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

第五单元 细胞的能量供应和利用 5.3 细胞呼吸的原理和应用 1 1 探究酵母菌细胞呼吸的方式。（重点） 3 探究酵母菌细胞呼吸的方式。（难点） 4 有氧呼吸过程中物质与能量的变化。（难点） 2 有氧呼吸过程中物质与能量的变化。（重点） 第3节 细胞呼吸的原理和应用 🔺呼吸作用 细胞呼吸是指 在细胞内经过一系列的氧化分解，生成 ，释放 并生成 的过程。 方式 有氧呼吸 无氧呼吸 有机物 二氧化碳或其他产物 能量 ATP 本质：氧化分解有机物，释放能量。 有机物在酶的催化下，在温和的条件下氧化分解，能量逐步释出来， 没有出现剧烈的发光、发热现象。 特点 意义 为生命活动提供能量 维持体温 为其他物质的合成提供原料 细胞呼吸的主要方式 3 1．下列关于细胞呼吸的说法中，不正确的是（ ） A． 细胞呼吸是细胞内重要的释放能量的反应 B． 细胞呼吸是细胞中有机物的一系列氧化分解过程 C． 细胞呼吸是细胞内有机物“缓慢燃烧”的过程 D． 细胞呼吸是细胞与环境间的气体交换过程 D 【典题应用】 2．细胞进行呼吸作用的意义是（ ） A． 产生二氧化碳 B． 产生氧气 C． 为生命活动提供能量 D． 释放热能 C 【典题应用】 🔺有氧呼吸 有氧呼吸指细胞在有氧的参与下，通过多种水解酶的催化作用，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。 C6H12O6 2C3H4O3 4[H] 第一阶段：细胞质基质 6H2O 6CO2 20[H] 能量 能量 热能 2ATP 第二阶段：线粒体基质 6O2 12H2O 能量 热能 大量ATP 第三阶段 线粒体内膜 [H]指的是还原型辅酶Ⅰ（NADH） 6 🔺有氧呼吸 场 所： 物质变化： 产生能量： 2C3H4O3 + 4[H] + 少量能量 C6H12O6 酶 细胞质基质 少量能量 “拆糖” 场 所： 物质变化： 产生能量： 场 所： 物质变化： 产生能量： 6CO2 + 20[H] + 少量能量 2丙酮酸 + 6H2O 酶 线粒体基质 少量能量 C的氧化 H的氧化 线粒体内膜 酶 12H2O + 大量能量 24[H] + 6O2 大量能量 7 线粒体膜上没有葡萄糖载体；线粒体中没有氧化分解葡萄糖的酶。 思考1 为什么线粒体不能直接氧化分解葡萄糖？ 思考2 原核生物（如蓝藻、硝化细菌等）没有线粒体，但也能进行有氧呼吸 的原因及场所是? 原因：含有与有氧呼吸有关的酶；场所：细胞质和细胞膜内表面。 🔺有氧呼吸 思考3 有氧呼吸总反应式怎么书写? 注意：①两边水不能约 ②酶不要忘记写 ③有机反应用箭头 ④“能量”不能省 C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量 酶 （1）C： C6H12O6 2C3H4O3 6CO 2 C6H12O6 4[H] 2C3H4O3+6H2O 12H2O 20[H] C6H12O6 2C3H4O3+6H2O 6CO 2 6O2 12H2O 🔺有氧呼吸 （2）H： （3）O： 1．下图为线粒体的结构示意图，其中不可能发生的反应是（ ） A． ②处丙酮酸分解产生CO2 B． ①处产生ATP与氧气 C． ②处产生ATP和[H] D． ③处发生[H]与O2的结合反应 B 【典题应用】 2．有氧呼吸是绝大多数细胞进行呼吸的主要方式，下列关于有氧呼吸的叙述正确的是（ ） A． 有氧呼吸每个阶段都生成ATP，第三阶段生成最少 B． 有氧呼吸的每个阶段都有O2参与 C． [H]在一、二、三阶段产生，作用是还原O2生成H2O D． 有氧呼吸过程中，有机物中的能量是经过一系列的化学反应逐 步释放的 D 🔺无氧呼吸 无氧呼吸指细胞在无氧条件下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物不彻底氧化分解，产生酒精+二氧化碳 或 乳酸，释放能量，生成少量ATP的过程。 