第五章細胞的能量供應(yīng)和利用第3節(jié)細胞呼吸的原理教學(xué)目標(biāo)1.生命觀念2.科學(xué)思維3.科學(xué)探究4.社會責(zé)任

通過對細胞呼吸概念和方式的學(xué)習(xí)，認識到細胞呼吸是生命系統(tǒng)維持穩(wěn)定(能量供應(yīng))的基礎(chǔ)，初步形成“物質(zhì)與能量觀”。

通過分析“探究酵母菌細胞呼吸方式”的實驗，培養(yǎng)基于證據(jù)進行邏輯推理和歸納概括的能力；理解并運用“對比實驗”的科學(xué)方法。

能夠基于給定的實驗?zāi)康暮筒牧?，與他人合作設(shè)計并評價探究細胞呼吸方式的實驗方案；學(xué)會檢測CO?和酒精等因變量的方法。

通過分析酵母菌在不同條件下產(chǎn)物不同的實例，認識細胞呼吸原理在生產(chǎn)實踐(如釀酒、發(fā)面)中的應(yīng)用價值。教學(xué)目標(biāo)(1)細胞呼吸的概念和實質(zhì)。(2)探究酵母菌細胞呼吸方式的實驗原理、設(shè)計和結(jié)論。(3)有氧呼吸和無氧呼吸的條件和產(chǎn)物。

(2)(1)“探究酵母菌細胞呼吸方式”的實驗設(shè)計，特別是如何有效控制“有氧”和“無氧”的自變量。(2)理解“對比實驗”這一科學(xué)方法，并區(qū)分其與單一變量對照實驗的異同。從實驗現(xiàn)象（CO?產(chǎn)生量、酒精有無）準(zhǔn)確推導(dǎo)出細胞呼吸方式。1.教學(xué)重點2.教學(xué)難點一、細胞呼吸1.1概念1.2實質(zhì)1.3水進出植物細胞的原理二、

細胞呼吸的方式當(dāng)堂訓(xùn)練小結(jié)三、目錄CONTENTS2.1探究·實踐1探究酵母菌細胞呼吸的方式

酵母菌細胞富含蛋白質(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，要給培養(yǎng)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(chǎn)葡萄酒時，卻需要密封發(fā)酵。1.都是培養(yǎng)酵母菌，為什么有的需要通氣，有的卻需要密封？發(fā)酵生產(chǎn)葡萄酒的車間葡萄酒

通氣可以給酵母菌提供呼吸需要的氧氣，利于酵母菌進行旺盛的細胞分裂；密封則是避免空氣進入，便于酵母菌在無氧條件下分解有機物產(chǎn)生酒精。問題探討討論2.為什么通氣有利于酵母菌大量繁殖？

在有氧條件下，酵母菌分解營養(yǎng)物質(zhì)釋放能量多，這些能量可以為酵母菌細胞進行物質(zhì)代謝和細胞分裂提供充足的動力。3.在密封發(fā)酵時，酵母菌將有機物轉(zhuǎn)化為酒精對它自身有什么意義？密封發(fā)酵時，酵母菌將有機物轉(zhuǎn)化為酒精的同時，能為自己的生命活動提供少量能量。通過以上的學(xué)習(xí)，你知道酵母菌的培養(yǎng)和酵母菌的發(fā)酵運用了什么原理嗎？問題探討發(fā)酵生產(chǎn)葡萄酒的車間葡萄酒細胞呼吸是指有機物在細胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他產(chǎn)物，釋放出能量并產(chǎn)生ATP的過程。1.1概念：1.2實質(zhì)：細胞內(nèi)的有機物氧化分解，并釋放能量。細胞呼吸是否一定需要氧呢？生物在有氧和無氧條件下是否都能進行細胞呼吸呢？請用實例來論證你的猜想。【注意】呼吸≠細胞作用一、細胞呼吸二、細胞呼吸的方式【探究活動1】閱讀課本p90-91，

