5.3.2 无氧呼吸和细胞呼吸原理的应用 课件 2024—2025学年高一上学期生物人教版必修1

第5章细胞的能量供应和利用 第3节 无氧呼吸和细胞呼吸原理的应用 第2课时 高中必修 1 分子与细胞 默写有氧呼吸总反应式和三个分阶段的反应式 3 自动酿酒综合征 （Auto-brewery syndrome），也被称为肠道发酵综合征（英文：gut fermentation syndrome），是一种在消化系统内通过内源性发酵产得酒精使人致醉的一种罕见的疾病。 除酵母菌外，还有许多种细菌（如乳酸菌）能够进行无氧呼吸。此外，马铃薯块茎、水稻根、苹果果实等植物器官的细胞以及动物骨骼肌的肌细胞等，除了能够进行有氧呼吸之外，在缺氧的条件下也能进行无氧呼吸。 三、无氧呼吸 任务一：阅读p94及相关信息，完成下列填空 1.场所：______ 细胞质基质 2.过程 第一阶段 第二阶段 总反应式： C6H12O6 酶 2C3H6O3（乳酸）+少量能量 例：乳酸菌、动物、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等 C6H12O6 酶 2C2H5OH（酒精）+ 2CO2+ 少量能量 例：酵母菌、大多数植物 乳酸发酵 酒精发酵 三、无氧呼吸 3.概念： 4.实质： 不彻底分解有机物，释放少量能量 补充： 1.好氧型原核细胞虽无线粒体，但存在有氧呼吸酶，故可进行有氧呼吸，场所是细胞质基质和细胞膜，如醋酸杆菌等 2.无线粒体的真核细胞（或生物）只能进行无氧呼吸，如哺乳动物成熟的红细胞、蛔虫等 判断：没有线粒体，细胞不能进行有氧呼吸，只能进行无氧呼吸。 × 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。 1.为什么无氧呼吸第二阶段不产生ATP，但要进行第二阶段的反应呢？(提示信息：已知细胞中的NAD＋的含量不多；丙酮酸不能运出细胞。) 　由于细胞中NAD＋的含量不多，随着NADH的积累，NAD＋逐渐被消耗。当NAD＋的含量很低时，细胞呼吸第一阶段的过程就会停止，ATP的合成也会停止。因此为了保障通过细胞呼吸第一阶段的持续以获得ATP, NADH就要转化成NAD＋来实现循环利用，来自NADH中的氢就会被乙醛或丙酮酸接收。另外，丙酮酸是不能运出细胞的，如果持续积累，也会抑制细胞呼吸第一阶段的进行。 思考： 一、无氧呼吸 SZ-LWH 2.不同细胞无氧呼吸产物不同的直接原因是什么？ 　不同细胞所具有的酶的种类不同，导致反应途径不同，产物也不同。 3.1 mol葡萄糖彻底氧化分解能释放出2 870 kJ的能量，而1 mol葡萄糖在分解生成乳酸以后，只释放出196.65 kJ的能量，其中只有61.08 kJ的能量储存在ATP中。据此分析，在无氧呼吸过程中，葡萄糖中能量的主要去向和葡萄糖氧化分解释放出的能量的主要去向分别是什么？ 无氧呼吸过程中，葡萄糖中的能量主要储存在乳酸或酒精中，没有释放出来；而葡萄糖氧化分解释放出的能量主要以热能的形式散失。 一、无氧呼吸 SZ-LWH 4.骨骼肌中的丙酮酸被还原成乳酸，大部分从活跃的肌细胞中扩散到血液，然后又通过血液带回肝，在肝中重新转化成葡萄糖。从物质和能量角度分析，乳酸在肝脏中重新转化成葡萄糖的意义是什么？ 减少机体内物质和能量的浪费，有机物和能量再次被利用。 5.请从竞争的角度思考，乳酸菌通过无氧呼吸产生乳酸的意义是什么？ 乳酸菌产生的乳酸排到外界环境中，会导致环境中pH降低，使得一些不耐酸的微生物死亡，有利于乳酸菌在竞争中占据优势。 一、无氧呼吸 SZ-LWH 任务二：列表比较有氧呼吸和无氧呼吸 项目 有氧呼吸 无氧呼吸 不同点 场所 ____________________ ___________ 条件 需要氧、酶 不需要氧、_______ 产物 ____________ ________________ 能量 大量 少量 相同点 过程 葡萄糖分解为丙酮酸的阶段相同 实质 _______________________________ 意义 为生物体的各项生命活动提供能量 细胞质基质和线粒体 细胞质基质 需要酶 CO2、H2O 酒精和CO2或乳酸 分解有机物，释放能量，合成ATP 一、无氧呼吸 SZ-LWH 细胞呼吸的概念和意义 （1）为生物体提供能量 （2）生物体代谢的枢纽 细胞呼吸 能 量 热能 散失 能量 转移 ATP ADP Pi 能 量 细胞分裂 生长发育 主动运输 肌肉收缩 C6H12O6 CO2＋H2O 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 丙酮酸 葡萄糖 氨基酸 甘油 细胞呼吸是蛋白质、糖类和脂质代谢的枢纽 思考：人和酵母菌进行细胞呼吸产生CO2的场所相同吗？ 