呼吸

温和条件，需要酶的催化

缓慢释放

是

物质燃烧

点燃

剧烈释放

否

4.原核生物没有线粒体，能不能进行有氧呼吸呢？

答案

能，在细胞质基质中进行。

一题多变

判断正误：

(1)有氧呼吸的酶存在于细胞质基质、线粒体内膜、线粒体基质中

(

) (2)有氧呼吸过程中产生大量ATP的阶段需要O2参与(

) (3)在线粒体基质中[H]与O2结合生成水(

) 答案

(1)√

(2)√

(3)×

3．如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．产生①②的场所是线粒体

D．某些原核生物能完成图示全过程

答案

D 解析

图中①②④表示有氧呼吸三个阶段产生的能量，其中[H]＋O2反应的④过程释放能量最多。产生①的场所是细胞质基质，而作为反应物的O2参与的是第三阶段，即图中⑤，图中③是另一种反应物水。具有有氧呼吸酶的原核生物如蓝藻可完成有氧呼吸的全过程。