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（2019）必修1

ADP转化成ATP的过程中，所需要的能量从哪里来？ 绿色植物 能 量 呼 吸 作 用 呼 吸 作 用 光 合 作 用 ADP +Pi+ ATP 酶 有机物氧化分解释放的化学能 动物、人、真菌及大多数细菌等 光能 化学能 温故知新 第3节 细胞呼吸的原理和应用 第5章 细胞的能量供应和利用 细胞呼吸过程中能量是怎样转化的？ 有氧呼吸与无氧呼吸各有什么特点？ ◎本节聚焦 细胞呼吸原理在生产和生活中有哪些应用？ 一、细胞呼吸的方式 2.呼吸作用的实质： 是细胞内的有机物氧化分解，并释放能量 【注意】呼吸≠呼吸作用 细胞呼吸是否都需要氧？ 生物在有氧和无氧条件下是否都能进行细胞呼吸呢？ 记 1.细胞呼吸的概念： 指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，释放出能量并生成ATP的过程。 2.实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式 （1）实验原理 根据石灰水浑浊程度或溴麝香草酚蓝溶液变成黄色的时间长短，可以检测CO2产生的多少。 H2O CO2 有氧条件 酵母菌 无氧条件 CO2 酒精 澄清石灰水：变浑浊 溴麝香草酚蓝溶液：蓝→绿→黄 橙色重铬酸钾溶液：变成灰绿色 （酸性条件下） 酵母菌是一种单细胞真菌，属于兼性厌氧菌。 （2）实验变量 自变量：氧气的有无 因变量：酵母菌的呼吸产物 （3）方法步骤 ①酵母菌培养液的配置 取20g新鲜的食用酵母菌，分成两等份，分别放入锥形瓶A（500mL）和锥形瓶B（500mL）。分别向瓶中注入240mL质量分数为5%的葡萄糖溶液。 先加热煮沸，冷却后再注入锥形瓶中，防止杂菌污染 ②检测CO2的产生 用锥形瓶和其他材料用具组装好实验装置，并连通像皮球（或气泵），让空气间歇性地依次通过3个锥形瓶（约50min）。然后将实验装置放到25-35℃的环境中培养8-10h。 记 酵母菌培养液 澄清的石灰水 B瓶封口放置一段时间后，再连通装有澄清石灰水的锥形瓶。这是为什么？ 无氧条件下的装置 目的是让酵母菌将B瓶中的O2消耗掉，确保通入澄清石灰水（或溴麝香草酚蓝溶液）的CO2是酵母菌无氧呼吸产生的 目的是吸收空气中的CO2，避免对实验结果产生干扰 有氧条件下的装置 接橡皮球（或气泵） 质量分数为10%的NaOH溶液 酵母菌培养液 澄清的石灰水 注意导管的连接，进管要伸入液面，出管要靠近瓶塞 记 ③检测酒精的产生 A瓶和B瓶各取2mL酵母菌培养液的滤液，分别注入2支干净的试管中。向试管中分别滴加0.5mL溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液（质量分数为95%-97%）并轻轻振荡，使它们混合均匀。观察试管中溶液的颜色变化。 注意：由于葡萄糖也可能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，因此，应将酵母菌的的培养时间适当延长，以耗尽溶液中的葡萄糖。 创造酸性条件 （4）实验现象 条件 澄清石灰水 酸性重铬酸钾溶液 有氧 无氧 变混浊程度高 不变灰绿色 变混浊程度低 变成灰绿色 有氧条件 无氧条件 （5）实验结论 注意：不能根据是否产生CO2判断酵母菌的呼吸作用类型，但可以以CO2产生的速率作为检测指标。 记 酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的CO2；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精，还产生少量CO2。 科学方法 对比实验 设置两个或两个以上的实验组，通过结果的比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验叫做对比实验，也叫相互对照实验。 对比实验不设对照组，均为实验组，是对照实验的一种特殊形式。 在本节课的探究活动中，需要设置有氧和无氧两种条件，探究酵母菌在不同条件下细胞呼吸的方式，这两个实验组的结果都是事先未知的，通过对比可以看出氧气条件对细胞呼吸的影响。 记 科学家根据大量的实验结果得出结论：细胞呼吸可分为 和 两种类型。 有氧呼吸 无氧呼吸 1.细胞呼吸的主要形式？有氧呼吸主要场所？ 2.有氧呼吸的过程分为几阶段？场所、条件、反应物、生成物？ 3.有氧呼吸的概念？ 自主学习：阅读课本“有氧呼吸”部分，回答下列问题 二、有氧呼吸 1.主要场所： 线粒体 内膜的某些部位向线粒体的内腔折叠形成嵴，嵴使内膜的表面积大大增加。 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.过程 细胞 C6H12O6 2丙酮酸 酶 6CO2 4[H] 少量能量 少量能量 酶 6H2O 20[H] 12H2O 6O2 酶 大量能量 线粒体 细胞质基质 第二阶段 第一阶段 第三阶段 这里的[H]是一种十分简化的表示方式。