小組合作完成以下任務(wù)。①找出本實驗的實驗材料用具、自變量、因變量及無關(guān)變量;②寫出本實驗的原理、目的；③設(shè)計實驗方案并基于實驗操作完成實驗方案。探究·實踐1探究酵母菌細胞呼吸的方式

酵母菌是一種單細胞真菌，在有氧和無氧的條件下都能生存，屬于兼性厭氧菌，可用于研究細胞呼吸的不同方式。酵母菌(1)實驗材料生殖方式：出芽二、細胞呼吸的方式探究·實踐1探究酵母菌細胞呼吸的方式(2)實驗原理酵母菌呼吸方式有氧呼吸CO2H2O無氧呼吸CO2酒精①通入澄清的石灰水:變渾濁。②使溴麝香草酚藍水溶液:由藍變綠再變黃。酸性重鉻酸鉀溶液：由橙色變成灰綠色。CO2

產(chǎn)生量檢測指標(biāo):石灰水的混濁程度或溴麝香草酚藍溶液變成黃色的時間長短。作出假設(shè)無氧條件CO2+酒精產(chǎn)生CO2有氧條件產(chǎn)生問題：怎樣設(shè)置實驗來對所提出的假說進行驗證？設(shè)計實驗實驗思路分別給酵母菌提供有氧和無氧的條件，一段時間后分別檢測其產(chǎn)物是否含酒精或二氧化碳。二、細胞呼吸的方式提出問題(3)實驗方案酵母菌什么條件下產(chǎn)生CO2,什么條件下產(chǎn)生酒精？二、細胞呼吸的方式設(shè)計實驗實驗組A組：有氧呼吸組B組：無氧呼吸組分析變量①自變量:②因變量:③無關(guān)變量:細胞呼吸的條件無氧是否產(chǎn)生CO2/酒精影響實驗結(jié)果的可變因素有氧二、細胞呼吸的方式實驗步驟酵母菌培養(yǎng)液的配置:酵母菌+葡萄糖溶液取20g新鮮的食用酵母菌,分成兩等份,分別放入錐形瓶A(500mL)和錐形瓶B(500mL)中,分別向瓶中注入240mL質(zhì)量分數(shù)為5%的葡萄糖溶液。實驗過程二氧化碳的產(chǎn)生B組:無氧呼吸酵母菌培養(yǎng)液酵母菌培養(yǎng)液質(zhì)量分數(shù)為10%的NaOH溶液澄清的石灰水澄清的石灰水AB如何在通入空氣中去除CO2？B瓶應(yīng)封口放置一段時間后再連通澄清石灰水，為何？接橡皮球或氣泵A組:有氧呼吸NaOH溶液可吸

收空氣中的CO2。消耗瓶內(nèi)的氧氣，造成無氧環(huán)境。二、細胞呼吸的方式實驗現(xiàn)象①CO2的檢測及結(jié)論溴麝香草酚藍水溶液由藍變綠再變黃條件澄清石灰水/出現(xiàn)的時間有氧無氧溴麝香草酚藍溶液變混濁/快變混濁/慢黃色/快黃色/慢實驗結(jié)果

酵母菌在有氧和無氧條件下都能進行細胞呼吸；有氧呼吸與無氧呼吸都產(chǎn)生CO2，且有氧呼吸產(chǎn)生的更多。二、細胞呼吸的方式探究酵母菌細胞呼吸的方式(視頻)酵母菌培養(yǎng)液酵母菌培養(yǎng)液質(zhì)量分數(shù)為10%的NaOH溶液澄清的石灰水澄清的石灰水AB二、細胞呼吸的方式接橡皮球或氣泵從A、B酵母菌培養(yǎng)瓶中各取2ml培養(yǎng)液，分別注入2支干凈的試管中，再向試管中分別滴加0.5ml溶有0.1g重鉻酸鉀的濃硫酸溶液，并輕輕震蕩混勻。酒精的產(chǎn)生實驗過程二、細胞呼吸的方式實驗現(xiàn)象①酒精的檢測及結(jié)論實驗結(jié)果

