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

5.3 细胞呼吸的原理和应用 第5章 第3节 新课导入 第貳部分 一、呼吸作用 呼吸作用的实质：细胞内的有机物氧化分解，并释放能量 也称作细胞呼吸 细胞呼吸是否都需要O2？ 利用酵母菌探究酵母菌细胞呼吸是否需要O2 酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧和无氧的条件下都可以生存，属于异养兼性厌氧菌。 提出问题 作出假设 检测试剂 探究酵母菌细胞呼吸的方式 酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是什么? 有氧条件下产生二氧化碳， 无氧条件下产生酒精 点 探究酵母菌的呼吸方式 CO2的检测 ①通入澄清的石灰水： ②使溴麝香草酚蓝水溶液： 酒精的检测 酸性重铬酸钾溶液： 澄清→浑浊 蓝→绿→黄 橙色→灰绿色 探究 ·实践 探究酵母菌细胞呼吸的方式 4.实验设计： 自变量 因变量 有氧 / 无氧条件 通气/密封 其它量保持一致：（无关变量） 唯一变量原则 是否产生CO2/酒精 用澄清石灰水、 重铬酸钾溶液检测 温度 营养物质的量 给予相同且适宜条件 展.评 酵母菌的量 如何设置？ 请同学们将控制有氧和无氧装置画出来， 完成学案“部分三”内容(2min) 吸收空气中的CO2 检测CO2的产生 检测CO2的产生 B瓶封口放置一段时间，消耗瓶中原有氧气 5.进行实验 称取等量的两份食用酵母菌（10g）； 配制质量分数为5%的葡萄糖溶液作为酵母菌的培养液； 搭建如图的有氧呼吸（左）和无氧呼吸（右）装置； 培养、观察、检测、记录 探究·实践 探究酵母菌细胞呼吸的方式 展.评 探究·实践 探究酵母菌细胞呼吸的方式 探究·实践 探究酵母菌细胞呼吸的方式 分析结果 条件 澄清的石灰水的变化/出现变化的时间 （CO2） 酸性重铬酸钾溶液 （酒精） A组(有氧) B组(无氧) 变浑浊，速度快 变浑浊，速度慢 无变化 出现灰绿色 +B装置的2ml 酵母菌滤液 点 探究酵母菌的呼吸方式 得出结论 酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸，产生大量的H2O和CO2，在无氧条件下进行无氧呼吸，无氧呼吸的产物有酒精，同时也产生少量的CO2。 细胞呼吸 有氧呼吸 无氧呼吸 点 探究酵母菌的呼吸方式 绝大多数生物细胞呼吸的的主要形式都是有氧呼吸 本实验的两组都是实验组 对比实验（相互对照实验） 　　设置两个或两个以上的实验组，通过对几个实验组结果的分析比较，来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验叫作对比实验。 探究·实践 探究酵母菌细胞呼吸的方式 本实验中哪个是对照组，哪个是实验组？ 细胞呼吸 有氧呼吸 无氧呼吸 二、细胞呼吸的方式 根据是否有O2的参与： 绝大多数生物细胞呼吸的的主要形式都是有氧呼吸 请注意： 1.正文标题为：黑体，30号字； 2.正文内容为：华文楷体，尽量不小于24号，特殊辅助性文字不低于18；根据文字量可适当调整。内容文字一行一般不能超过28个字，单页文字一般不能超过8行。 3.拍摄版本呈现内容务必与上传版本呈现的内容完全一致。 英文 1.正文标题为：以Times New Roman为主,可搭配使用Arial。字号为32—36号，特别强调可以用40号。 2.正文内容为：以Times New Roman为主,可搭配使用Arial。字号为24—28号，特别强调可用32号。 3.英文每行一般不能超过15个单词；单页文字一般不能超过8行。 