5.3 细胞呼吸的原理和应用-2024-2025学年高一生物爱上课堂优质课件（人教版2019必修1）

第5章 细胞的能量供应和应用 第3节 细胞呼吸的原理和应用 1 酵母菌是一种单细胞真菌，其在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌，因此用来研究细胞呼吸的不同方式。 一、细胞呼吸的方式 酵母菌在有氧呼吸产生的CO2多，只有无氧呼吸可以产生酒精。 设计实验： 作出假设： 1.怎样保证酵母菌的正常生活？ 2.该实验的自变量是什么？ 怎样控制自变量？ 3.因变量是什么？怎样检测因变量？ 为酵母菌提供葡萄糖培养液。 自变量：有无氧气。 封口放置 一段时间 CO2的多少， 酒精的有无， 澄清的石灰水 橙色的重铬酸钾溶液 探究酵母菌细胞呼吸方式 1.质量分数为10%的NaOH的作用是什么？ 2.B瓶为何要封口一段时间后再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶？ 3.澄清石灰水的作用是什么？还有什么方法检测CO2的生成量？ 吸收空气中的CO2，排除空气中CO2的干扰。 使酵母菌消耗瓶内的氧气，造成无氧环境，确保产物是无氧呼吸的产生的。 检测酵母细胞呼吸产生的CO2的量（根据浑浊程度检测CO2产生的多少） 溴麝香草酚蓝水溶液也可用于检测CO2 蓝→变绿→再变黄（根据其变黄色时间的长短，检测CO2产生的多少） 还可以用CO2传感器来检测 探究酵母菌细胞呼吸方式 4、实验结果与分析 观察项目 有氧装置 无氧装置 澄清石灰水变浑浊程度 溴麝香草酚蓝水溶液颜色变化时间 酸性重铬酸钾检验情况 浑浊程度高 浑浊程度低 颜色变化时间短 颜色变化时间长 无颜色变化 橙色→灰绿色 5、实验结论： 酵母细胞进行有氧呼吸，会产生大量CO2； 进行无氧呼吸，会产生少量CO2和酒精。 探究酵母菌细胞呼吸方式 科学方法 对比试验 1、对照实验 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，这样的实验叫做对比实验，也叫相互对照实验。 探究酵母菌细胞呼吸方式 1、主要场所： 线粒体 外膜 内膜 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。 嵴 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、有氧呼吸的化学反应式 C6H12O6 + 6H2O + 6O2 酶 6CO2 + 12H2O + 能量 二、有氧呼吸 7/29/2024 二、有氧呼吸 3、有氧呼吸三个阶段的比较 有氧呼吸 场所 反应物 产物 释能 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 二、有氧呼吸 4、有氧呼吸的概念 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。 教材P93思考·讨论 ①有氧呼吸的能量转化效率大约为34%。结合上一节所学内容，1molATP分子的高能健含有30.54KJ的能量，因此，1mol葡萄糖能够使32molADP分子转化为ATP分子。 ②保证有机物中的能量得到最充分的利用，主要表现在两个方面：可以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状态。 效率=977.28÷2870×100%≈34%；977.28÷30.54=32mol 二、有氧呼吸 二、有氧呼吸 (1)葡萄糖不能进入线粒体，需要在细胞质基质中分解为丙酮酸和[H]后，丙酮酸才能在线粒体中进一步分解。 (2)真核细胞中哺乳动物成熟的红细胞、蛔虫无线粒体，只能进行无氧呼吸。 (3)线粒体不是进行有氧呼吸必需的结构，如蓝细菌(原核生物)无线粒体，但能进行有氧呼吸。 易错点 二、有氧呼吸 均在无氧条件下，细胞进行了无氧呼吸，产生了酒精或乳酸。 三、无氧呼吸 1、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。 