5.3 细胞呼吸的原理和应用课件-2024-2025学年高一上学期生物人教版必修1

1：做面包、馒头、酿酒等与哪些微生物有关？利用了什么原理？ 2：“细胞呼吸”与我们通常所说的“呼吸”是一回事吗？ 呼吸作用产生CO2 酵母菌 南溪一中生物教研组 刘海晗 细胞内 + 有机物 或 其他 物质 能量 细胞呼吸 O2 呼吸器官（肺） 血液循环 气体运输 + 呼吸 O2 CO2 CO2 宏观 微观 机体与环境进行O2和CO2交换的过程 细胞的有机物氧化分解，释放能量的过程。 区别呼吸和细胞呼吸 南溪一中生物教研组 刘海晗 第5章 细胞的能量供应和利用 第3节 细胞呼吸的原理和应用 南溪一中生物教研组 刘海晗 探究.实践 探究酵母菌细胞呼吸的方式 一、细胞呼吸的方式 2、实验流程： 提出问题 作出假设 进行实验 分析结果 表达交流 一类单细胞的真菌(真核生物)，在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。 生长周期短，增殖速度快，常作为实验材料研究。 酵母菌 设计实验 1、实验材料： 酵母菌 南溪一中生物教研组 刘海晗 探究.实践 探究酵母菌细胞呼吸的方式 一、细胞呼吸的方式 2、实验流程： 提出问题 作出假设 进行实验 分析结果 表达交流 设计实验 1、实验材料： 酵母菌 3、实验变量分析： 自 变 量: 因 变 量: 无关变量: （有无O2） （是否产生酒精、CO2、产量） 酵母菌的数量、葡萄糖培养液浓度、温度、PH值、反应时间、澄清石灰水等 检测产物 控制细胞呼吸的条件 南溪一中生物教研组 刘海晗 检测CO2的含量 检测酒精 探究.实践 探究酵母菌细胞呼吸的方式 一、细胞呼吸的方式 ①澄清石灰水的浑浊程度 ②溴麝香草酚蓝变色的速率 酸性的重铬酸钾 溴麝香草酚蓝水溶液：蓝→绿→黄 橙色的重铬酸钾溶液：橙色→灰绿色 4、实验原理： 南溪一中生物教研组 刘海晗 活动：搭建实验装置 运用以上元件分别搭建有氧呼吸和无氧呼吸装置 有氧组：E-C-A-D 无氧组： B-D 一、细胞呼吸的方式 D C B 气泵 E A 5、实验过程： 南溪一中生物教研组 刘海晗 探究.实践 探究酵母菌细胞呼吸的方式 一、细胞呼吸的方式 ——有氧组 通无菌空气 除去空气中的CO2 通无CO2的无菌空气 通酵母菌细胞呼吸产生的气体 维持气压 观察浑浊程度 进行有氧呼吸 5、实验过程： 南溪一中生物教研组 刘海晗 改进装置 探究.实践 探究酵母菌细胞呼吸的方式 ——有氧组 一、细胞呼吸的方式 思考：有同学认为，在有氧呼吸实验装置中10%的NaOH溶液不能完全吸收CO2 ， 以致可能对实验结果有干扰，你同意吗？你如何避免这种可能性的发生， 以保证实验更严谨？ 南溪一中生物教研组 刘海晗 探究.实践 探究酵母菌细胞呼吸的方式 一、细胞呼吸的方式 ——无氧组 铺油层，营造无氧环境 观察浑浊程度 通入酵母菌呼吸作用产生的气体 维持气压 设置是否严谨 5、实验过程： 南溪一中生物教研组 刘海晗 一、细胞呼吸的方式 南溪一中生物教研组 刘海晗 6、实验现象及分析 检测CO2 检测酒精 检测试剂 有氧 无氧 混浊程度大 快速由蓝变绿再变黄 无变化 混浊程度小 慢慢由蓝变绿再变黄 出现灰绿色 澄清石灰水 溴麝香草酚蓝 酸性重铬酸钾 哪一组是对照组？哪一组是实验组？ 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影响，也叫相互对照实验。 对比实验 探究.实践 探究酵母菌细胞呼吸的方式 一、细胞呼吸的方式 南溪一中生物教研组 刘海晗 探究.实践 探究酵母菌细胞呼吸的方式 7、实验结论 一、细胞呼吸的方式 1.酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸，产生大量CO2， 不产生酒精； 2.