14 外膜 内膜 嵴（使内膜表面积大大增加） 液态基质 含有与有氧呼吸有关的酶 细胞质基质 和 线粒体（主要场所） （一）、有氧呼吸 有氧呼吸的先由细胞质基质完成葡萄糖的初步分解，之后由线粒体完成剩下的部分 1、场所： 2、有氧呼吸最常利用的是葡萄糖， 化学反应式简写为： C6H12O6 + 6H2O + 6O2 → 6CO2 + 12H2O + 能量 酶 （一）、有氧呼吸 3、过程： （一）、有氧呼吸 第一阶段（细胞质基质）： C6H12O6 → 2丙酮酸 + 4[H] + 少量能量 酶 第三阶段（线粒体基质）： 第二阶段（线粒体内膜）： 2丙酮酸 +6H2O → 6CO2 + 20[H] + 少量能量 酶 24[H] + 6O2 → 12H2O + 大量能量 酶 全过程复杂，概括的分为三个阶段 产生[H]的过程是指氧化型辅酶 I（NAD+）转化成还原型辅酶 I（NADH) （一）、有氧呼吸 C6H12O6 + 6H2O + 6O2 → 6CO2 + 12H2O + 能量 酶 生成物中的CO2和H2O 中的O分别来自反应物中的什么物质? O O O 反应式中两边的水能否抵消？ 不能 1mol葡萄糖 2870kJ 有氧呼吸 热能散失 其中(977.28kJ)使 32molADP转化为ATP。 4、能量去路： 约为34% 不能 对生物体有何意义？ 1、转换效率大约是多少？ 2、反应式中的能量能否写成ATP？ 有氧呼吸各个阶段的比较 项目阶段 场所 反应物 生成物 能量 第一阶段 第二阶段 第三阶段 细胞质基质 线粒体基质 线粒体内膜 葡萄糖 [H]、O2 CO2、[H] H2O 少量能量 少量能量 大量能量 丙酮酸、 H2O 丙酮酸、[H] 小 结 C6H12O6 +2CO2 酶 2C2H5OH（酒精） +少量能量 细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用把葡萄糖等有机物分解成不彻底的氧化产物，释放少量能量，生成少量ATP的过程。 2.总反应式: C6H12O6 （乳酸） 酶 2C3H6O3 +少量能量 （二）、无氧呼吸 1.概念 ： 2.场所： 细胞质基质 3.过程： 2丙酮酸 （C3H4O3） C6H12O6 酶 少量能量 4[H] 酶 酶 2酒精（C2H5OH）+2CO2 2乳酸（C3H6O3） 细胞质基质 （二）、无氧呼吸 不同的生物无氧呼吸的方式不同，请将下面生物进行分类： ①甜菜块根　②玉米的根毛细胞　③马铃薯块茎　④人体剧烈运动时的部分肌肉细胞　⑤酵母菌　⑥乳酸菌 ⑦玉米的胚　⑧苹果　 ⑨玉米的根（水淹） 产酒精、二氧化碳的_________；产乳酸的是__________。 填一填： ②⑤⑧⑨ ①③④⑥⑦ 像酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸叫做发酵，根据发酵产物不同，产生酒精的叫作酒精发酵，产生乳酸的叫作乳酸发酵。 （二）、无氧呼吸 类 型 项目 不 同 点 相 同 点 有氧呼吸 无氧呼吸 有氧呼吸与无氧呼吸之间的区别 场所 条件 产物 释放能量 过程 实质 意义 第一阶段： 细胞质基质； 第二、三阶段： 线粒体 细胞质基质 O2、酶、适宜温度 无O2 、酶、适宜温度 CO2和H2O CO2、酒精或乳酸 较多（三个阶段均合成ATP） 较少(第一阶段合成ATP) 第一阶段反应完全相同 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 （三）、细胞呼吸 （1）为生物体的生命活动提供能量。 （2）生物体代谢的枢纽，为生物体其他化合物的合成提供原料。 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。 1.概念 ： 2.意义： 2.低温、降低湿度、利用N2或CO2降低O2 的浓度降低细胞呼吸，延长保存期限。 三、细胞呼吸原理的应用 1.利用麦芽、葡萄、粮食和酵母菌以及发 酵罐，在控制通气的情况下，无氧呼吸 可以生产各种酒。 