这一产生[H]的过程主要是指氧化型辅酶I（NAD+）转化成还原型辅酶I（NADH）。 归纳：有氧呼吸的过程 记 C6H12O6＋6H2O＋6O2 6CO2＋12H2O＋能量 酶 3.总反应式 注意： 1.在反应前后都有H2O出现，但二者不能相约，因为它们参与或生成的场所和阶段不同。 2.在反应过程中消耗的O2与产生CO2量相同，所以不改变反应场所气压。 3.在方程式书写中，条件中的酶与过程中释放的能量不能丢。 记 有氧呼吸的能量利用特点： 4.有氧呼吸概念 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CO2和H2O，释放能量，生成大量ATP的过程。 大量是相对于无氧呼吸而言，并不是释放的能量大部分储存在ATP中 1mol葡萄糖释放2870kJ的能量 977.28kJ储存在ATP中 大部分以热能形式散失 能量转换效率大约是多少？ 约34.05%（大约能使32molADP转化为ATP） 记 同有机物在生物体外的燃烧相比，有氧呼吸具有不同的特点： ①有氧呼吸过程温和 ②有机物的能量经过一系列化学反应逐步释放 ③这些能量有相当一部分储存在ATP中 保证有机物中的能量得到最充分的利用 记 三、无氧呼吸 1.过程： 场所：细胞质基质 第一阶段： C6H12O6 酶 2C3H4O3（丙酮酸）+4[H] + 少量能量 2C3H4O3+4[H] 酶 2C3H6O3(乳酸) 2C3H4O3+4[H] 2C2H5OH(酒精) +2CO2 酶 场所：细胞质基质 与有氧呼吸第一阶段相同 第二阶段： 记 规律总结： 1.无氧呼吸只在第一阶段释放出少量能量，生成少量ATP。 2.由于酶的不同，决定了丙酮酸被还原的产物不同。 记 C6H12O6 酶 2C2H5OH（酒精）+ 2CO2 + 少量能量 C6H12O6 酶 2C3H6O3（乳酸）+ 少量能量 2.总反应式 例：酵母菌、大多数高等植物 例：高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官（马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等） ①乳酸发酵： ②酒精发酵： 人体肌细胞无氧呼吸产生的乳酸，能在肝脏中再次转化为葡萄糖 记 3.无氧呼吸的概念 指细胞在_________参与的情况下，葡萄糖等有机物经过_______分解，释放_____能量，生成_____ATP的过程。 没有氧气 不完全 少量 少量 没有放出的能量存留在酒精或乳酸中 有氧呼吸和无氧呼吸的异同点 有氧呼吸 无氧呼吸 不 同 点 场所 条件 产物 能量 相 同 点 联系 实质 意义 细胞质基质和线粒体 始终在细胞质基质 需要氧、酶 不需要氧、需要酶 CO2、H2O 乳酸或酒精和CO2 大量 少量 第一阶段相同，以后阶段不同 分解有机物，释放能量，合成ATP 为生物体的各项生命活动提供能量 内因 ①遗传特性：水生植物＞旱生植物，阳生植物＞阴生植物 ②生长发育时期：幼苗期细胞＞成熟期细胞 ③器官类型：生殖器官＞营养器官 三、影响细胞呼吸的因素及其应用 记 外因 1.温度 （1）原理：细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响酶的活性来影响呼吸速率。 （3）应用：储存蔬菜和水果时，应适当低温；在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降低温度。目的均在于降低细胞呼吸，减少有机物的消耗，利于储存。 （2）图示： （1）原理：O2是有氧呼吸必需的，但对无氧呼吸过程有抑制作用 2.O2浓度 （2）图示： （3）应用： 包扎伤口应选用透气的敷料，抑制破伤风杆菌的无氧呼吸。 及时松土有利于植物有氧呼吸，为根细胞吸收矿质元素提供能量。 提倡慢跑等有氧运动可以避免肌细胞因供氧不足进行无氧呼吸产生大量乳酸。乳酸大量积累会导致肌肉酸胀无力。 稻田定期排水有利于根系有氧呼吸，防止无氧呼吸积累酒精，对根部造成损害。 酿酒早期通气，促进有氧呼吸，利于菌种繁殖；后期密闭发酵罐，促进无氧呼吸，利于产生酒精。 粮食及蔬果储存时，采用低氧调节，可以降低细胞呼吸强度，减少有机物的消耗。 3.CO2浓度 （3）应用：储藏粮食、果蔬时，适当增加CO2浓度，可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。 （1）原理：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行。 （2）图示： 4.水分 （3）应用：植物栽培要合理灌溉；将种子晒干，以减弱呼吸作用，有利于储藏；果蔬储存时，应保持一定的湿度，防止果蔬叶片萎焉变黄。 （1）原理：在一定范围内，细胞呼吸速率随细胞内水的含量的增加而加快；当含水量超过一定的范围时，细胞呼吸就会受到抑制，甚至造成植物死亡。 （2）图示： 课堂小结 作业 课时评价作业（十八、十九） $$