酵母菌在无氧条件下进行无氧呼吸，产生少量CO2， 同时也产生了酒精。 南溪一中生物教研组 刘海晗 课堂练习 对酵母菌呼吸作用类型的探究是同学们感兴趣的实验，现有生物兴趣小组分别进行了如下实验，请根据题目要求回答： （1）本实验的自变量是_____________。进行有氧呼吸的实验装置是_________。 （2）如果实验设计中缺少了质量分数为10%的NaOH溶液，装置一中的澄清 变浑浊，则不一定说明是____________产生了二氧化碳，因为无法排除 _______________使澄清的石灰水变浑浊的可能。 有无氧气 装置一 有氧呼吸　 空气中的CO2 南溪一中生物教研组 刘海晗 课堂练习 对酵母菌呼吸作用类型的探究是同学们感兴趣的实验，现有生物兴趣小组分别进行了如下实验，请根据题目要求回答： （3）一定会使重铬酸钾溶液变成灰绿色是装置_____的酵母菌培养液。若两装置培 养液取样鉴定都能使重铬酸钾溶液变成灰绿色，请分析装置一产生该结果的 原因是________________________________________。 （4）装置一中的酵母菌消耗和产生气体的场所分别是：_____________和___________。 ①葡萄糖没有耗尽；②通入的O2不足 二　 线粒体内膜　 线粒体基质　 南溪一中生物教研组 刘海晗 二、有氧呼吸 阅读教材P92-93并思考 1、什么是有氧呼吸？有氧呼吸可分为几个阶段？ 2、各阶段反应物、生成物、场所？ 3、[H]是什么?哪些阶段会产生[H]？[H]的去向如何？ 4、各阶段释放能量有什么特点？ 5、有机物分解释放能量的去路？ 6、有氧呼吸的总反应式如何表示？ 南溪一中生物教研组 刘海晗 场所： 细胞质基质 物质变化： 产能情况： 少量能量 场所： 线粒体基质 物质变化： 产能情况： 少量能量 酶 2C3H4O3 +6H2O 6CO2 +20[H] +4[H] C6H12O6 2丙酮酸（C3H4O3） 酶 场所： 线粒体内膜 物质变化： 产能情况： 大量能量 24[H] +6O2 12H2O 酶 二、有氧呼吸 [H]:还原型辅酶Ⅰ（NADH） C6H12O6＋6H2O＋6O2 6CO2＋12H2O＋大量能量 酶 总反应式： 南溪一中生物教研组 刘海晗 思考.讨论 P93 二、有氧呼吸 有氧呼吸定义： 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CO2和H2O，释放能量，生产大量ATP的过程。 1、1mol葡萄糖彻底氧化分解释放能量2870kJ，其中977.28kJ储存在ATP中。 ①转化效率= ②产生ATP= 2、与燃烧迅速释放能量相比，有氧呼吸逐级放能的意义？ 使有机物中的能量逐步地转移到ATP中； 能量缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定。 977.28÷2870≈34% 977.28÷30.54=32mol 南溪一中生物教研组 刘海晗 二、有氧呼吸 有氧呼吸 场所 反应物 产物 释放能量 第一阶段 第二阶段 第三阶段 细胞质基质 葡萄糖 丙酮酸、[H] 少量 丙酮酸、H2O CO2、[H] 少量 [H]、O2 H2O 大量 线粒体基质 线粒体内膜 2C3H4O3+6H2O 20[H] +6CO2 +少量能量 2C3H4O3+ 4[H]+少量能量 C6H12O6 酶 24[H]+6O2 12H2O+大量能量 酶 酶 C6H12O6＋6H2O＋6O2 6CO2＋12H2O＋大量能量 酶 总反应式： 1mol葡萄糖释放2870KJ能量 约34%转移到ATP中(32mol) 约66%以热能形式散失 南溪一中生物教研组 刘海晗 在有氧呼吸全过程中： （1）水的分解和合成分别发生在_______和_______阶段； （2）产生CO2的阶段是_____________，场所是_______________； （3）吸进的O2在_______________（场所）被消耗，参加______阶段的反应， 其作用是____________________； （4）产生ATP的阶段是_____________________，产生ATP最多的阶段是 __________； 有氧呼吸的场所是________________________，主要场所是__________ 。 （5）用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，18O的转移途径 是________________________。 第二 第三 第二阶段 线粒体基质 线粒体内膜 第三 与[H]结合生成水 第一、二、三阶段 第三阶段 细胞质基质、线粒体 线粒体 葡萄糖→丙酮酸→CO2 二、有氧呼吸 南溪一中生物教研组 刘海晗 1. 如图为线粒体的结构示意图。在相应区域中会发生的生物过程是（ ） A. ②处发生葡萄糖的分解 B. ①中的O2穿过内膜需要消耗能量 C. ②处丙酮酸分解为CO2和H2O D. ③处[H]与O2结合生成水 2. 线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所。研究发现，经常运动的人肌细胞中线粒 体数量通常比缺乏锻炼的人多。下列与线粒体有关的说法，正确的是（ ） A. 葡萄糖在线粒体中分解释放大量能量 B. 线粒体内膜上的酶可以参与丙酮酸的分解 C. 肌细胞有氧呼吸形成水的[H]来源于细胞质基质和线粒体基质 D. 进行有氧运动时，细胞内葡萄糖氧化分解释放的能量大部分储存在ATP中 D 课堂练习 C 丙酮酸 方式为自由扩散 [H] 线粒体基质 散热 南溪一中生物教研组 刘海晗 3. 图甲是小白鼠的有氧呼吸各阶段反应图解 （1~8表示物质或能量），图乙是线粒体 简图，下列叙述不正确的是（ ） A. 所有体细胞都能进行2→3过程 B. 3→6过程发生在图乙的②处 C. 大量能量的生成发生在图乙的③处 D. 白鼠吸入18O2，体内最先出现含18O 的物质是丙酮酸 课堂练习 D 葡萄糖 丙酮酸 H2O CO2 18O2 [H] H218O 能量 [H] 水 H218O C18O2 拓展：白鼠吸入放射性18O2，它可能呼出C18O2吗？ 18O2→H218O→C18O2 探究元素动向的方法：同位素标记法 南溪一中生物教研组 刘海晗 三、无氧呼吸 细胞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，释放出少量能量的过程。 1、概念： 细胞质基质 3、场所： 2、过程： C6H12O6 2丙酮酸(2C3H4O3) 能量（热能，2ATP） 酶 [H] 酶 2酒精(C2H6O)+2CO2 2乳酸(C3H6O3) 酶 在方框中画出无氧呼吸的过程 4、总反应式： C6H12O6 酶 2 C3H6O3(乳酸) + 少量能量 C6H12O6 2 C2H5OH(酒精) + 2CO2 + 少量能量 酶 乳酸发酵： 酒精发酵： 南溪一中生物教研组 刘海晗 比较项目 有氧呼吸 无氧呼吸 区 别 场所 条件 产物 能量 （KJ/mol） 联系 细胞质基质、线粒体 细胞质基质 需O2、酶 不需O2 ，需酶 CO2和水 CO2和酒精或乳酸 2870 977.28 ATP(32mol) 热能 61.08 196.65 ATP (2mol) 热能 ①第一阶段完全相同（底物、产物、条件、场所......） ②实质：都是分解有机物、释放能量 有氧呼吸与无氧呼吸的比较 ③意义：为生物体提供能量；为代谢提供原料（如：丙酮酸） 南溪一中生物教研组 刘海晗 四、细胞呼吸原理的应用 应用 原理 透气消毒纱布 包扎伤口 为伤口创造______环境，抑制厌氧菌繁殖，有利于伤口愈合 