高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第3节 细胞的衰老和死亡课文内容ppt课件
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一、细胞呼吸呼吸作用的实质是细胞内的有机物氧化分解,并释放能量,因此也叫细胞呼吸。细胞呼吸可分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。
二、探究酵母菌细胞呼吸的方式1.实验原理(1)酵母菌是一类单细胞真菌,在有氧和无氧的条件下都能生存,属于兼性厌氧菌。(2)细胞呼吸方式的判断:酵母菌在有氧和无氧条件下细胞呼吸的产物不完全相同以及同一种产物产生的量不同,以此来确定酵母菌细胞呼吸的方式。
(3)CO2的检测①CO2可使澄清的石灰水变混浊。②CO2能使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄。(4)酒精的检测:橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与乙醇(俗称酒精)发生化学反应,变成灰绿色。2.对比实验: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,这样的实验叫作对比实验,也叫相互对照实验。
三、线粒体的结构和功能及有氧呼吸1.线粒体的结构(如图)和功能
(1)图中序号代表的结构:①外膜,②内膜,③嵴使内膜的面积大大增加,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)线粒体的功能:进行有氧呼吸的主要场所。
2.有氧呼吸(1)有氧呼吸最常利用的物质是葡萄糖,其化学反应式可以简写成:C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量。(2)过程:可概括地分为三个阶段,每个阶段的化学反应都有相应的酶催化。
(3)概念: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。(4)同有机物在生物体外燃烧相比,有氧呼吸具有不同的特点:有氧呼吸过程温和;有机物中的能量经过一系列的化学反应逐步释放;这些能量有相当一部分储存在ATP中。
【预习检测】 1.判断正误。(1)酵母菌在有氧和无氧条件下都能产生CO2。( )(2)酒精在中性或酸性条件下与重铬酸钾溶液反应产生灰绿色。( )(3)根据石灰水变浑浊的程度可以确定CO2产生的量的多少。( )
(4)只检测有无CO2产生即可确定酵母菌的呼吸方式。( )(5)有氧呼吸全部在线粒体中进行。( )(6)有氧呼吸的三个阶段均可产生ATP,但第三阶段产生的最多。( )(7)氧气作为反应物参与有氧呼吸的第二阶段。( )
2.下列关于酵母菌的说法,错误的是( )A.酵母菌是单细胞真菌 B.酵母菌可进行有氧呼吸C.酵母菌可进行无氧呼吸 D.无氧利于酵母菌繁殖解析:氧气充足利于酵母菌大量繁殖。答案:D
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知识点一 探究酵母菌细胞呼吸的方式
问题引领1.实验装置步骤(1)CO2的检测装置
①有氧条件下的装置:如图甲。
答案:NaOH溶液 澄清的石灰水
②无氧条件下的装置:如图乙。
③怎样控制有氧和无氧的条件?提示:如图甲,可用向装置内泵入空气的方法控制有氧环境;如图乙,将B瓶封口后反应一段时间,耗尽氧气,造成无氧环境。④还有什么方法可以检测CO2?如何检测酵母菌细胞呼吸过程中CO2的产生情况?提示:还可使用溴麝香草酚蓝溶液检测CO2(由蓝变绿再变黄)。根据石灰水变混浊的程度或溴麝香草酚蓝溶液变成黄色的时间长短,可以检测酵母菌细胞呼吸过程中CO2的产生情况。
(2)酒精的检测装置
