5.3 细胞呼吸的原理和应用（第2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）

第3节 细胞呼吸的原理和应用（2） 贺老师 第5章 细胞的能量供应和利用 1 过程： 2丙酮酸 （C3H4O3） 细胞质基质 线粒体基质 线粒体内膜 C6H12O6 主 动 运 输 C6H12O6 酶 少量能量 4[H] 2丙酮酸 6H2O 酶 20[H] 6CO2 少量能量 6O2 [H]与O2结合 12H2O 大量能量 2 无氧呼吸 人剧烈运动产生乳酸 产生酒精 人在剧烈运动后，肌肉会发酸； 通风不好的环境中，苹果储藏久了会有酒味。 如何解释上述现象？ 3 无氧呼吸 1 概念 指细胞在_________参与的情况下，葡萄糖等有机物经过_______分解，释放_____能量,生成__________的过程。 没有氧气 不完全 少量 少量ATP 2 过程 C6H12O6 2丙酮酸 + 4 [H]+ 2C2H5OH（酒精）+2CO2 酶 酶 2C3H6O3（乳酸） 酶 第一阶段： 第二阶段： 少能 ATP 热能 与有氧呼吸第一阶段完全相同 细胞质基质 细胞质基质 不释放能量 丙酮酸中的能量转移到了 或 中 酒精 乳酸 4 无氧呼吸 3 总反应式 C6H12O6 2C2H5OH+ 2CO2+ 能量（少量） 酶 ⑴ 产酒精的无氧呼吸 实例：酵母菌、大多数高等植物 实例：①人和动物细胞 ②乳酸菌 ③某些植物的特殊器官：马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚 ⑵ 产乳酸的无氧呼吸 C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+ 能量（少量） 酶 酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫发酵。 5 无氧呼吸 1.在通风条件不好的环境中储藏的苹果会有酒味散发，而马铃薯储藏久了却不会有酒味产生，为什么会产生这种差异？请分析其中的原因。 苹果无氧呼吸的产物是酒精和CO2，马铃薯无氧呼吸的产物是乳酸。因为不同生物细胞所具有的酶不同，导致反应途径不同，产物也不同。 2.剧烈运动后的肌肉酸疼是怎样造成的？ 剧烈运动，氧气供应不足，肌肉细胞进行无氧呼吸，产生了乳酸，造成肌肉酸疼，但还是以有氧呼吸为主。乳酸能在肝脏中再次转化成葡萄糖重新利用。 3.病毒进行有氧呼吸还是无氧呼吸？ 病毒不能进行细胞呼吸。它是特殊的生物体，其所需要的ATP等全部从宿主细胞中获得。 6 无氧呼吸 4.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， 的过程就被抑制， 的合成也会受影响。因此为了保障通过细胞呼吸第一阶段的持续以获得ATP, 就要转化成 来实现循环利用。另外，丙酮酸是不能运出细胞的，如果持续积累，也会抑制 的进行。 细胞呼吸第一阶段 ATP 细胞呼吸第一阶段 NADH NAD＋ 7 ①为生物体提供能量； 2.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 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。 有氧呼吸和无氧呼吸都属于细胞呼吸 细胞呼吸： 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 神经冲动的传导 细胞呼吸 能 量 有机物 CO2＋H2O ②生物体代谢的枢纽。 氧化分解 有机物，释放能量 1.实质： 8 项目 有氧呼吸 无氧呼吸 不同点 场所 条件 产物 能量 特点 相同点 过程 实质 意义 细胞质基质、线粒体 细胞质基质 需O2、多种酶 CO2、H2O 酒精和CO2 或乳酸 大量（2870KJ/mol） 少量(196.65或225.94KJ/mol) 有机物彻底分解， 能量完全释放 有机物没有彻底分解，能量没完全释放 第一阶段(葡萄糖→丙酮酸)相同 氧化分解有机物，释放能量，产生ATP 为生物体生命活动提供能量 不需O2、需多种酶 无氧呼吸和有氧呼吸的比较 9 影响细胞呼吸的因素 ★2.环境因素： 1.内部因素： 酶的种类和数量 温度 O2浓度、 水 CO2浓度、 不同植物呼吸速率不同（阳生植物＞阴生植物）； 同一植物不同发育时期不同（幼苗期＞成熟期） 同一植物不同器官呼吸速率不同（生殖器官＞营养器官）； 10 影响细胞呼吸的因素 ①解读：温度通过影响 而影响细胞呼吸速率。细胞呼吸的最适温度一般在25 ℃～35 ℃之间。 ②应用 ① 储存食品（冰箱） ②大棚栽培在夜间和阴天适当 温以降低 消耗的有机物 ③ 水和面发得快 零上低温 降 酶的活性 温 1 温度对细胞呼吸的影响 呼吸作用 11 影响细胞呼吸的因素 2 CO2浓度对细胞呼吸的影响 ①原理：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会_____ (填 “促进”或“抑制”)细胞呼吸的进行。 ②应用：在蔬菜和水果保鲜中，适当 CO2浓度可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。 抑制 3 水对细胞呼吸的影响 ①解读：一定范围内，细胞中自由水含量越多，代谢越 ，细胞呼吸越强。 ②应用：粮食储存前要进行晒干处理，目的是降低粮食中的 含量，降低细胞呼吸强度，减少储存时 的消耗。水果、蔬菜储存时保持一定的湿度。 旺盛 自由水 增加 有机物 12 影响细胞呼吸的因素 O 5 10 15 20 25 气体交换的相对值 O2浓度% O2吸收量 2.各点分析： ①Q点： ②P点： ③R点： ④A点： ⑤B点： 无氧呼吸CO2释放量 细胞呼吸CO2释放总量 Q A P B 不消耗O2，只产生CO2 ⇒只进行 呼吸。 消耗O2量=产生CO2量 ⇒只进行 呼吸 无氧 有氧 R 产生CO2_____ ⇒组织细胞呼吸______ 最少 此时有机物消耗最少，R点对应的O2浓度是储藏蔬菜、水果的最佳O2浓度。 最弱点 有氧呼吸释放的CO2量______无氧呼吸释放的CO2量，但二者消耗葡萄糖的速率_______。 等于 不相等 无氧呼吸终止点。 4 O2浓度对细胞呼吸的影响 =有氧呼吸CO2释放量 13 【注意】影响细胞呼吸的因素并不是单一的。 若需要增大相关植物或器官的细胞呼吸强度，促进生长，可采取 、 、 等措施，例如种子萌发； 若需减小细胞呼吸强度，减小有机物的消耗，可以采取 、 、 等措施，例如储存种子。 供水 升温 增氧 干燥 低温 低氧 探究细胞呼吸的方式 有氧呼吸 有氧呼吸 无氧呼吸 产乳酸的无氧呼吸 1.根据反应物和产物 消耗O2 产生H2O 产生酒精或乳酸 无CO2释放 C6H12O6 2 C3H6O3(乳酸) + 少量能量 酶 2 C2H5OH（酒精） + 2CO2 + 少量能量 C6H12O6 酶 C6H12O6＋6H2O＋6O2 6CO2＋12H2O＋能量 酶 一定存在 一定存在 一定存在 一定存在 15 影响细胞呼吸的因素 4 2.根据物质的量的关系 变化特点 细胞呼吸的方式 CO2释放量=O2消耗量 CO2释放量>O2消耗量 酒精量＝CO2量 酒精量＜CO2量 不消耗O2，释放CO2 无CO2释放 只进行有氧呼吸 有氧呼吸+酒精发酵 多余的CO2来自酒精发酵 只进行无氧呼吸 有氧呼吸+酒精发酵 多出的CO2来自有氧呼吸 只进行无氧呼吸产生酒精和CO2 只进行无氧呼吸产生乳酸 16 思维.训练 p96 关于真核细胞线粒体的起源，科学家提出了一种解释：约十几亿年前，有一种真核细胞吞噬了原始的需氧细菌，被吞噬的细菌不仅没有被消化分解，反而在细胞中生存下来了。需氧细菌从宿主细胞那里获取丙酮酸，宿主细胞从需氧细菌那里得到丙酮酸氧化分解释放的能量。在共同生存繁衍的过程中，需氧细菌进化为宿主细胞内专门进行细胞呼吸的细胞器。 线粒体内存在与细菌DNA相似的环状DNA。 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指导合成。 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和细菌的却不是这样。 线粒体能像细菌一样进行分裂增殖。 √ √ √ × 【提示】这一论点包含两个要点：线粒体原本是一种 的细菌，后来与真核细胞 变成细胞内的结构。 独立生存 共生 以下哪些证据支持这一论点，哪些不支持这一论点? 17 实验现象-液滴移动 结　论 装置一 装置二 不动 不动 不动 右移 左移 右移 左移 不动 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 进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸 只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸 (一)根据液滴移动方向探究细胞的呼吸方式 无气体含量变化； 判断细胞呼吸方式的三大依据 一定存在有氧呼吸 一定存在有氧呼吸 一定存在无氧呼吸 一定为产乳酸的无氧呼吸 两类呼吸并存，差值为无氧呼吸量 可能存在脂质类氧化分解 无氧呼吸 有氧呼吸(或两类呼吸并存) 课堂小结 只进行有氧呼吸；有氧呼吸与产乳酸的无氧呼吸共存 19 C6H12O6 酶 2C2H5OH（酒精）+ 2CO2 + 能量（少） C6H12O6 酶 2C3H6O3（乳酸） + 能量（少） （1）产生酒精 （2）产生乳酸 高等动物、乳酸菌、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等 形象记忆：马吃甜玉米 大多数植物（苹果果实、水稻根）、酵母菌 总反应式 无氧呼吸的产物不同是由于酶不同 三、无氧呼吸 （三）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。 