12 葡 萄 糖 丙 酮 酸 酶 第二阶段 第一阶段 少量能量 场所： 产能情况： 细胞质基质 C6H12O6 2C3H4O3 + 4[H] + 少量能量 酶 少量能量 细胞质基质 场所： 产能情况： 无 或 2C3H6O3(乳酸) 2C3H4O3 + 4 [H] 酶 2CO2 + 2C2H5OH(酒精) 2C3H4O3 + 4[H] 酶 🔺无氧呼吸 4[H] 酶 酶 2C3H6O3 2C2H5OH + 2CO2 酵母菌、绝大多数植物 🔺无氧呼吸 无氧呼吸指细胞在无氧条件下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物不彻底氧化分解，产生酒精+二氧化碳 或 乳酸，释放能量，生成少量ATP的过程。 C6H12O6 2C3H6O3 + 少量能量 酶 马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚 动物、乳酸菌、胡萝卜叶 C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + 少量能量 酶 14 🔺细胞呼吸 15 🔺探究酵母菌细胞呼吸的方式 （一）提出问题：酵母菌可以进行哪种细胞呼吸方式？ 若无氧呼吸，是酒精发酵还是乳酸发酵？ （二）作出假设：针对上述问题，根据已有知识和生活经验作出假设： 酵母菌既可以进行有氧呼吸，也可以进行无氧呼吸。 酵母菌是一种单细胞真菌，我们生活中做馒头、面包、酿酒等都是利用酵母菌的呼吸作用。 在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。因此便于用来研究细胞呼吸的不同方式。 16 🔺代谢类型 同化类型 自养型 异养型 需氧型 厌氧型 兼性厌氧 代谢类型 异化类型 蓝细菌、硝化细菌 大多数营腐生生活的细菌 大部分生物 乳酸菌、破伤风杆菌 酵母菌、大肠杆菌 17 🔺探究酵母菌细胞呼吸的方式 （三）实验原理： C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + 少量能量 酶 C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量 酶 检测CO2 的产生： 澄清石灰水变浑浊 检测C2H5OH 的产生： 重铬酸钾溶液在酸性条件下变成灰绿色 溴麝香草酚蓝水溶液 由蓝变绿再变黄 18 （四）实验设计： （1）配制酵母菌培养液：新鲜酵母菌+5%葡萄糖溶液 （2）检测CO2的产生： 🔺探究酵母菌细胞呼吸的方式 接气泵 A 10% NaOH 酵母菌培养液 澄清石灰水 B 酵母菌培养液 澄清石灰水 ①通气使酵母菌进行有氧呼吸 ②吸收空气中的CO2， 排除空气中CO2的干扰。 ③封口放置一段时间后再连通？使酵母菌耗尽瓶内 O2，造成无氧环境，确保产物是无氧呼吸产生的。 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。 19 🔺探究酵母菌细胞呼吸的方式 （四）实验设计： 第二个锥形瓶中澄清石灰水的作用： 确定空气通过NaOH溶液后，其中的CO2已被完全吸收，以保证第四个锥形瓶的澄清石灰水变浑浊是由于酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。 20 （四）实验设计： （1）配制酵母菌培养液：新鲜酵母菌+5%葡萄糖溶液 （2）检测CO2的产生： （3）检测酒精的产生： 🔺探究酵母菌细胞呼吸的方式 澄清石灰水变浑浊程度 溴麝香草酚蓝水溶液变黄时间 ①自A、B中各取2mL酵母菌培养液 滤液分别注入1、2号试管中 ②1、2号试管中各滴加0.5mL溶有0.1g重铬酸钾的 浓硫酸溶液，并轻轻振荡。 提示：葡萄糖也能和酸性重铬酸钾反应，故检测时需要等培养液中葡萄糖耗尽再进行。 21 （六）实验结论： （1）酵母菌在有氧条件下进行 ，在无氧条件下进行 ， 都产生 ，有氧呼吸比无氧呼吸产生CO2多且快。 （2）酵母菌无氧呼吸产生 。 （五）实验现象： （1）甲、乙装置澄清石灰水都变浑浊，且 中浑浊较快。 （2）1号试管溶液 ，2号试管溶液 。 🔺探究酵母菌细胞呼吸的方式 甲 不变色 由橙色变灰绿色 有氧呼吸 无氧呼吸 CO2 酒精 22 1．酵母菌属于兼性厌氧菌，常用来研究细胞的呼吸方式。下列关于酵母菌的叙述，错误的是（ ） A． 有氧呼吸和无氧呼吸产生CO2的场所不同 B． 可利用澄清石灰水来鉴定酵母菌的呼吸方式 C． 可用酸性重铬酸钾溶液检测酵母菌是否进行了无氧呼吸 D． 可用溴麝香草酚蓝水溶液检验酵母菌培养液中CO2的产生情况 B 【典题应用】 2．下图是探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置。以下说法中不正确的是（ ） A． 甲中A处的NaOH溶液作用是 吸收通入气体中的CO2以防干扰实验结果 B． C处澄清石灰水可用溴麝香草酚蓝代替，实验现象为由蓝变绿再变黄 C． 装置乙中应先让Ⅱ放置一会再与Ⅲ连通 D． 两个装置均需要在黑暗条件下进行 D 3．将酵母菌培养液进行离心处理。把沉淀的酵母菌破碎后，再次离心处理为只含有酵母菌细胞质基质的上清液和只含有酵母菌细胞器的沉淀物两部分，与未离心处理过的酵母菌培养液分别放入甲、乙、丙3支试管中，并向这3支试管内同时滴入等量、等浓度的葡萄糖溶液。在有氧条件下，最终能产生CO2和H2O的试管是（ ） A． 甲 B． 丙 C． 甲和乙 D． 丙和乙 B 🔺科学方法——对比实验 在“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验中，需要设置有氧和无氧两种条件来探究酵母菌在不同氧气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。对比实验也是科学探究中常用的方法之一。 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，这样的实验叫作对比实验，也叫相互对照实验。 实验组：施加实验因素处理的，且实验结果未知。 26 🔺判断细胞呼吸方式 🔺呼吸作用影响因素及应用 1、内因：遗传因素（决定酶的种类和数量） （3）同一植物的不同器官呼吸速率不同： 旱生＜水生 阴生＜阳生 幼苗、开花期 > 成熟期 生殖器官 > 营养器官 （1）不同种类的植物呼吸作用强度不同： （2）同一植物在不同的生长发育时期呼吸作用强度不同： 28 🔺呼吸作用影响因素及应用 2、外因：温度、O2浓度、CO2浓度、水分 （1）温度：主要通过影响酶活性来影响呼吸速率 温度 呼吸速率 ①零上低温贮存蔬菜、水果。 ②大棚种植夜间和阴天适当降温，降低呼吸作用， 减少有机物的消耗，提高产量。 29 🔺呼吸作用影响因素及应用 2、外因：温度、O2浓度、CO2浓度、水分 （2）O2浓度：氧气促进有氧呼吸，抑制无氧呼吸。 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 O2浓度 CO2释放量 无氧呼吸 有氧呼吸 O2浓度达到一定值时，无氧呼吸被完全抑制。 30 🔺呼吸作用影响因素及应用 2、外因：温度、O2浓度、CO2浓度、水分 （2）O2浓度：氧气促进有氧呼吸，抑制无氧呼吸。 AB = BC：无氧呼吸和有氧呼吸释放的CO2量相等。 O2浓度 CO2释放量 0 CO2释放总量 无氧呼吸 A C Q R 有氧呼吸 P B Q：无氧呼吸产生的CO2量 D：无氧呼吸消失点 P：只进行有氧呼吸的点 R： CO2产生量最少 D R： 细胞呼吸最弱 最适合蔬果储存。 31 🔺呼吸作用影响因素及应用 2、外因：温度、O2浓度、CO2浓度、水分 （2）O2浓度：氧气促进有氧呼吸，抑制无氧呼吸。 包扎伤口时，选用透气的消毒纱布或“创可贴”等敷料。 利用麦芽、葡萄、粮食和酵母菌以及发酵罐等，在控制通气的情况下，可以生产各种酒。 增加通气量，抑制破伤风杆菌等 厌氧菌的无氧呼吸，从而抑制其繁殖。 