5.3细胞呼吸的原理和应用第1课时课件-2024-2025学年高一上学期生物人教版必修1

1.ATP的中文名称?结构简式？ 2.结构简式中每个字母符号的含义？ 3.ATP和ADP相互转化是时刻不停发生并处于动态平衡中，在所有细胞内都一样 4.ATP合成中的能量来源和去路？ 5.ATP水解中的能量来源和去路？ 6.放能反应与吸能反应？   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 2 细胞呼吸的原理和应用 第五章 第 3 节 本节聚焦 细胞呼吸过程中能量是怎样转化的？ 有氧呼吸与无氧呼吸各有什么特点？ 细胞呼吸原理在生产和生活中有哪些应用？ （第1课时） 酵母菌细胞富含蛋白质，可以用作饲料添加剂。在培养酵母菌用作饲料添加剂时，要给培养装置通气或进行振荡，以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生产葡萄酒时，却需要密封发酵。 1．都是培养酵母菌，为什么有的需要通气，有的却需要密封？ 2．为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？ 3．在密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精对它自身有什意义？ 通气可以给酵母菌提供呼吸需要的氧气，利于酵母菌进行旺盛的细胞分裂;密封则是避免空气进入，便于酵母菌在无氧条件下分解有机物产生酒精。 在有氧条件下，酵母菌分解营养物质释放的能量多，这些能量可以为酵母菌细胞进行物质代谢和细胞分裂提供充足的动力。 密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精的同时，能为自己的生命活动提供少量能量。 4 第三节 酵母菌的电镜照片 酵母菌是一类单细胞真菌，它与人类的生活息息相关。做馒头、面包，酿酒等，都是利用酵母菌的呼吸作用。 酵母菌 呼吸作用的实质是细胞内的有机物氧化分解，并释放能量，因此又叫细胞呼吸。 酵母菌在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌，因此便于用来研究细胞呼吸的不同方式。 酵母菌的电镜照片 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。 6 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）： ③CO2传感器 根据石灰水的混浊程度或溴麝香草酚蓝溶液变成黄色的时间长短 和酸性重铬酸钾溶液变灰绿色的时间长短来判断的CO2和酒精多少。 7 实验过程： 有氧装置 无氧装置 将培养液煮沸冷却的目的：去除培养液中的O2，杀死培养液中的杂菌；冷却原因：防止温度过高将酵母菌杀死。 通过含NaOH溶液的目的：去除空气中的CO2，保证澄清石灰水变浑浊是酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。 B瓶封口放置一段时间的目的：消耗掉酵母菌培养液中的氧气，确保通过澄清石灰水的CO2是无氧呼吸产生的。 8 观察项目 有氧装置 无氧装置 澄清石灰水变浑浊程度 溴麝香草酚蓝溶液颜色变化时间 酸性重铬酸钾检验情况 实验结果与分析 浑浊程度高/快 浑浊程度低/慢 颜色变化时间快 蓝→绿→黄 颜色变化时间慢 蓝→绿→黄 无颜色变化 橙色→灰绿色(酸性) 实验 结论 酵母菌在有氧和无氧条件下都进行细胞呼吸。 在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量CO2 在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精和少量CO2 对比实验（相互对照实验） likezhisheng 探究酵母菌细胞呼吸的方式 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 一 细胞呼吸的方式 与社会的联系 结合本节课的内容，分析一下交警查酒驾所使用的酒精检测仪的作用机理。 让司机呼出的气体直接接触到用硫酸处理过的重铬酸钾，如果呼出的气体中含有酒精，重铬酸钾会变成灰绿色的硫酸铬． 饮酒驾车是指车辆驾驶人员血液中的酒精含量大于或者等于20mg/100ml，小于80mg/100ml的驾驶行为。 醉酒驾车是指车辆驾驶人员血液中的酒精含量大于或者等于80mg/100ml的驾驶行为。 二 有氧呼吸 1.有氧呼吸的主要场所？主要场所适于进行有氧呼吸的特点有哪些？ 外膜 内膜 DNA/ RNA 核糖体 嵴 基质 线粒体增大膜面积的方式： 。 线粒体增大膜面积的意义： 。 有氧呼吸的酶分布在： 。 线粒体的功能： 。 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 进行有氧呼吸的主要场所 ①线粒体内膜向内折叠形成嵴,大大增加了线粒体的内膜表面积 ②线粒体内膜和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。 任务一 阅读教材92页第二段，小组合作讨论以下问题？ （1）主要场所： （2）线粒体适应于有氧呼吸的主要特点： 线粒体 葡萄糖不变 无荧光 葡萄糖减少 丙酮酸生成 微弱荧光 葡萄糖减少CO2 生成 大量荧光 线粒体 细胞质基质 细胞质基质 线粒体 等量的葡萄糖、氧气、荧光素和荧光素酶 1 2 3 实验一：破碎细胞，得到不同组分 （一）有氧呼的过程探究（第一阶段） （1）对比1号、2号试管，分析葡萄萄分解的场所在哪里？产物有什么？对比2号、3号试管，如何解释3号试管中没有丙酮酸？ 