2、无氧呼吸类型 （1）产物为酒精和CO2的生物： 酵母菌、大多数植物 （2）产物为乳酸的生物 乳酸菌、动物骨骼肌细胞、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚细胞 三、无氧呼吸 场所：细胞质基质 ①产乳酸的类型 C6H12O6 + 少量能量 2C3H6O3(乳酸) 酶 ②产酒精的类型 第二阶段： 第一阶段： （少量） C6H12O6 酶 +4[H] + 能量 2丙酮酸 场所：细胞质基质 C6H12O6 酶 +2CO2 + 少量能量 2C2H5OH(酒精) 三、无氧呼吸 15 有氧呼吸 无氧呼吸 不同点 相同点 场所 条件 产物 能量变化 联系 实质 细胞质基质、线粒体 细胞质基质 需氧 不需氧 CO2、H2O 酒精和CO2 或 乳酸 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 反应的第一阶段完全相同 分解有机物，释放能量，合成ATP 四、有氧呼吸与无氧呼吸的比较 1、概念：细胞呼吸是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，释放能量并生成ATP的过程。 2、细胞呼吸的意义 葡萄糖 丙酮酸 细胞呼吸 氧化分解 ATP ADP+Pi 酶 为生命活动提供能量 为其它化合物的形成提供原料 五、细胞呼吸 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？ 通气可以给酵母菌提供呼吸需要的氧气，利于酵母菌进行旺盛的细胞分裂；密封则是避免空气进入，便于酵母菌在无氧条件下分解有机物产生酒精。 问题探讨 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？ 在有氧条件下，酵母菌分解营养物质释放的能量多，这些能量可以为酵母菌细胞进行物质代谢和细胞分裂提供充足的动力。 密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精的同时，能为自己的生命活动提供少量能量。 问题探讨 给盆栽松土，促进根细胞有氧呼吸，有利于根系的生长和对无机盐的吸收。 透气创可贴包扎伤口，创造透气的有氧环境、避免厌氧菌的繁殖。 发面、酿酒、制作酸奶、利用了酵母菌和乳酸菌的呼吸作用产物 六、细胞呼吸原理的应用 适宜的低温、低氧、干燥的环境储存粮食 适宜的低温，低氧，适宜的湿度保存果蔬，可以减少呼吸消耗。 破伤风由破伤风芽孢杆菌引起，这种病菌只能进行无氧呼吸。 提倡慢跑：促进肌细胞有氧呼吸，防止无氧呼吸产生乳酸使肌肉酸胀。 六、细胞呼吸原理的应用 内共生假说 下列哪些证据支持这一论点，哪些不支持？ 1.线粒体内存在与细菌DNA相似的环状结构 2.线粒体内的蛋白质，有少数几种由线粒体DNA指导合成，绝大多数由核DNA合成。 3.真核细胞内的DNA有极高比例的核苷酸序列经常不表现出遗传效应，线粒体DNA和细菌的却不一样。 4.线粒体能像细菌一样进行分裂增殖。 √ × √ √ O2浓度 CO2释放量 无氧呼吸：以酒精发酵为例，无氧呼吸随O2浓度增加而受抑制，O2浓度越高，抑制作用越强，O2浓度达到一定值时，被完全抑制。 有氧呼吸：在一定范围内，有氧呼吸随O2浓度增加而增加，当O2浓度达到一定值时，由于酶和底物浓度的抑制，将不再增加。 O2浓度 CO2释放量 1．氧气 七、影响细胞呼吸原理的因素 1．氧气 O2浓度 CO2释放总量 A B C 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~C：主要与有氧呼吸加强有关。 C：无氧呼吸停止，只进行有氧呼吸。 A：在O2浓度为零时只进行无氧呼吸； 分析某植物种子受O2浓度的影响 七、影响细胞呼吸原理的因素 1．氧气 O2浓度 CO2释放总量 A B C D 生产中常利用降低氧气浓度能抑制呼吸作用，减少有机物消耗这一原理来延长蔬菜、水果保鲜时间。 但是，在完全无氧的情况下，无氧呼吸强，分解的有机物也较多，同时产生酒精，一样不利于蔬菜、水果的保质、保鲜。 因此要长期储存种子，O2浓度应调至 点。 D 七、影响细胞呼吸原理的因素 2．温度 温度 呼吸速率 应用：（1）贮存水果时，适当降低温度能延长保存时间；（2）在农业上，夜晚适当降低温度，可减少呼吸作用对有机物的消耗。 温度主要通过影响酶活性来影响呼吸速率。 七、影响细胞呼吸原理的因素 3．CO2 作为呼吸产物，根据化学平衡，CO2浓度高会抑制细胞呼吸的进行。 应用：果实保鲜或储藏，可向密封环境中充入CO2或N2降低呼吸消耗。 七、影响细胞呼吸原理的因素 4．水 水既是原料，又是产物，细胞呼吸必需在水环境中才能进行。在一定范围内，呼吸作用强度随含水量的增加而加强，随含水量的减少而减弱。 应用：稻谷等种子在贮藏前要晾晒，甚至风干，减少水分，降低呼吸消耗。 七、影响细胞呼吸原理的因素 Lavf56.40.101 Tencent APD MTS $$