①如何确定酵母菌通过无氧呼吸产生酒精的多少?提示:根据试管中溶液变成灰绿色所需时间的长短。②为什么无氧呼吸要适当延长反应时间?提示:葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化,因此,应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。
2.请写出实验现象及结论。提示:实验现象:甲、乙装置中的石灰水都变混浊,但甲中混浊程度高且速度快;试管1中溶液颜色无变化,试管2中溶液颜色由橙色变成灰绿色。实验结论:有氧条件下,酵母菌通过细胞呼吸产生CO2;无氧条件下,酵母菌通过细胞呼吸产生酒精和少量CO2。
归纳提升1.“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验的条件控制(1)有氧条件:装置甲连通橡皮球(或气泵),让空气间歇性地依次通过三个锥形瓶,既保证O2的充分供应,又使空气先经过盛有NaOH溶液的锥形瓶,除去空气中的CO2,保证第三个锥形瓶的澄清石灰水变混浊是酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。(2)无氧条件:装置乙中B瓶应封口放置一段时间,待酵母菌将瓶中的O2消耗完,再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶,确保是无氧呼吸产生的CO2使澄清的石灰水变混浊。
2.检测并比较CO2产生量的两种方法方法一(1)判断依据:相同时间内澄清石灰水变混浊的速率和程度。(2)判断方法:若变混浊的速率较快,而且混浊程度较高,则说明产生的CO2较多;反之,则说明产生的CO2较少。
方法二(1)判断依据:相同时间内溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄的速率和变成黄色的程度。(2)判断方法:若变色速率较快且颜色较深,则说明产生的CO2较多;反之,则说明产生的CO2较少。
典型例题下列有关“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的叙述,正确的是( )A.培养液中葡萄糖的浓度过高会影响酵母菌的生长和繁殖B.重铬酸钾能在碱性条件下与酒精反应变成灰绿色C.适当降低温度对培养液中气泡的产生速率无影响D.该实验中有氧组为实验组,无氧组为空白对照组
解析:培养液中葡萄糖浓度过高,会导致酵母菌细胞失水,从而影响酵母菌的生长和繁殖。重铬酸钾在酸性条件下与酒精反应变成灰绿色。温度改变,酶的活性会发生改变,影响酵母菌的细胞呼吸速率,从而影响气泡产生速率。该实验为对比实验,有氧组和无氧组均为实验组。答案:A
【变式训练】 1.下列关于酵母菌细胞呼吸方式及其产物的检测的叙述,错误的是( )A.因为酵母菌既能进行有氧呼吸,也能进行无氧呼吸,所以它在有氧和无氧条件下都能生存B.因为酵母菌在有氧和无氧条件下都产生CO2,所以只检测CO2并不能确定其呼吸方式C.用石灰水或重铬酸钾溶液均可检测CO2D.用重铬酸钾溶液检测酒精需要在酸性条件下进行
解析:酵母菌属于兼性厌氧型菌,即在有氧或无氧条件下均可进行细胞呼吸,所以酵母菌在有氧或无氧条件下都能生存。酵母菌通过有氧呼吸或无氧呼吸均可产生CO2,所以只检测CO2并不能确定其呼吸方式。CO2可用石灰水或溴麝香草酚蓝溶液进行检测,重铬酸钾用于检测酒精。橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与乙醇发生化学反应,变成灰绿色。答案:C
2.下图为“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的实验装置。下列有关叙述正确的是( )
A.相同时间后,C、E装置中石灰水的混浊程度相同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瓶中溶液都变混浊,不能据此判断酵母菌的呼吸方式