酵母菌在有氧和無氧條件下都能進行細胞呼吸；在無氧條件下產(chǎn)生酒精，還產(chǎn)生少量CO2。條件重鉻酸鉀－濃硫酸溶液有氧無氧出現(xiàn)灰綠色不出現(xiàn)灰綠色提示：葡萄糖能和酸性重鉻酸鉀反應(yīng)，故檢測時需要等培養(yǎng)液中葡萄糖耗盡再進行。橙色的重鉻酸鉀溶液由橙色變成灰綠色二、細胞呼吸的方式實驗結(jié)論酵母菌單細胞真菌，在有氧和無氧條件下都能生存，屬于兼性厭氧菌。細胞呼吸有氧呼吸:產(chǎn)生大量二氧化碳和水無氧呼吸:產(chǎn)生酒精和少量二氧化碳絕大多數(shù)生物細胞呼吸的的主要形式都是有氧呼吸二、細胞呼吸的方式(1)裝置氣密性檢查注意事項注意:有氧組的進氣口和出氣口連接要緊密，防止漏氣。無氧組的瓶口密封至關(guān)重要，必須確保在反應(yīng)過程中空氣無法進入。目的:有氧組漏氣會導(dǎo)致氧氣不足；無氧組漏氣會引入氧氣，干擾無氧環(huán)境的建立。(2)實驗操作階段有氧組的空氣處理：注意：通入有氧組的空氣必須先通過盛有NaOH溶液或澄清石灰水的洗氣瓶。目的：除去空氣中原有的CO2防止其對檢測結(jié)果造成干擾，確保后續(xù)檢測到的CO2完全來自酵母菌的呼吸作用。二、細胞呼吸的方式注意事項無氧組的環(huán)境營造：注意：B組封口后，不能立即連接檢測裝置，應(yīng)先靜置一段時間（約20-30分鐘）。目的：讓酵母菌消耗掉錐形瓶內(nèi)殘留的氧氣，真正創(chuàng)造出無氧環(huán)境。(3)細胞呼吸方式的判斷不能僅憑是否產(chǎn)生CO2來判斷呼吸方式，必須結(jié)合CO2的產(chǎn)生量/速率以及酒精的檢測進行綜合判斷。因為兩種呼吸方式都產(chǎn)生CO2。

