5.3细胞呼吸的原理和应用 课件-2023-2024学年高一上学期生物人教版（2019）必修1

第三节细胞呼吸的原理和应用 问题探讨 酵母菌细胞富含蛋白质，可以用作饲料添加剂。在培 养酵母菌用作饲料添加剂时，要给培养装置通气或进 行振荡，以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生产 葡萄酒时，却需要密封发酵。 1.都是培养酵母菌，为什么有的需要通气，有 的却需要密封? 2.为什么通气有利于酵母菌大量繁殖? 3.在密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精 对它自身有什么意义? 发酵生产葡萄酒的车间 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。 一、细胞呼吸方式 探究酵母菌细胞呼吸的方式 酵母菌是一种单细胞真菌，它于人类的生活息息 相关。做馒头、面包、酿酒等，都是利用酵母菌 的呼吸作用。 酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼 性厌氧菌，因此便于用于来研究细胞呼吸的不同 方式。 1.提出问题 ·酵 母 菌 在 有 氧 和 无 氧 条 件 下 是 否 进 行 细 胞 呼 吸 ? 产 物 又 是 什 ·资料：酵母菌能使葡萄糖发酵产生酒精；酵母菌的 细胞呼吸会产生二氧化碳。 2.作出假设 3.设计实验 问题： 1. 怎样控制有氧和无氧的条件? 接橡皮球 (或气泵) 质量分数为10%酵母菌 的 培养液 酵母菌 培养液 -2.怎样鉴定有无酒精产生?怎能鉴定有无 CO₂ 产生?如何比较CO₂ 产生的多少? -酒精检测： 橙色的重铬酸钾溶液在酸性下与 酒精发生反应： 橙色→ 灰绿色 -CO₂检测： 1.通入澄清的石灰水： 澄清→ 浑 浊。 -2.溴麝香草酚蓝水溶液： 蓝→ 绿→ 黄 -3.怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常 生活? ·为酵母菌提供葡萄糖培养液，并在适宜的条 件下培养。 -4.本实验的自变量和因变量分别是什么? ·自变量：有无氧气 ·因变量：酵母菌的产物 ·无关变量：其他影响实验结果的因素。 实验组 (对比实验) 组A: 有氧条件 组B: 无氧条件 4.实验步骤 条件 澄清石灰水/出现的时间 重铬酸钾一-浓硫酸溶液 有氧 变 混 浊 / 快 不出现灰绿色 无氧 变 混 浊 / 慢 出现灰绿色 1、酵母菌有氧呼吸产生CO₂, 无氧呼吸产生CO₂和酒精。 2、有氧呼吸产生大量CO₂, 无氧呼吸产生少量CO₂ 5.实验结果 实验现象： 二 、有氧呼吸和无氧呼吸 ( 一 )有氧呼吸 1、主要场所：线粒体(见92页) 2、有氧呼吸的化学反应式 酶 C₆ H₁₂O₆+6H₂O+6O₂—→ 6CO₂+12H₂O+能量 3、 有氧呼吸过程 第一阶段细胞质基质 C₆H₂O₆ 酶 → 2 C₃H₄O₃+ 4[H]+ 少量能量 ,+6Ho 6CO₂+20团+少量能量 第三阶段线粒体内膜 24[H]+6 0₂ 酶 >12H₂O+大量能量 总反应式 酶 6CO₂ +12H₂ O + 能量 第二阶段 线 C 木 4、有氧呼吸过程图解 有氧呼吸 场所 反应物 产物 释能 第一阶段 细胞质基质 主要是葡萄糖 丙酮酸 [H] 少量 第二阶段 线粒体基质 丙酮酸、H₂O CO₂ 、[H] 少量 第三阶段 线粒体内膜 [H]、O₂ H₂O 大量 5、有氧呼吸三阶段的比较 6、有氧呼吸概念 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。 ( 一 )无氧呼吸 1、主要场所：细胞质基质 2、 无氧呼吸的化学反应式 (1)高等植物(水稻、苹果等)的无氧呼吸： (酒精)+2C2₂+少量能量 (2)高等动物和人的无氧呼吸： (乳酸)+少量能量 3、无氧呼吸的过程 (1)第一阶段与有氧呼吸第一阶段完全相同 (2)第二阶段细胞质基质 2丙酮酸+4[H] 酶 2CO₂+2酒精( C₂H₅OH) 实例：大多数植物、酵母菌等。 2丙酮酸+4[H] 酶 2乳酸( C₂H₈O₂ 实例：乳酸菌、高等动物、马铃薯块茎、甜菜块根等。 4、无氧呼吸概念 在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完 全分解，释放少量能量的过程，就是无氧呼吸。 有氧呼吸与无氧呼吸的比较 有氧呼吸 无氧呼吸 不同点 场所 细胞质基质、线粒体 细胞质基质 条件 需氧、酶、适宜温度 不需氧、需酶、适宜温度 产物 CO₂ 、H₂0 酒精和CO₂或乳酸 能量变化 释放大量能量 释放少量能量 大部分能量储存在乳酸 或酒精中 相同点 联系 反应的第一阶段完全相同 实质 分解有机物，释放能量，合成ATP 葡萄糖 丙酮酸 甘油 氨基酸 三、细胞呼吸的意义 (1)为生物体提供能量 (2)生物体代谢的枢纽 PG 2D 时泊酸 NAoH NAD 脂肪酰CoA CoA β-羟基丁酸 丙 酬 PEPADP ATP 监 NADH CoA NADH CO₂ M G H₂ 延胡常 异柠 乙 乙酰CoA 境珀酸 GDp ATP 草酰琥珀酸 草酰乙酸 天门冬氨酸 天门 DH NAD o - 酬戊二酸 CO₂ 谷 氨 酸 a-酮 H 二酸 NAp+ NADH NH 2 氨基甲酰磷酸 NH,+CO₂ i DP P A O TP H₂ 2A 酸 戊 氨 酮 谷 a- HO₂ 戊二 A a a A N o 酸 酸C 氨 珀 冬 琥 * 事 TP ADP 酰 内 NADH NAD 酸 yG 酸 D D A A F F DH D A A N N 乙酸 - Co CoA 酸 T D * 果 1+… 丙酮 A i A C P C 琥珀 AM AT A 酰 肝 Co 乙 橡酸 A 柠 co x2 O 酰 H₂ 乙 乙 P NQH cp NA D p A A 酸 N N 萃 酸 苹 AD ADP CO₂ N N GTP CDP co A 脂肪 NA西D Ca - 脂 A c C MG CoA 草酰 AT 被 Arp 酮体 酸 VA 乙 M H P AIP D A 酸 Ca o乙r Co A 防颜 |So P MF P A * ADp O P- C CD CMT城P 胆碱 O DP A C 酸 N TP 酯 2.DrG 3⑩t 油 FMN ₁→C→ tFA 肉碱 脂酰肉碱 酮体+ aay P D ₂ A H F D H v₂ FMN CoQ 7p AD 2NADPH 2NADP* CO₂ R-5-p 葡萄糖 ATP →P AD p H₂O G- 6 F- -6:P ADP* o H G-1-P UTP HO ADP ADP P ATF NAD* H₂O NADt H₂O+O₂ 钛基酸 → 生糖 生 酮 → 生糖施生酮 磷 酸 二羟丙酬 NAD* NADH ADP+Pi 谷氨酰胺 H NH H0() 瓜氨酸 精氨酸代现珀酸 糖原 UDP UDPG UDP 甘油三酯 甘油 NH D ATP ADP a-D 甘油 → 机酸 → 既酐 嘌吟→尿酸 →其它 三大营养物质代谢途径之间的联系 a-酮 酸 Co₂ 骨格服 NADH NAp 核苷酸 核酸 天门冬氨酸 ATP AMP+PP 肾排 血液 NFN 3①甘 甘氨酸 5- D- 核糖 延胡索酸* 磷 脂 精氨酸 FAD P-1,6-BP 胆固醇 尿 素 鸟氨酸 ◆柠模酸 蛋白压 曲 , 国 RN 殊 途 径 H₂0 FAD CoA ( 肝 外 →→ 特 四 、影响细胞呼吸的因素 1、 温度：通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸速率，于温 度影响酶催化效率的曲线特征一致。 ①最适温度：细胞呼吸最强。 ②超过最适温度：呼吸酶活性降低， 甚至变性失活， 细胞呼吸受抑制。 ③低于最适温度：呼吸酶活性下降， 细胞呼吸受抑制。 呼吸速率 2、O₂ 浓度：直接影响呼吸速率和呼吸性质。对无氧呼吸 有抑制作用。 氧气浓度 2、0₂浓度 A:在O₂ 浓度为零时只进行 无氧呼吸； A-B:随O₂ 浓度的升高，无 氧呼吸逐渐受到抑制，而 有氧呼吸还很弱，使得 CO₂释放总量减少。 B: 呼吸作用最低点 B-C: 主 要 与有氧呼吸加强有关。 释放总量 ℃02 2、0₂浓度 A点：只进行无氧呼吸 B点：呼吸作用最低点 C点：无氧呼吸消失点 计算：氧气浓度为5时无氧呼吸 和有氧呼吸消耗的葡萄糖之比? 2、0₂浓度 A点：只进行无氧呼吸 B点：无氧呼吸消失点 计算：氧气浓度为10时无氧呼 吸和有氧呼吸消耗的葡萄糖之比? 3、CO₂浓度：作为呼吸产物，根据化学平衡，C02 浓度 高会抑制细胞呼吸的进行。 CO₂ 浓度 呼吸强度 含水量 3、 水：自由水含量越多，代谢越旺盛，细胞呼吸越强。 呼吸强度 先通气，后密封。先让 酵母菌有氧呼吸，大量繁 殖，再无氧呼吸产生酒精。 五 、细胞呼吸原理的应用 为伤口创造有氧环境， 避免厌氧菌的繁殖， 有利于伤口愈合。 促进根部有氧呼吸， 吸收无机盐等。 避免肌细胞因供氧不足进行 无氧呼吸，产生大量乳酸， 乳酸大量积累会使肌肉酸胀 乏力 避免破伤风芽孢杆菌等 进行无氧呼吸而大量繁殖， 引起破伤风。 思维训练 -关于真核细胞线粒体的起源，科学家提出了一种 解释：约十几亿年前，有一种真核细胞吞噬了原 始的需氧细菌，被吞噬的细菌不仅没有被消化分 解，反而在细胞中生存下来了。需氧细菌从宿主 细胞那里获得丙酮酸，宿主细胞从需氧细菌那里 得到丙酮酸氧化分解释放的能量。在共同生存繁 衍的过程中，需氧细菌进化为宿主细胞内专门进 行细胞呼吸的细胞器。 结果预测和结论： a. 若装置一中的液滴左 移，装置二中的液滴不 动， 则说明种子只进行有氧呼吸； b. 若装置一中的液滴不 动，装置二中的液滴右 移， 则说明种子只进行无氧呼吸； c. 若装置一中的液滴左 移，装置二中的液滴右移， 则说明种子既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸。 活塞— 活塞一 红色液滴 红色液滴 经典题型：液滴移动问题 20%NaOH 萌发 5 mL 种子 装置2 萌发 种子 装置1 蒸馏水 5 mL 呼吸速率以单位时间的O₂消耗量为指标。 1、若要消除物理因素引起的气体体积变化，应 设置对照组(校正装置) 2、如果用绿色叶片作实验材料，则必须进行怎 样的操作? 遮光处理 活塞一 红色液滴 20%NaOH 5mL 子 装置2 活塞— 红色液滴 萌发 20%NaOH 种子 55 mL 测定呼吸作用速率 该怎么办? 煮熟 的种 装置1 随堂检测 1.细胞进行有氧呼吸的主要场所和分解的主要 有机物分别是：( ) A.叶绿体；淀粉 B.线粒体；葡萄糖 C.线粒体；淀粉 D.细胞质基质；葡萄糖 2.与有氧呼吸相比，无氧呼吸最主要的特点是( ) A 、分解有机物 B 、释放能量 C 、需要酶催化 D、有机物分解不彻底 4. 在剧烈运动时，肌肉处于暂时相对缺氧状态，葡 萄糖的消耗量剧增，但产生的A T P增加不很多，这 是因为( ) A. 大量能量以热能形式散失了 B. 大量能量在酒精中未释放出来 C. 大量能量在乳酸中未释放出来 D. 大量能量随汗流失了 5.下列关于呼吸作用产物的叙述中，只适用于有氧呼吸 的是： ( ) A. 产 生A T P B. 产生丙酮酸 C. 产生水 D. 产生二氧化碳 6 .植物在以葡萄糖为原料进行有氧呼吸过程中，释放的 CO₂ 中的氧元素，其来源为： ( ) A.全部来自H₂O B.部分来自O₂ C. 全部来自葡萄糖 D. 部分来自葡萄糖 $$