3.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。 4. 土壤板结后空气不足，会影响根系生长，需要及时松土透气，以保证根系细胞有氧呼吸，利于对无机盐的吸收。 三、细胞呼吸原理的应用 5.稻田需要定期排水。氧气不足，水稻根的细胞就会进行无氧呼吸产生酒精，酒精就会对根细胞产生毒害作用，使根系变黑、腐烂。 6.缺氧的情况下，厌氧病菌（破伤风杆菌）大量繁殖，不利于伤口痊愈。皮肤破损较深或被锈钉扎伤后，需及时清理伤口、敷药并注射破伤风抗毒血清。 7.伤口包扎选透气性好“创可贴”，细胞呼吸正常，并能抑制破伤风杆菌等厌氧病菌的繁殖 三、细胞呼吸原理的应用 1.影响细胞呼吸的外界因素： C6H12O6 +6H2O +6O2 酶 6CO2 +12H2O+能量 温度 温度、氧气、二氧化碳、水 氧气 （第三阶段） 四、影响呼吸作用的环境因素(P85) 水 （第二阶段） 二氧化碳 环境温度 变温动物 恒温动物 耗氧速率 0 通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸速率。与温度影响酶催化效率的曲线特征一致。 温度 呼吸速率 1.温度: 应用：①低温储存粮食、水果、蔬菜 ② 在大棚蔬菜的栽培过程中，增加昼夜温差，减少有机物的消耗，提高产量。 影响细胞呼吸的因素——外界因素 小白鼠和青蛙从25℃的室温中移至5℃的环境中耗氧量如何变？ 0 2.O2浓度： （1）对有氧呼吸： O2是有氧呼吸所必需的，但O2会抑制无氧呼吸。 （2）对无氧呼吸： 限制因素：酶的活性和数量 影响细胞呼吸的因素——外界因素 2. O2浓度（P96） ① O2浓度＝0时，只进行无氧呼吸。 ② 0＜O2浓度＜10%时，同时进行 有氧呼吸和无氧呼吸。 ③ O2浓度≥10%时，只进行有氧 呼吸。 应用: ①中耕松土促进根呼吸 ②无氧发酵控制无氧环境 ③低氧储存粮食、蔬菜、水果 ④ O2浓度＝5%时，有机物消耗最 少。此时O2浓度为储存的最适 氧气浓度 影响细胞呼吸的因素——外界因素 3. CO2浓度 应用：在蔬菜、水果保鲜中，增加CO2浓度(或充入N2)可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。 农村广泛采用密闭的土窖保存水果蔬菜，也是利用水果自身产生的二氧化碳抑制细胞呼吸的原理。 影响细胞呼吸的因素——外界因素 4．含水量 应用：适当灌溉 粮食收仓前晾晒有利于储存； 种子萌发前浸泡有利于萌发 在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，随含水量的减少而减慢。当含水量过多时，呼吸速率减慢，甚至死亡。 影响细胞呼吸的因素——外界因素 酿酒的时候，为什么早期通气，后期密封？ 早期通气：促进酵母菌有氧呼吸，为其进行物质代谢和细胞分裂提供充足的动力，有利于菌种的繁殖 后期密封：促进酵母菌无氧呼吸，有利于产生酒精。 思考： 影响细胞呼吸的因素——外界因素 ① 不同种类的植物细胞呼吸速率不同，如旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。 ② 同一植物在不同的生长发育时期细胞呼吸速率不同，如幼苗期、开花期细胞呼吸速率较高，成熟期细胞呼吸速率较低。 ③ 同一植物的不同器官细胞呼吸速率不同，如生殖器官大于营养器官。 2.内部因素: 遗传因素(决定酶的种类和数量) 影响细胞呼吸的因素——内部因素 课堂检测 第叁部分 课堂小结 细胞呼吸的类型的判断 1.看反应物、产物 2.看物质的量的关系 ①不消耗O2，释放CO2 ②无CO2释放 ③酒精产生量等于CO2释放量 ⇒只进行无氧呼吸产生酒精。 ⇒只进行无氧呼吸产生乳酸。 ⇒只进行无氧呼吸产生酒精。 