小组讨论，得出推论： 推论1：葡萄糖不能在线粒体中分解 推论2：葡萄糖在细胞质基质中分解，生成丙酮酸和少量的能量 推论3：丙酮酸在线粒体中分解生成CO2和大量能量 ATP 酶 氧化荧光素发出荧光 激活 荧光素 荧光素 O2 尝试写出：发生在细胞质基质中的化学反应式 第一阶段： C6H12O6 → 2C3H4O3＋4[H]＋少量能量 酶 推论2：葡萄糖在细胞质基质中分解，生成丙酮酸和少量的能量 信息1：细胞质基质中，葡萄糖在酶的催化下还能生成[H]，即氧化型辅酶Ⅰ(NAD+)转化为还原型辅酶Ⅰ（NADH)，还原型辅酶Ⅰ（NADH）可以用一种十分简化的方式表示:[H]。 C6H12O6 C3H4O3 思考讨论：丙酮酸在线粒体中分解生成CO2和大量能量。这一过程到底在线粒体膜上还是线粒体基质中进行的？ 2? 1 4 丙酮酸不变 无荧光 5 丙酮酸减少CO2 生成 微弱荧光 6 丙酮酸减少CO2 生成 大量荧光 线粒体膜 线粒体基质 线粒体基质 线粒体膜 等量的丙酮酸、氧气、荧光素和荧光素酶 （一）有氧呼吸的过程探究（第二阶段） 实验二：破碎线粒体，得到不同组分 （2）对比4号、5号试管，分析丙酮酸分解的场所在哪里？产物有什么？对比5号、6号试管，如何解释6号试管中形成大量荧光？ 推论4：丙酮酸不能在线粒体膜上分解。 推论5：丙酮酸在线粒体基质中分解，生成CO2 和少量的能量。 推论6：丙酮酸被分解后，在线粒体膜上发生反应合成大量能量。 小组讨论，得出推论： 尝试写出：发生在线粒体基质中的化学反应式 第二阶段： 信息2：利维和施利曼发现在线粒体基质中，某种酶可催化丙酮酸生成[H]，而这个过程需要H2O的参与，另外克雷布斯发现丙酮酸脱[H]的过程没有O2参与。 推论5：丙酮酸在线粒体基质中分解，生成CO2 和少量的能量 2C3H4O3＋6H2O → 6CO2＋20[H]＋少量能量 酶 C3H4O3 6? 2 推论6：丙酮酸被分解后，在线粒体膜上发生反应合成大量能量 （1）氧气参与反应发生在哪个部位？ （2）内膜上的[H]来自哪里？ 尝试写出：发生在线粒体内膜上的化学反应式 第三阶段： 24 [H]＋6O2→ 12H2O ＋大量能量 酶 线粒体内膜 细胞质基质和线粒体基质 信息3：1912年至1913年，瓦勃从豚鼠肝细胞匀浆中粗提取了线粒体，发现它能消耗O2 信息4：超声波震碎线粒体之后，内膜自然卷成了颗粒朝外的小囊泡，这些小囊泡有氧化[H]的功能，而外膜未发现此功能。 （一）有氧呼吸的过程探究（第三阶段） C6H12O6 → 2C3H4O3＋4[H]＋少量能量 酶 24 [H]＋6O2→ 12H2O ＋大量能量 酶 2C3H4O3＋6H2O → 6CO2＋20[H]＋少量能量 酶 第二阶段： 第一阶段 ： 第三阶段： 总反应： C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量 酶 （一）有氧呼吸的过程探究（总反应） 细胞质基质 线粒体基质 线粒体内膜 葡萄糖 丙酮酸 [H] CO2 能量 H2O O2 酶 酶 酶 ① ② ⑥ ⑦ ③ ⑤ H2O ④ 线粒体基质 线粒体内膜 少量 少量 大量 根据所学知识，继续构建有氧呼吸的概念模型： 细胞质基质 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 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） 21 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。 22 任务一 小组合作用箭头标出有氧呼吸中H O的元素走向，并回答以下问题 C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量 酶 ②H原子的运动轨迹： ①C原子的运动轨迹： ③O原子的运动轨迹： C6H12O6 2C3H4O3 6CO 2 C6H12O6 4[H] 2C3H4O3+ 6H2O 20[H] 12H2O C6H12O6 2C3H4O3+ 6H2O 6CO 2 化学式前后的水分子能否抵消？如若不能，请说明理由？ 不能，①反应物的水是在线粒体基质中参与反应的，而产物中的水在线粒体内膜中产生； ②反应物中水在有氧呼吸第二阶段被消耗，而产物水在有氧呼吸第三阶段产生。 任务二 结合有氧呼吸知识，小组合作讨论以下问题 问题 没有线粒体中一定不能进行有氧呼吸吗？ 不一定 真核细胞： 不能，只能进行无氧呼吸，如：哺乳动物成熟红细胞、蛔虫 原核细胞： 能，含与有氧呼吸有关的酶 如：好氧细菌利用细胞质和细胞膜完成有氧呼吸。 真核细胞有氧呼吸在细胞质基质和线粒体中进行。 原核细胞有氧呼吸在细胞质和细胞膜中进行。 1、有氧呼吸三个阶段都合成ATP，因为第三阶段释放能量多，合成的ATP也多，第一阶段合成ATP不需要O2参与，第二阶段合成ATP不需要O2直接参与。 归纳.总结 2、线粒体是有氧呼吸的主要场所。细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜都含有大量与有氧呼吸有关的酶。 3、线粒体吸收丙酮酸，而不会吸收葡萄糖（分解葡萄糖的酶存在于细胞质基质中） 4、线粒体不是有氧呼吸的必要条件，需氧型原核生物也可进行有氧呼吸，其场所在细胞质基质和细胞膜上。 5、进行无氧呼吸的真核生物（如蛔虫），细胞中无线粒体。哺乳动物成熟红细胞无线粒体，只能无氧呼吸提供能量。 6、若有氧呼吸的底物是葡萄糖，则消耗O2量等于产生CO2的量；当脂肪作为底物时，因为C、H比例较高，单位质量的耗氧量多，吸收的O2量大于产生CO2的量，与糖类相比，放能多、耗氧多、产水多。 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$