酿酒 酵母菌是 ，在先_______，再_______操作下生产各种酒 中耕松土 增加根细胞的___________，有利于主动运输，促进 吸收 储藏水果、粮食 果蔬通过______________；粮食通过____________________等措施 降低其呼吸作用，减少 消耗，以延长保质期 预防破伤风 破伤风芽孢杆菌是 ，只能进行___________，皮肤破损较深 或被锈钉扎伤后，病菌就容易大量繁殖，需及时到医院治疗 提倡有氧运动 因为剧烈运动时，无氧呼吸积累过多______，使肌肉酸胀乏力 有氧 通氧 密封 有氧呼吸 低温、低氧 无氧呼吸 乳酸 矿质离子 低温、低氧、干燥 厌氧菌 兼性厌氧菌 制作酸奶、泡菜 利用了乳酸菌是厌氧菌，只能进行无氧呼吸 制作馒头面包 有机物 稻田定期排水 防止根细胞缺氧而进行无氧呼吸产生酒精，毒害根细胞，烂根 南溪一中生物教研组 刘海晗 C6H12O6＋6H2O＋6O2 6CO2＋12H2O＋大量能量 酶 补充：影响细胞呼吸的因素 内因 （遗传因素） 外因 （环境因素） ①不同植物呼吸速率不同： ②同一植物不同发育时期呼吸速率不同： ③同一植物不同器官呼吸速率不同： ④其他： 不可控 可控 反应物 条件 产物 水、O2 温度 CO2 影响细胞呼吸的外界因素 阳生植物＞阴生植物 幼苗期＞成熟期 生殖器官＞营养器官 线粒体有无；酶的种类、数量、活性。 如：蛔虫、乳酸菌只有与无氧呼吸有关的酶 南溪一中生物教研组 刘海晗 补充：影响细胞呼吸的因素 影响细胞呼吸的外界因素 1、H2O 含水量 呼吸速率 O2% CO2的释放量 2、O2 3、温度 温度 呼吸速率 4、CO2 CO2浓度 呼吸速率 有氧呼吸 无氧呼吸 细胞呼吸 农业上的应用： 储藏种子：零上低温、低氧、干燥 储藏蔬菜水果：零上低温、低氧、低CO2（保鲜） A B C 南溪一中生物教研组 刘海晗 如图表示大气温度及氧浓度对植物组织内产生CO2的影响，下列相关叙述不正确的是( 　) C 课堂练习 A．从图甲可知细胞呼吸最旺盛的温度为B点所对应的温度 B．图甲曲线变化的主要原因是温度影响与呼吸作用有关的酶的活性 C．图乙中DE段有氧呼吸逐渐减弱，EF段有氧呼吸逐渐增强 D．和D、F点相比，图乙中E点对应的氧浓度更有利于贮藏水果和蔬菜 细胞呼吸 南溪一中生物教研组 刘海晗 思维训练P96 南溪一中生物教研组 刘海晗 细胞呼吸 有氧呼吸 无氧呼吸 过程 场所 反应式 反应式 过程 场所 是否有O2参与决定细胞呼吸的类型 酶分布的位置决定细胞呼吸不同阶段的场所 酶的类型决定无氧呼吸的产物 影响因素 应用 温度、O2浓度、CO2浓度、含水量影响细胞呼吸的速率 总 结 南溪一中生物教研组 刘海晗 一、概念检测：1.× √； 2.C； 3.B二、拓展应用:1.松土透气可以使根部细胞进行充分的有氧呼吸，从而有利于根系的生长和对无机盐的吸收，促进作物生长，吸收更多的CO2，缓解全球气候变暖现象；增强根系的水土保持能力；避免根细胞由于无氧呼吸产生酒精对根系造成的伤害。此外，松土透气还有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖，促使这些微生物对土壤有机物的分解，为植物生长提供更多的CO2，也有可能导致局部大气CO2浓度上升。松土不当，可能伤害植物根系；要根据不同植物、植物不同的生长阶段等，采取不同的松土方法。2.有氧呼吸第一阶段与无氧呼吸第一阶段完全相同，都不需要氧气，都与线粒体无关。联想到地球的早期以及原核细胞的结构，可以大胆作出这样的推测:在生物进化史上先出现无氧呼吸，而后才出现有氧呼吸。是，是。同时也可以理解为人体在进行长跑等剧烈运动时，在供氧不足的情况下，骨骼肌细胞保留一定的无氧呼吸来供能，有一定的适应意义。 练习与应用P96 南溪一中生物教研组 刘海晗 $$