细胞呼吸的相关应用 细胞呼吸的类型的判断 ④CO2释放量等于O2的吸收量 ⑤CO2释放量大于O2的吸收量 ⇒只进行有氧呼吸 或同时进行有氧呼吸和产生乳酸 的无氧呼吸。 ⇒既进行有氧呼吸，又进行产生 酒精的无氧呼吸，多余的CO2来自产生酒精的无氧呼吸。 细胞呼吸的相关应用 2.看物质的量的关系 在a、b、c、d条件下,测得某植物种子萌发时CO2和O2体积变化的相对值如下表所示。若底物是葡萄糖,则下列叙述正确的是(　　)。 A.a条件下,呼吸产物除CO2外还有乙醇或乳酸 B.b条件下,有氧呼吸消耗的葡萄糖比无氧呼吸少 C.c条件下,种子消耗的葡萄糖最少 D.d条件下,产生的CO2来自细胞质基质 和线粒体 B 条件 CO2释放量 O2吸收量 a 10 0 b 8 3 c 6 4 d 7 7 ‹#› ‹#› ‹#› ‹#› 测定组织细胞的呼吸速率 装置变式 如果用绿色叶片作实验材料，则必须进行怎样的操作？ 细胞呼吸的相关应用 蒸馏水 对照组 遮光处理 二、根据实验结果判断呼吸类型 （呼吸底物以葡萄糖为例） 实验结果预测和结论 实验现象 结　论 装置一液滴 装置二液滴 只进行产乳酸的无氧呼吸或种子已死亡 只进行产生酒精的无氧呼吸 左移 右移 进行 只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸 有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸 不动 不动 不动 不动 右移 左移 细胞呼吸的相关应用 1.下图是探究酵母菌呼吸类型的装置,如果装置一中红色液滴向左移,装置二中红色液滴向右移,证明酵母菌(　　)。 　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 A.只进行有氧呼吸　 B.只进行无氧呼吸 C.可能死亡 D.既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸 D ‹#› ‹#› ‹#› ‹#› 45 延伸拓展 第肆部分 1、进行“探究酵母菌细胞呼吸方式”实验，正确的操作是(　　) A．向锥形瓶中加入50%的葡萄糖溶液 B．将实验装置放到4 ℃环境中培养 C．将10%NaOH溶液加入培养液中 D．用石灰水检测产生的CO2量 D 【解析】　在“探究酵母菌细胞呼吸方式”实验中，锥形瓶中加入的是5%的葡萄糖溶液。实验装置放到25 ℃～35 ℃的环境中培养。10% NaOH溶液应加入一个锥形瓶中用以洗去空气中的CO2，不能加入培养液中。产生的CO2量可用澄清的石灰水检测。 2．下列有关实验的叙述，正确的是（ ） A．可用溴麝香草酚蓝水溶液检测是否产生CO2来探究酵母菌的呼吸方式 B．酶均能与双缩脲试剂发生紫色反应 C．检验CO2时，酵母菌细胞有氧呼吸装置中的澄清石灰水比无氧呼吸装置中的澄清石灰水更浑浊 D．可以用酸性条件下的重铬酸钾溶液检测酵母菌呼吸产生的CO2 C 某兴趣小组要研究酵母菌的呼吸方式，可以运用以上装置分别搭建有氧呼吸和无氧呼吸装置，请根据实验目的选择装置序号： 探究有氧呼吸装置序号： ； 探究无氧呼吸装置序号： 。 A B C D E 气泵 E-C-A-D B-D 1、下列分别属于有氧呼吸的第几阶段： ①产生CO2的阶段（　　） ②产生H2O的阶段（　　） ③氧气参与的阶段（　　） ④产生ATP最多的阶段（　　） 2．植物有氧呼吸中，吸入的氧的作用是（ ） A．直接氧化分解葡萄糖 B．参与丙酮酸的形成 C．参与CO2的放出 D．与[H]结合生成水 D 二 三 三 三 3. 在有氧呼吸过程中，CO2的产生和氧气的参与分别发生在（ ） A、第一阶段和第二阶段 B、第二阶段和第三阶段 C、第一阶段和第三阶段 D、都在第三阶段 B 4、给某动物呼吸含放射性同位素18O的O2，则该动物体内首先出现18O的物质是( ) A、葡萄糖 B、二氧化碳 C、水 D、丙酮酸 C 5．