解析:D瓶酵母菌进行无氧呼吸,生成酒精,在酸性条件下重铬酸钾溶液与酒精反应变成灰绿色,而B瓶酵母菌进行有氧呼吸,不生成酒精,加入酸性重铬酸钾溶液无灰绿色出现。B瓶酵母菌进行有氧呼吸,产生CO2较快,溴麝香草酚蓝溶液变黄的时间较短,石灰水变混浊较快(混浊程度高);D瓶酵母菌进行无氧呼吸,产生CO2较慢,溴麝香草酚蓝溶液变黄的时间较长,石灰水变混浊较慢(混浊程度低)。答案:C
问题引领1.线粒体与有氧呼吸相适应的结构特点有哪些?提示:内膜的某些部位折叠形成嵴,从而扩大了生物膜面积;与有氧呼吸有关的酶主要分布于线粒体的内膜上和基质中。
2.细胞呼吸过程(1)请结合教科书图5-9有氧呼吸过程示意图完成下图。
(2)请写出有氧呼吸的反应式,并在反应式中标出三种反应物中每种元素的去向。提示:
(3)分析有氧呼吸的能量利用特点。①在细胞内,1 ml葡萄糖彻底氧化分解可以释放2 870 kJ的能量,可使977.28 kJ左右的能量储存在ATP中,其余的能量则以热能的形式散失掉了。请你计算一下,有氧呼吸的能量转换效率大约是多少,这些能量大约能使多少ADP转化为ATP?提示:能量的转换效率大约是34%;大约能合成32个ATP。
②有氧呼吸逐级释放能量,这对于生物体来说具有什么意义?提示:有氧呼吸分三个阶段,第一阶段在细胞的细胞质基质中进行,葡萄糖被分解成丙酮酸和[H],释放少量能量,第二阶段和第三阶段在细胞的线粒体中进行,第二阶段是丙酮酸被分解成[H]、二氧化碳,释放少量能量,第三阶段是[H]与氧气反应成水,释放大量能量。这样能量能逐步地、缓慢地释放,随时被细胞利用,保证了细胞正常生活所需的常温环境。
归纳提升1.有氧呼吸过程中物质和能量的变化(1)各反应物参与的阶段:葡萄糖参与第一阶段,H2O参与第二阶段,O2参与第三阶段。(2)各生成物产生的阶段:[H]在第一、二阶段产生,CO2在第二阶段产生,H2O在第三阶段产生。(3)能量变化的特点:三个阶段都产生能量,但大量的能量在第三阶段产生。
2.特别注意下面几点(1)有线粒体的生物一定能进行有氧呼吸,但没有线粒体的生物有的也能进行有氧呼吸,如蓝细菌和一些好氧菌。(2)参与细胞呼吸的主要是糖类,脂肪和蛋白质等也可以参与。(3)真核细胞中葡萄糖的彻底分解离不开线粒体,但线粒体不能直接将葡萄糖氧化分解。在细胞质基质中葡萄糖分解为丙酮酸,丙酮酸在线粒体中被进一步彻底氧化分解。
典型例题下图表示有氧呼吸的过程。下列有关说法正确的是( )A.①②④中数值最大的是①B.③代表的是O2C.有氧呼吸三个阶段所需的酶相同D.⑤参与的过程发生在线粒体内膜上
解析:分析题图可知,①②④分别代表有氧呼吸第一、二、三阶段所释放的能量,其中第三阶段释放的能量④的数值最大。有氧呼吸第一阶段发生在细胞质基质中,第二和第三阶段分别发生在线粒体的基质和内膜上。三个阶段发生的场所不同,所需的酶不同。③代表参与第二个阶段反应的原料H2O,不是O2。⑤是O2,参与的过程是有氧呼吸的第三阶段,发生在线粒体内膜上。答案:D
【变式训练】 1.在有氧呼吸的反应阶段中,下列反应不在线粒体中进行的是( )A.[H]传递给氧生成水 B.C6H12O6分解为丙酮酸和[H]C.丙酮酸分解为CO2和[H] D.ADP与磷酸反应生成ATP解析:有氧呼吸的第一阶段是将葡萄糖分解为丙酮酸和[H],该过程的场所是细胞质基质,而不是线粒体。答案:B
2.葡萄糖是细胞进行有氧呼吸最常利用的物质。将一只实验小鼠放入含有放射性18O2气体的容器内,18O2进入细胞后,最先出现的具有放射性的化合物是( )A.丙酮酸 B.乳酸C.二氧化碳D.水解析:18O2进入小鼠细胞后首先参与的是有氧呼吸第三阶段的反应,与[H]反应生成水。答案:D
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