5.3 细胞呼吸的原理和应用（第1课时）-【易备课】2024-2025学年高一生物同步备课实用课件（人教版2019必修1）

主要能源物质 葡萄糖 主要储能物质 脂肪 其他能源物质 糖原、淀粉等 生命活动 水解 供能 直接能源物质 ATP 呼吸作用： ADP +Pi+能量 → 氧化分解 光合作用： 反应 反应 吸能 放能 糖类、脂肪等有机物储存有大量的能量，但不能被直接利用，ATP储存的能量相对来说少，但能被直接利用。 细胞合成 我们没有直接吃ATP，合成ATP能量从哪儿来 1 第3节 细胞呼吸的原理和应用（1） 贺老师 第5章 细胞的能量供应和利用 2 O2 呼吸系统 循环系统 组织细胞 CO2 呼吸作用（细胞呼吸） 实质：有机物 氧化分解 供能 呼吸运动（吸气、呼气） 细胞呼吸是否都需要氧？ 3 探究酵母菌细胞呼吸的方式 酵母菌进行细胞呼吸将有机物分解为 和 。 酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧和无氧环境下都能生存，属于异养兼性厌氧菌。 酵母菌在什么条件下产生CO2，什么条件下产生酒精？ 酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸产生的物质分别是什么呢？ CO2 酒精 4 提出问题 作出假设 设计实验 酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是什么? 酒精 CO2 探究酵母菌细胞呼吸的方式 无氧 产生 有氧 产生 自变量: 因变量: 无关变量: 细胞呼吸的条件 细胞呼吸的产物 有氧—— 无氧—— 反应物的量、反应时间、pH、温度、酵母菌的活性等 酒精、CO2 通气 密封 对比实验（p92）：指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，也叫相互对照实验。对比实验不设对照组（结果已知），均为实验组（结果未知），是对照实验的一种特殊形式。 5 实验原理 CO2的检测 ①通入澄清的石灰水： 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 探究酵母菌细胞呼吸的方式 澄清的石灰水 酸性重铬酸钾溶液 溴麝香草酚蓝溶液 ②使溴麝香草酚蓝溶液（BTB）： 6 实验步骤 B 酵母菌 培养液 A 酵母菌 培养液 C 质量分数为10%的NaOH溶液 D 澄清的 石灰水 气泵 E 任务一：运用以上装置分别搭建有氧呼吸和无氧呼吸装置 C 质量分数为10%的NaOH溶液 A 酵母菌培养液 D 澄清的 石灰水 气泵 E B 酵母菌培养液 D 澄清的 石灰水 有氧呼吸装置 无氧呼吸装置 检测CO2的产生 吸收空气中的CO2 等量的新鲜的食用酵母菌（10g）+5%葡萄糖溶液（240ml) 让B中的酵母菌培养一段时间再连接D，目的是： 消耗完锥形瓶中的氧气。 B瓶应封口放置一段时间后，在连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，这是为什么？ 可以让酵母菌消耗完瓶中原有的氧气，创造无氧环境。 7 结果分析 探究酵母菌细胞呼吸的方式 由蓝变绿再变黄 （1）CO2的检测及结论 现象： 结论： 澄清石灰水都变浑浊，且有氧呼吸装置比无氧呼吸的更浑浊。 有氧呼吸与无氧呼吸都产生CO2，且有氧呼吸产生的更多。 溴麝香草酚蓝溶液遇CO2的变色过程 8 结果分析 探究酵母菌细胞呼吸的方式 （2）酒精的检测及结论 有氧环境下的产物不能使橙色重铬酸钾溶液变色， 无氧环境下的产物能使橙色重铬酸钾溶液变成灰绿色。 结论： 有氧呼吸不产生酒精，无氧呼吸产生酒精。 结果： C 质量分数为10%的NaOH溶液 A 酵母菌培养液 D 澄清的 石灰水 气泵 E B 酵母菌培养液 D 澄清的 石灰水 由于葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，因此应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。 9 有同学认为，在有氧呼吸实验装置中10％的NaOH溶液不能完全吸收空气中的CO2，以致可能对实验结果有干扰，你同意吗？你如何避免这种可能性的发生，以保证实验更严谨？ 质量分数为10%NaOH溶液 酵母菌 培养液 澄清 石灰水 A 气泵 E C D 质量分数为10%NaOH溶液 澄清 石灰水 澄清 石灰水 D 气泵 E C 酵母菌 培养液 D A 批判性思维：实验装置的改进 验证空气中的CO2是否完全被吸收 检验有氧呼吸是否产生CO2 10 大量CO2 有氧：葡萄糖 酵母菌 结果结论 探究酵母菌细胞呼吸的方式 有氧呼吸 无氧呼吸 科学家根据大量的实验结果得出结论 细胞呼吸 绝大多数生物的主要呼吸方式 酵母菌、许多真菌和细菌能够进行 无氧：葡萄糖 少量CO2+酒精 酵母菌 有氧呼吸的主要场所 11 探究有氧呼吸的过程 实验1：将酵母菌细胞破碎后进行离心处理，获得细胞各部分，取3支试管，向其中分别加入各种物质，一段时间后检测各试管的变化情况。 