生物氧化（有氧呼吸）不同于燃烧的是（ ） ①有机物中的能量逐步释放的 ②有机物中的能量爆发释放的 ③释放能量与ATP的生成是偶联的 ④生物氧化也是氧气对有机物的直接氧化 A．①③ B．②④ C．①④ D．②③ A ① 曲线a、b、c分别表示 、 和呼吸作用CO2释放量。 ② 在O2浓度为0时，CO2的释放量为___，此时只进行 ； 当O2浓度 时， 只进行有氧呼吸，此时CO2释放量_____O2吸收量； 当0＜O2浓度＜D 时，既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸。 无氧呼吸 有氧呼吸 无氧呼吸 ≥D A 等于 练习 1.甲、乙两图都表示某植物的非绿色器官CO2释放量和O2吸收量的变化。 1.甲、乙两图都表示某植物的非绿色器官CO2释放量和O2吸收量的变化。 ③ 在保存蔬菜、水果时，应选择乙图中 点对应的O2浓度，因为此时 ；保存条件一般为 。 ④甲图的a、b、c、d四种氧浓度中___是最适合蔬菜、水果的贮藏； ⑤甲图中氧浓度为a时的情况对应乙图中的_____点； B 细胞呼吸最弱 零上低温、低氧 A c 练习 1、甲、乙两图都表示某植物的非绿色器官CO2释放量和O2吸收量的变化。 ⑥甲图中氧浓度为b时的情况对应乙图中的_____段之间； ⑦ 甲图中氧浓度为____时没有酒精产生。 d AC 练习 一、测定组织细胞的呼吸速率 测定原理 细胞有氧呼吸既产生CO2，又消耗O2，为测定其真实的呼吸情况，应只对其中一种气体的变化进行测定。为此，通常向装置内添加______溶液或_______溶液吸收释放的CO2 NaOH KOH 测定指标 CO2被吸收后，装置内气体总量减少，压强减小，刻度管内的小液滴向左移动。所以，可用单位时间内小液滴左移的距离代表细胞有氧呼吸消耗____的速率 O2 通常用___________速率或_______速率来表示 CO2的产生 O2消耗 细胞呼吸的相关应用 2.细胞呼吸原理在生产、生活中应用广泛,以下分析错误的是(　　)。 A.包扎伤口时,选用透气性好的创可贴,是为保证人体细胞的有氧呼吸 B.要及时为板结的土壤松土透气,以保证根细胞的正常呼吸 C.皮肤破损较深的患者,应及时到医院注射破伤风抗毒血清 D.慢跑可以促进人体细胞的有氧呼吸,使细胞获得较多能量 A ‹#› ‹#› ‹#› ‹#› 3.关于细胞呼吸的叙述,正确的是(　　)。 A.种子风干脱水后呼吸强度增强 B.土壤淹水可导致根系发生无氧呼吸 C.破伤风杆菌在有氧条件下能大量繁殖 D.小麦种子萌发过程中有氧呼吸逐渐减弱 B ‹#› ‹#› ‹#› ‹#› (1)外界氧浓度为5%以下时,该器官的呼吸作用方式是　　　 　,你作出这种判断的理由是　　　　　　　　　　　　　。  (2)外界氧浓度为5%~15%时,该器官的呼吸作用方式是　　　　　　　　　　,你作出这种判断的理由是　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)该器官CO2的释放量与O2的吸收量两条曲线在B点相交后重合为一条曲线,这表明此时该器官的呼吸作用方式是　　　,你作出这种判断的理由是:   无氧呼吸　 此时不吸收O2,但有CO2释放 无氧呼吸和有氧呼吸 CO2的释放量大于O2的吸收量　 有氧呼吸 CO2的释放量等于O2的吸收量 (4)当外界氧浓度为10%时,该器官CO2释放量的相对值为0.6,而O2吸收量的相对值为0.4,此时无氧呼吸中CO2的释放量相当于有氧呼吸的　　　　;无氧呼吸消耗的葡萄糖相当于有氧呼吸的　　　　倍。  一半　 1.5 5.下图表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下O2吸收量和CO2释放量的变化曲线,请据图回答下列问题。  Lavf58.46.101 $$