大部分能量存留在酒精或乳酸中 ①物质转化：有机物 → 无机物CO2（部分生物）不彻底的氧化产物 ②能量转化： （四）无氧呼吸的实质 有机物中稳定的化学能 不彻底的氧化产物中的化学能、ATP和热能。 三、无氧呼吸 场所： 细胞质基质 物质变化： 产能情况： 少量能量 场所： 线粒体基质 物质变化： 产能情况： 少量能量 酶 2C3H4O3 +6H2O 6CO2 +20[H] +4[H] C6H12O6 2丙酮酸 （C3H4O3） 酶 场所： 线粒体内膜 物质变化： 产能情况： 大量能量 24[H] +6O2 12H2O 酶 22 C6H12O6 + 6O2 +12H2O +能量 + 6H2O 6CO2 酶 4.总反应式: 物质变化： 有机物（葡萄糖）→ 无机物（CO2+H2O） 能量变化： 2870kJ ATP 977.28kJ 热能散失 有机物中稳定的化学能 → 热能散失+ATP中活跃的化学能 23 A.氧气浓度为0时，该器官不进行呼吸作用 B.氧气浓度在10%以下时，该器官只进行无氧呼吸 C.氧气浓度在10%以上时，该器官只进行有氧呼吸 D.保存该器官时，氧气浓度越低越好 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 一、概念检测 1.某超市有一批过保质期的酸奶出现涨袋现象。酸奶中可能含有的微生物有乳酸菌、酵母菌等。据此分析涨袋现象的原因，判断以下解释是否合理。 (1)是乳酸菌无氧呼吸产生气体造成的。（ ） (2)如果有酒味，可能是酵母菌无氧呼吸造成的。（ ） 2.下图表示某种植株的非绿色器官在不同氧气浓度下，O2的吸收量和CO2的释放量的变化。下列叙述正确的是（ ） × √ C B 24 二、拓展应用 1.松土是许多农作物栽培中经常采取的一项措施。试分析农田松土给农作物的生长、当地的水土保持以及全球气候变暖等方面可能带来的影响，并指出如何尽量减少不利影响。 【提示】松土透气可以使根部细胞进行充分的有氧呼吸，从而有利于根系的生长和对无机盐的吸收，促进作物生长，吸收更多的CO2，缓解全球气候变暖现象；增强根系的水土保持能力；避免根细胞由于无氧呼吸产生酒精对根系造成的伤害。此外，松土透气还有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖，促使这些微生物对土壤有机物的分解，为植物生长提供更多的CO2，也有可能导致局部大气CO2。松土不当，可能伤害植物根系；要根据不同植物、植物不同的生长阶段等，采取不同的松土方法。 25 2.有氧呼吸过程是否含有无氧呼吸的步骤？结合地球早期大气中没有氧气以及原核细胞中没有线粒体等事实，想一想，地球早期的单细胞生物是否只能进行无氧呼吸？你体内的骨骼肌细胞仍保留着进行无氧呼吸的能力，这是否可以理解为漫长的生物进化史在你身上留下的印记？ 【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，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，而后才出现有氧呼吸。继而推测，地球早期的单细胞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，可以理解为漫长的生物进化史在人类身上留下的印记，同时也可以理解为人体在进行长跑等剧烈运动时，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，有一定的适应意义。 26 设计实验 进行实验 观察结果 分析结论 提出问题 作出假设 确定实验目的 酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是什么? 酵母菌在有氧呼吸的产物是CO2，无氧呼吸的产物是酒精。 如何控制自变量？ 如何检测因变量？ 如何控制无关变量 变量 处理方法 自变量 因变量 无关变量 有氧条件 无氧条件 通气 密封 是否产生CO2 用澄清石灰水 溴麝香草酚蓝溶液 由蓝变绿再变黄 是否产生酒精 酸性重铬酸钾溶液 橙色→灰绿色 反应物的量、反应时间、pH、温度、酵母菌的活性 探究酵母菌细胞呼吸的方式 27 酵母菌是一种单细胞真菌（真核生物），其在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。 在有氧的条件下才能长期存活 在有氧无氧的条件下都能长期存活 在无氧的条件下才能长期存活 生物异化类型 需氧型 厌氧型 兼性厌氧型 酵母菌 选材：酵母菌 28 细胞呼吸原理的应用 选用透气的消毒“创可贴”：抑制厌氧型细菌的繁殖。 酵母菌有氧呼吸：大量繁殖， 无氧呼吸：产生酒精。 增加氧气供应，促进细胞呼吸，以利于作物的生长。 降低温度、降低氧气含量等措施，来减弱水果、粮食的呼吸作用，减少有机物的消耗。 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。皮肤破损较深或被锈钉扎伤后，病菌就容易大量繁殖。 提倡慢跑等有氧运动，有氧运动能避免肌细胞因供氧不足进行无氧呼吸产生大量乳酸。 29 $$