設(shè)置兩個或兩個以上的實驗組，通過對幾個實驗組結(jié)果的分析比較，來探究某種因素對實驗對象的影響，這樣的實驗叫作對比實驗。實驗組實驗組二、細胞呼吸的方式科學(xué)方法對比實驗小結(jié)細胞呼吸的原理概念:細胞呼吸是指有機物在細胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他產(chǎn)物，釋放出能量并產(chǎn)生ATP的過程。細胞內(nèi)的有機物氧化分解，并釋放能量。實質(zhì):探究·實踐1探究酵母菌細胞呼吸的方式有氧呼吸:產(chǎn)生大量二氧化碳和水無氧呼吸:產(chǎn)生酒精和少量二氧化碳1.(2023·浙江1月選考)為探究酵母菌的細胞呼吸方式,可利用酵母菌、葡萄糖溶液等材料進行實驗。下列關(guān)于該實驗的敘述,正確的是() A.酵母菌用量和葡萄糖溶液濃度是本實驗的自變量B.酵母菌可利用的氧氣量是本實驗的無關(guān)變量C.可選用酒精和CO?生成量作為因變量的檢測指標(biāo)D.不同方式的細胞呼吸消耗等量葡萄糖所釋放的能量相等當(dāng)堂訓(xùn)練解析:A錯誤.在探究細胞呼吸方式的實驗中，呼吸方式（有氧/無氧）是自變量，而酵母菌用量和葡萄糖溶液濃度是無關(guān)變量，需要保持相同且適宜；B錯誤.氧氣量的有無是區(qū)分有氧呼吸和無氧呼吸的關(guān)鍵因素，因此氧氣量是自變量，不是無關(guān)變量；D錯誤.有氧呼吸將葡萄糖徹底氧化分解，釋放大量能量（約2870kJ/mol）；無氧呼吸不徹底分解葡萄糖，釋放少量能量（約196kJ/mol）。兩者釋放的能量不相等。2．下列有關(guān)實驗的敘述，正確的是（）A.可用溴麝香草酚藍水溶液檢測是否產(chǎn)生CO2來探究酵母菌的呼吸方式B.酶均能與雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應(yīng)C.檢驗CO2時，酵母菌細胞有氧呼吸裝置中的澄清石灰水比無氧呼吸裝置中的澄清石灰水更渾濁D.可以用酸性條件下的重鉻酸鉀溶液檢測酵母菌呼吸產(chǎn)生的CO2當(dāng)堂訓(xùn)練解析:A錯誤.兩種呼吸方式都產(chǎn)生CO2，需要結(jié)合酒精檢測才能確定呼吸方式；B錯誤.雙縮脲試劑用于檢測蛋白質(zhì)，但酶的化學(xué)本質(zhì)不全是蛋白質(zhì)；D錯誤.酸性重鉻酸鉀溶液用于檢測酒精（顏色由橙色變灰綠色），不是檢測CO2的試劑。檢測CO2應(yīng)該用澄清石灰水或溴麝香草酚藍水溶液。3.下圖為“探究酵母菌的呼吸方式”的實驗裝置，有關(guān)敘述正確的是()A．該實驗需設(shè)置有氧和無氧兩種條件的對比實驗，其中乙組作為對照組B．若向B瓶和D瓶中加入酸性重鉻酸鉀溶液，則D瓶內(nèi)的溶液會變黃C．可根據(jù)溴麝香草酚藍水溶液變黃的時間長短，來檢測CO2的產(chǎn)生速率D．若C瓶和E瓶中溶液都變混濁，能據(jù)此判斷酵母菌的呼吸方式當(dāng)堂訓(xùn)練實驗組灰綠色有氧呼吸和無氧呼吸都產(chǎn)生CO?，所以兩組石灰水都會變渾濁，僅憑變渾濁無法區(qū)分呼吸方式，必須結(jié)合酒精檢測。當(dāng)堂訓(xùn)練4．興趣小組利用自制的纖維素水解液(含5%葡萄糖)培養(yǎng)酵母菌并探究其細胞呼吸(如圖)。下列說法正確的是（

）A．開始培養(yǎng)時向甲瓶中加入重鉻酸鉀以便檢測乙醇生成B．實驗中可通過增加甲瓶的酵母菌數(shù)量提高乙醇最大產(chǎn)量C．通過乙瓶溶液顏色是否變化可判斷酵母菌的呼吸方式D．可根據(jù)溴麝香草酚藍變色的時間長短檢測酵母菌CO2的產(chǎn)生情況酸性重鉻酸鉀用于檢測乙醇生成，而不是在反應(yīng)開始時加入培養(yǎng)瓶，培養(yǎng)結(jié)束后取部分培養(yǎng)液進行檢測。乙醇最大產(chǎn)量主要取決于底物（葡萄糖）的量酵母菌的有氧呼吸和無氧呼吸都產(chǎn)生CO?，僅憑CO?無法區(qū)分呼吸方式，需要結(jié)合乙醇檢測（2）B瓶中澄清石灰水還可用

代替，根據(jù)其水溶液變成

（顏色）的時間長短，可以檢測酵母菌培養(yǎng)液中的產(chǎn)生CO2情況。當(dāng)堂訓(xùn)練（1）有氧條件下的裝置序號：

無氧條件下的裝置序號