4 1 2 3 5 课堂小结 构建细胞呼吸过程图解 图片摘自《基础生命科学》 其他能源物质的细胞呼吸 知识●拓展 1.(2023·重庆永州高一期中)如图①～④表示细胞呼吸中的物质变化过程，下列叙述错误的是 A.一个细胞内②③不能同时进行 B.酵母细胞中③④进行的场所不同 C.图中过程①②③④中均能产生ATP和[H] D.①②、①③的产物不同，原因是酶的种类不同 √ 习题巩固 SZ-LWH 现有一瓶混有酵母菌和葡萄糖的培养液，向其通入不同浓度的O2时，其产生的酒精和CO2的相对量如图所示。在O2浓度为a时，下列叙述正确的是( ） A.酵母菌只进行无氧呼吸 B.被分解的葡萄糖中有2/3用于无氧呼吸 C.产生CO2的场所为细胞质基质 D.酵母菌无氧呼吸产生CO₂的相对量大于产生酒精的相对量 答案：B (1)呼吸作用中各物质之间的比例关系(以葡萄糖为底物的细胞呼吸) ①有氧呼吸——葡萄糖∶O2∶CO2＝ ②无氧呼吸——葡萄糖∶CO2∶酒精＝ ③消耗等量的葡萄糖时，无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2摩尔数之比为： ④消耗等量的葡萄糖时，有氧呼吸消耗的O2摩尔数与有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2摩尔数之和的比为： 1∶6∶6 1∶2∶2 1∶3 3∶4 细胞呼吸方式的判定方法 真核细胞呼吸方式的判定方法 有氧呼吸 有氧呼吸 无氧呼吸 产生乳酸的无氧呼吸 有氧呼吸或同时进行产乳酸的无氧呼吸 两种细胞呼吸并存，差值为无氧呼吸的量 可能存在脂质等物质的氧化分解 无氧呼吸 一定存在有氧呼吸 2.(2023·云南大理高一期末)如图表示某同学测得不同O2浓度下，酵母菌在一段时间内分解葡萄糖时CO2释放量和O2吸收量。下列叙述错误的是 A.O2浓度为a时，葡萄糖的氧化分解不彻底 B.O2浓度为b时，无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸所消耗的葡萄糖的5倍 C.O2浓度为c时，有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2量相等 D.O2浓度为d时，产生的CO2全部来自线粒体 √ 习题巩固 SZ-LWH 学法89页 3.(2023·陕西汉中高一期末)如图是探究酵母菌细胞呼吸方式类型的装置(NaOH溶液可以吸收装置中的CO2)，下列叙述正确的是 A.假设装置1中的液滴左移，装置2中的液滴右移，说明酵母菌只进行有氧呼吸 B.假设装置1中的液滴不移动，装置2中的液滴右移，说明酵母菌只进行有氧呼吸 C.假设装置1中的液滴左移，装置2中的液滴右移，说明酵母菌既进行有氧呼吸 又进行无氧呼吸 D.假设装置1、2中的液滴均不移动，说明酵母菌只进行有氧呼吸或只进行无氧 呼吸 √ 习题巩固 SZ-LWH 题后归纳 欲确认某生物的细胞呼吸方式，应设置两套实验装置，如图所示(以发芽种子为例)： 液滴移动法探究细胞呼吸的方式 知识●拓展 结果与结论： 实验现象 结论 装置一 液滴 装置二 液滴 不动 不动 只进行产生乳酸的无氧呼吸或种子已经死亡 不动 右移 只进行产生酒精的无氧呼吸 左移 右移 进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸 左移 不动 只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸 左移 左移 种子进行有氧呼吸时，底物中除糖类外还含有脂质 题后归纳 知识●拓展 <即学即练>呼吸熵(RQ)是指单位时间内进行细胞呼吸的生物释放CO2量与吸收O2量的比值。如图表示测定消毒过的萌发小麦种子呼吸熵的实验装置，下列说法错误的是( ) A.KOH溶液中放置筒状滤纸的目的是增大吸收CO2的面积 B.假设小麦种子只以葡萄糖为呼吸底物，在25℃的环境中放置10 min,观察发现甲装置中墨滴右移，乙装置中墨滴不动，说明10 min内小麦种子进行了无氧呼吸 C.