早期通气，促进酵母菌有氧呼吸，有利于菌种繁殖；后期密封，促进酵母菌无氧呼吸产生酒精。 32 🔺呼吸作用影响因素及应用 2、外因：温度、O2浓度、CO2浓度、水分 （2）O2浓度：氧气促进有氧呼吸，抑制无氧呼吸。 ①选用创可贴、透气纱布包扎伤口，增加通气量，抑制厌氧菌无氧呼吸，抑制繁殖。 ②酿酒：早期通气——促进酵母菌有氧呼吸的利于菌繁殖 后期密闭发酵罐——促进酵母菌的无氧呼吸产生酒精。 ③土壤松土、稻田定期排水：提高土壤氧含量，促进根细胞有氧呼吸为主动运输吸 收矿质元素提供充足能量。 ④无土栽培时，定时向培养液中通空气，以防止根细胞无氧呼吸而导致烂根。 ⑤低氧条件保存水果、蔬菜，可抑制呼吸作用，减少有机物消耗，延长保鲜时间。 ⑥提倡有氧运动。剧烈运动时氧气不足，细胞无氧呼吸产生乳酸使肌肉酸胀乏力。 33 🔺呼吸作用影响因素及应用 2、外因：温度、O2浓度、CO2浓度、水分 （3）CO2浓度：细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行。 CO2浓度 呼吸速率 适当增加CO2浓度，抑制细胞呼吸，减少有机物消耗，延长果蔬的保鲜时间。 地窖贮藏大白菜、甘薯等。 （可向密封环境中充入CO2或N2） 34 🔺呼吸作用影响因素及应用 2、外因：温度、O2浓度、CO2浓度、水分 （3）水分：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。 含水量 呼吸速率 ①粮食在收仓储存之前进行晾晒甚至烘干，减少 水分，以减弱细胞呼吸，减少有机物的消耗。 ②干种子在萌发时，要浸泡以增强代谢。 农产品储存和保鲜：①果蔬：零上低温、低氧（利用N2或CO2调节O2的浓度）高CO2浓度、湿度适中。 ②种子：零上低温、低氧、干燥、高CO2浓度。 35 产生CO2相等时，有氧呼吸与无氧呼吸消耗葡萄糖比例为1：3。 🔺思考 R CO2 释放量 氧气浓度 O a b c 细胞 呼吸 有氧 呼吸 无氧 呼吸 1、氧气浓度为R，有氧呼吸与无氧呼吸的 CO2释放量相等吗？消耗的葡萄糖相等吗？ 消耗葡萄糖相等时，有氧呼吸与无氧呼吸产生CO2比例为3：1。 C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量 酶 C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + 少量能量 酶 36 1、若只产生CO2，不消耗O2， 细胞呼吸作用的方式及对应点 2、若产生的CO2比吸收的O2多， 细胞呼吸作用的方式及对应区间 3、若产生CO2与吸收的O2相等，细胞呼吸作用的方式及对应区间 🔺思考 2、下图表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下CO2的释放量的变化： 只进行无氧呼吸（A点） 有氧呼吸与无氧呼吸同时存在。（AC段） 只进行有氧呼吸。（图中C点以后） 37 a点：只有CO2释放量，无O2吸收量，说明 b点：O2吸收量3，CO2释放量8，说明有氧呼吸消耗葡萄糖 ，无氧呼吸消耗葡萄糖 。 c点：O2吸收量4，CO2释放量6，说明有氧呼吸消耗葡萄糖 ，无氧呼吸消耗葡萄糖 。 d点：O2吸收量等于CO2释放量，说明 🔺柱形图分析 注意图例： O2吸收量代表： CO2释放量代表： 有氧呼吸 有氧呼吸 和产生酒精的无氧呼吸 只进行产生酒精的无氧呼吸。 只进行有氧呼吸。 0.5 2.5 2/3 1 38 1．细胞呼吸原理在生产生活中应用广泛，以下分析不正确的是（ ） A． 选用透气性好的创可贴，主要是为保证人体细胞的有氧呼吸 B． 种植大棚蔬菜时，夜晚适当降温，减弱细胞呼吸， 有利于减少有机物消耗 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 【典题应用】 2．细胞呼吸原理广泛应用于生产实践中。下表中有关措施与对应目的不恰当的是（ ） C $$