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必修1

第五章细胞的能量供应和利用 第3节细胞呼吸的原理和应用 (一)细胞呼吸的概念 有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他 产物释放能量并生成ATP的过程。 细胞呼吸是一个很复杂的分解有机物的化学反应过程；呼 吸是 指机体吸入氧气、呼出二氧化碳的过程， 一般不涉及化学变化，只 是一个气体交换的物理过程。 细胞的呼吸方式是怎样的? 葡萄美酒夜光杯，欲饮琵琶马上催。把葡萄 酿成美酒的过程中，要归功于酵母菌。 在利用酵母菌生产葡萄酒时，需要密封发酵。但 是在培养酵母菌用作饲料添加剂时，要给培养基 通入氧气。 酵母菌在有氧和无氧条件下是否都能进行细胞呼 吸呢?下面，我们通过实验来探究酵母菌呼 吸的方式。 (二)细胞呼吸的方式 1 .探究酵母菌细胞呼吸的方式 (1)实验原理——选材理由 酵母菌：单细胞真菌，真核异养型生物，有细胞壁和液泡。在有氧 和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。 细胞壁 细胞膜 细胞质 酵母菌结构模式图 酿酒、面粉发酵 酵母菌电镜照片 酵母菌在日常生活中的用途： CO₂ 的检测： 方案1:通入澄清的石灰水：澄清→浑浊 方案2:溴麝香草酚蓝水溶液：蓝→绿→黄 酒精的检测： 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 (1)实验原理——判断原理 酵母菌的呼吸方式是什么? 酵母菌在有氧条件和无氧条件下都能进行呼 吸 有氧童 co₂ 无 氧童 CO₂+酒精 实验设计思路： (1)提出问题 (2)作出假设 (3)设计实验 个 自变量：细胞呼吸的条件 有氧 对 比 无氧 实验 因变量：细胞呼吸的产物酒精、CO₂ 影响实验结果的可变因素 无关变量： 反应物的量、反应时间、pH、相 同 且 适 宜 温度、酵母菌的活性 (3)设计实验 给酵母菌提供有氧和无氧的条件， 一段时间后检测其产物是 否含酒精或二氧化碳 分析变量 B瓶应封口放置一 段时间后，再连通 盛有澄清石灰水的 维形瓶。想一想， 这是为什么? 质量分数为10% 的 NaOH 溶 液 质量分数为10% 的NaOH溶液 A 酵母菌 培养液 培养液 石灰水 澄清的 石灰水 酵母菌 培养液 接橡皮球 (或气泵) 澄清的 石灰水 澄清的 石灰水 培养液 2 条件 澄清石灰水/出现的时间 重铬酸钾-浓硫酸溶液 有氧 变混浊/快 无变化 无氧 变混浊/慢 出现灰绿色 >CO₂ 的放出情况：A、B 两组都有CO₂ 的产生，但A 组产生的CO₂ 更多 →酒精产生的情况：A 组没有酒精的产生，B 组产生了酒精 (4)进行实验， 得出结果 质量分数为10% 的NaOH溶液 A 酵母菌 培养液 B 酵母菌 培养液 接橡皮球 (或气泵) 澄清的 石灰水 澄清的 石灰水 ② 3 实验前要将葡糖糖溶液先煮沸、再冷却后加入锥形瓶。 煮沸可将葡糖糖溶液中的细菌杀死，排除其他细菌影响；可 排除溶液中的氧。冷却避免将酵母菌杀死。 有氧条件下产生大量CO₂ 无氧条件下产生酒精和少量CO₂ 科学方法：对比实验 有氧呼吸 无氧呼吸 呼吸作用的类型 酵母菌 课堂小结 一、探究酵母菌细胞呼吸的方式 酵母菌细胞呼吸的产物 有 氧 ：CO₂+H₂O 无 氧 ：CO₂+ 酒精 细胞呼吸：有氧呼吸、无氧呼吸 二、科学探究实验的一般步骤 提出问题、作出假设、设计实验、进行实验、得出结论 课堂反馈 适宜的温度条件下，在下列装置中都加入活酵母，其中适 于产生酒精的装置是( A 只加入葡萄糖 B 加入葡萄糖 并不断搅拌 D 加入葡萄 糖和水 A 只加入 水 C 二 、需氧呼吸(有氧呼吸) 1 .定义：细胞在氧气的参与下，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，释放大量能量，生成许多ATP的过程。 2.需氧呼吸主要场所：线粒体 线粒体 外膜 内 膜 基质 膜间腔 嵴 有氧呼吸比 较复杂，可 以概括性的 分为三个阶 段。 第一个阶段：( 糖 酵解) 场所：细胞质基质 2C3H403(丙酮酸) +4[H]+ (少 量 )ATP C₆ H1206 酶 第二个阶段： ( 柠 檬酸循环) 场所：线粒体基质 2C3H403(丙酮酸)十 H₂0 6G02+20[H] 十(少量)ATP 第三个阶段：( 电 子传递链) 场所：线粒体基质 24[H]+602 酶 12H20+(大量)ATP 各元素的来龙去脉： 总反应式： C.H₂O,6H₂0+60,6CO₂+12n;0+能量 丙酮酸 丙酮酸 或[H] ATP (30%) 热能 有氧呼吸：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。 氧呼吸过程温和，1mol的葡萄糖彻 底氧化分解释放的能量一部分用 于合成ATP,大部分能量以热能的 形式散失掉了。能量转化效率大 约为35%-40%。 有氧细胞呼吸的过程示意图 葡萄糖(C₆H₂0₆) 以 入 丙酮酸 (C₃H₄O₃) 思考.讨论：P93 1、34% 2、保证有机物中的能 量充分利用。能量缓 慢释放，有利于维持 细胞的相对稳定。 场所：细胞质基质 物质变化： C₆H₂O 2C₅H₄O₃+4[H] 产能情况：少量能量 场所：线粒体基质 酶 物质变化：2C₃H₄O₃+6H₂O-6CO₂+20[H] 产能情况：少量能量 H₂O- 第二阶段 O₂— 第三阶段4 场所：线粒体内膜 酶 物质变化：24[H]+6O₂→ 12H₂O 产能情况：大量能量 葡萄糖 第一阶段 无氧呼吸： 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。 场所：细胞质基质 条件：无氧或缺氧环 境；多种酶参与 四凹 细胞质基质 少量能量 酶 2C₂ +2CO₂ 酶 ▲2C₃H₆O₃ 乳酸 OH 精 H₅ 酒 C₆H₁20₆ 酶 2丙酮酸 无氧呼吸 1.过程 4[H} C₃ H₄O₃ 第二阶段： 2C3H403(丙酮酸) 酶 酶 2C2H50H(酒精)+2C0 无氧呼吸的过程 C6H1206 酶 第一阶段： [H] 能量(少量) 2C3H603(乳酸) 2C3H603(乳酸)+ (少量)能量 2C2H50H(酒精)+2C0+ (少量) 能量 无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量。葡萄糖分子中 大部分能量则储存在酒精或乳酸中。 酶 酶 C6H1206 C6H1206 细胞呼吸原理的应用 使用透气创可贴 预防土壤板结 酿酒 减弱细胞呼吸； 低温保鲜 细胞呼吸原理的应用 提倡慢跑 制作面点 $$