线粒体 ① 细胞质基质 ② 葡萄糖量不变；没有荧光 葡萄糖量减少， 生成丙酮酸（C3H4O3） 出现微弱荧光。 葡萄糖量减少，生成CO2， 出现较强荧光。 等量的葡萄糖、荧光素和荧光素酶 线粒体、 细胞质基质 ③ 有氧呼吸第一阶段： C6H12O6 酶 2C3H4O3 + 4[H] + 能量(少量) （丙酮酸） 细胞质基质 葡萄糖不能在 内被分解， 葡萄糖在 内被分解成丙酮酸，并释放 。 ①②试管对照说明： 从物质和能量的变化角度分析 ②③试管对照说明： 在 中被分解为CO2，并释放 。 线粒体 细胞质基质 少量能量 丙酮酸 线粒体 大量能量 有氧呼吸最常利用的有机物是：葡萄糖 从物质和能量的变化角度分析， 写出反应式并配平 12 探究有氧呼吸的过程 实验2：使用超声波将线粒体破碎，分离线粒体膜和线粒体基质，取3支试管，向其中分别加入各种物质，一段时间后检测各试管的变化情况。 丙酮酸量不变；没有荧光 丙酮酸量减少， 有CO2生成 出现微弱荧光 丙酮酸量减少， 有CO2生成 出现较强荧光。 线粒体膜 ① 线粒体基质 ② 等量的丙酮酸、荧光素和荧光素酶 线粒体膜、 线粒体基质 ③ 丙酮酸不能在 上被分解， 丙酮酸在 内被分解成CO2，并释放 。 ①②试管对照说明： 从物质和能量的变化角度分析 ②③试管对照说明： 丙酮酸的分解产物继续在 上反应，并释放 。 有氧呼吸第二阶段： 酶 6CO2 +20 [H] +能量(少量) 线粒体基质 2C3H4O3 （丙酮酸） +6H2O 线粒体膜 线粒体基质 少量能量 线粒体膜 大量能量 13 探究有氧呼吸的过程 资料1：超声波震碎线粒体之后，其内膜自然卷成了颗粒朝外的小囊泡，这些小囊泡具有氧化[H]的功能。当用蛋白酶处理后，这些小囊泡不再具有氧化[H]的功能；当把这些小颗粒装上去之后，小囊泡重新具有了氧化[H]的功能。这些小颗粒被证实是一系列线粒体内膜上的酶。 1、线粒体内膜上的[H]来自哪里？ 2、氧化[H]的是什么物质？发生在什么部位？ O2在线粒体内膜与[H]发生反应 来自有氧呼吸的第一和第二阶段生成的[H] 3、O2在线粒体内膜与[H]反应，发生什么能量变化？ [H]与O2反应，释放大量能量 酶 12H2O +能量（大量） 线粒体内膜 24[H] + 6O2 有氧呼吸第三阶段： 14 有氧呼吸的过程 第一阶段 第二阶段 第三阶段 C6H12O6 酶 2丙酮酸 + 4[H] + 能量（少） 葡萄糖的初步分解 场所 细胞质基质 6CO2 + 20[H] + 能量（少） 2丙酮酸 + 6H2O 酶 丙酮酸彻底分解 线粒体基质 酶 12H2O + 大量能量 24[H]+6O2 [H]的氧化 线粒体内膜 总反应式 C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O +能量 酶 O O O O O 15 有氧呼吸 外膜 内膜 DNA/RNA 核糖体 嵴 基质 1、线粒体的结构和功能相适应 （1）线粒体的功能： 。 （2）线粒体增大膜面积的方式： 。 （3）线粒体增大膜面积的意义： 。 （4）有氧呼吸的酶分布在： 。 进行有氧呼吸的主要场所 内膜向内折叠成嵴 增大有氧呼吸酶的附着位点 线粒体内膜和线粒体基质 结构 功能 提到有氧呼吸，大家会想到什么结构？哪些知识 葡萄糖是在线粒体中被利用的吗？葡萄糖的分解是一步到位还是分步进行，具体过程是怎样的 16 1.定义：有氧呼吸是指细胞在____的参与下，通过________的催化作用，把_________等有机物______氧化分解，产生_____________，释放_____，生成_________的过程。 多种酶 氧 葡萄糖 彻底 二氧化碳和水 大量ATP 能量 思考：反应式中的能量能否写成ATP？为什么？ 不能！ 有氧呼吸的过程 2.1mol葡萄糖彻底氧化分解，释放能量2870kJ，其中977kJ储存在ATP分子,能使32mol ADP转化为ATP，则转化效率为 ，大部分能量以 的形式散失。 34% 热能 热能（大部分） ATP（少部分） 17 有氧呼吸的过程 3.有氧呼吸和体外燃烧都可以分解有机物、释放能量，从物质和能量的角度分析有什么异同？具有什么意义？课本P93 体外燃烧 有氧呼吸 物质变化 能量变化 能量释放特点 有机物→无机物 CO2+H2O 有机物→无机物 CO2+H2O 化学能→热能、光能 稳定的化学能→热能、 ATP中活跃的化学能 反应剧烈、 一次性释放能量 条件温和、 逐步释放能量 意义：保证有机物中的能量得到充分利用。 ①可使有机物中的能量逐步转移到ATP中； ②能量缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定。 18 有氧呼吸的过程 19 $$