若在25 ℃的环境中放置10 min,观察发现甲装置中墨滴左移30 mm,乙装置中墨滴左移200 mm,则萌发小麦种子的呼吸熵是0.85 D.萌发小麦种子是否进行消毒处理不会影响实验结果的测定 √ 1.为什么包扎伤口要选用透气消毒纱布或创可贴？ 2.为什么利用酵母菌酿酒要先通入一定量的无菌空气，再密封？ 3.为什么要给作物及时松土？为什么水稻要定期排水？ 4.为什么储藏水果粮食要降低温度和氧气含量等措施来延长保质期？ 5.为什么皮肤伤口较深要到医院及时注射破伤风抗毒血清？ 6.为什么提倡慢跑？ 分析讨论P95的6个资料，说说在生活生产中应用细胞呼吸原理的哪些方面？ 细胞呼吸方式的应用 运用证据和逻辑评价论点 思维训练 内共生学说。1、3、4，2 线粒体与叶绿体的内共生起源学说 条件 6CO2 + 12H2O+能量 C6H12O6+ 6H2O + 6O2 反应物 产物 酶 思考：若你要帮助一位农民伯伯，根据学习过的有关细胞呼吸的知识，谈一谈如何更好的储藏新鲜瓜果和干种子？影响细胞呼吸速率的因素有哪些？ 影响细胞呼吸的因素: 温度（酶）、O2浓度、CO2浓度等 细胞呼吸的影响因素 4.(2023·山东潍坊高一期末)如图表示酵母菌在不同氧浓度下，单位时间内O2的吸收量和CO2的释放量的变化。下列叙述正确的是 A.阴影部分的面积表示无氧呼吸释放 的二氧化碳的速率 B.若OaQ＝QN，则有氧呼吸消耗的氧气与无氧呼吸释放的二氧化碳一样多 C.保存水果、蔬菜应选择O2浓度为0的时候 D.B点时只进行有氧呼吸，产生CO2的场所是细胞质基质 √ 习题巩固 SZ-LWH 细胞呼吸 呼吸方式 有氧呼吸 无氧呼吸 酶 C6H12O6 ＋ 6H2O ＋ 6O2 6CO2 ＋12H2O ＋ 能量 C6H12O6 2CO2 ＋2C2H5OH ＋少量能量 酶 葡萄糖 酶 2丙酮酸 少量能量 4〔H〕 + + 6O2 12H2O 酶 大量能量 24〔H〕 + + C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+少量能量 酶 细胞质基质 一：细胞质基质 三：线粒体内膜 二：线粒体基质 6CO2 6H2O 酶 2丙酮酸 少量能量 20〔H〕 + + + 影响因素 温度 水分 CO2浓度 O2浓度 课堂小结 SZ-LWH 呼吸熵(RQ=放出的CO2量/吸收的O2量)可作为描述细胞呼吸过程中氧气供应状态的一种指标。如图是酵母菌氧化分解葡萄糖过程中氧分压与呼吸商的关系。以下叙述中正确的是 (　　) A.呼吸熵越大,细胞有氧呼吸越强,无氧呼吸越弱 B.B点有氧呼吸的强度大于A点有氧呼吸的强度 C.为了减少有机物的消耗,最好将氧分压调至C点 D.C点以后,细胞呼吸强度不再随氧分压的变化而变化 一、概念检测1.，×，√ 2.C 3.B 二、拓展应用1.提示:松土可以促进空气(氧气)进入土壤,进而促进根部细胞的有氧呼吸,提高能量利用率,并且避免了可能由于无氧呼吸积累酒精而对植物根系造成伤害。这会促进植物根系更加健康地生⻓长,有利于根系吸收水分和无机盐,利利于农作物的⽣长。同时,也能够增加根系对土壤和水分的保持作用,甚至可能由于促进了作物⽣长而更多的吸收 CO2,对全球气候变暖产生缓解的作用。但是,松土不当,有可能伤害到植物根系,得不偿失。因此,需要根据不同的植物、植物的不同⽣长阶段等,采⽤用适当的松土⽅方法. 2.提示: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,⽽而后才出现有氧呼吸。继⽽而推测,地球早期的单细胞⽣生物只进⾏无氧呼吸,体内骨骼肌细胞保留进⾏无氧呼吸的能力,可以理解为漫⻓的生物进化史在⼈类身上留下的印记，同时也可以理理解为⼈体在进⾏⻓长跑等剧烈运动时,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,有利于生物的生存和对环境的适应。 5.(2023·广东深圳高一期末)细胞呼吸的原理在生活和生产中得到了广泛的应用。下列叙述错误的是 A.利用麦芽、葡萄、粮食和酵母菌，在控制通气的情况下，可以产生各 种酒 B.包扎伤口时，用透气的纱布或创可贴，其目的是促进伤口处人体细胞 的有氧呼吸 C.及时为板结的土壤松土透气，有利于根细胞对无机盐的吸收 D.提倡慢跑的原因之一是避免因剧烈运动产生大量的乳酸引起身体不适 包扎伤口时，用透气的纱布或创可贴，其目的是防止伤口处缺氧导致的厌氧菌大量繁殖，B错误。 √ 习题巩固 SZ-LWH $$