5.3 细胞呼吸的原理和应用-2024-2025学年高一生物优质课件（人教版2019必修1）

第3节 细胞呼吸的原理和应用 1 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。 讨论 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？ 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。 发酵生产葡萄酒的车间 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。 讨论 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么意义？ 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。 发酵生产葡萄酒的车间 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。 呼吸作用的实质是细胞内的有机物氧化分解，并释放能量，因此也叫细胞呼吸（cell respiration）。 细胞呼吸 一、细胞呼吸的方式 1、探究酵母菌细胞呼吸的方式 2、对比实验 1、探究酵母菌细胞呼吸的方式 （1）同化作用类型和异化作用类型 （2）实验装置和步骤 （3）CO2和酒精的检测 （4）结论 （1）同化作用类型和异化作用类型 （2）实验装置和步骤 该装置探究有氧条件下的酵母菌呼吸方式。 NaOH溶液的作用是去除空气中的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。 （2）实验装置和步骤 该装置探究无氧条件下的酵母菌呼吸方式。 B瓶应封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，以消耗完B瓶中的O2，确保通过澄清石灰水的CO2是无氧呼吸产生的。 （3）CO2和酒精的检测 CO2的检测 CO2可使澄清的石灰水变浑浊，也可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄。 根据石灰水浑浊程度或溴麝香草酚蓝溶液变成黄色的时间长短，可以检测酵母菌培养液中CO2的产生情况。 （3）CO2和酒精的检测 酒精的检测 橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与酒精发生化学反应，变成灰绿色。 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。 探究酵母菌细胞呼吸的方式 （4）结论 酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸。 有氧条件下产生大量CO2和水； 无氧条件下产生酒精和少量CO2。 科学家根据大量的实验结果得出结论：细胞呼吸可分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。 2、对比实验 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。 对照实验不仅包括对照组和实验组的对照，还包括多个实验组之间的对比(即通常说的相互对照实验)。所以，对比实验一定是对照实验，因为它符合单一变量原则，但是，对照实验不一定是对比实验，因为它还可能是空白对照组与单个实验组之间的对照。 二、有氧呼吸 1、线粒体的结构 2、有氧呼吸的总反应式 3、有氧呼吸的过程 4、有氧呼吸过程中元素的去向 5、思考讨论 1、线粒体的结构 对于绝大多数生物来说，有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式，这一过程必须有氧气的参与。有氧呼吸的主要场所是线粒体。 线粒体有两层膜，内膜向内折叠形成嵴，嵴使得内膜的表面积大大增加。 线粒体内膜和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。 外膜 内膜 嵴 酶 基质 2、有氧呼吸的总反应式 有氧呼吸最常利用的物质是葡萄糖，其化学反应式可以简写成： C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量 酶 3、有氧呼吸的过程 第一阶段（细胞质基质） 第二阶段（线粒体基质） 第三阶段（线粒体内膜） 2C3H4O3 + 4[H] + 少量能量 C6H12O6 酶 2C3H4O3 + 6H2O 20[H] + 6CO2 + 少量能量 酶 24[H] + 6O2 12H2O + 大量能量 酶 [H]是指氧化型辅酶Ⅰ（NAD+）转化为还原型辅酶Ⅰ（NADH）。 在呼吸作用过程中，能量都有两个去路，大部分以热能的形式散失，少部分储存在ATP中，其中第一阶段 1 mol 葡萄糖生成 2 mol ATP，第二三阶段生成 30 mol ATP。 3、有氧呼吸的过程 3、有氧呼吸的过程 3、有氧呼吸的过程 概括的说，有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，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，产生大量ATP 的过程。 同有机物在生物体外的燃烧相比，有氧呼吸具有不同的特点：有氧呼吸是在温和的条件下进行的；有机物中的能量是经过一系列的化学反应逐步释放的；这些能量有相当一部分储存在ATP中。 4、有氧呼吸过程中元素的去向 C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量 酶 有氧呼吸的能量利用特点 1、在细胞内，1mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放出2870kJ的能量，可使977.28kJ左右的能量储存在ATP中，其余的能量则以热能的形式散失掉了。请你计算一下，有氧呼吸的能量转化效率大约是多少，这些能量大约能使多少ADP转化为ATP? 有氧呼吸的能量转化效率大约为34%。结合上一节所学内容，1mol ATP分子的高能键含有30.54kJ的能量，因此，1mol葡萄糖能够使32 mol ADP分子转化为ATP分子。 2、与燃烧迅速释放能量相比，有氧呼吸是逐级释放能量的，这对于生物体来说具有什么意义? 燃烧是一种迅速释放能量的过程，而有氧呼吸过程则是逐步缓慢释放能量，这种方式保证有机物中的能量得到最充分的利用，主要表现在两个方面：可以使有机物中的能量逐步地转移到ATP中；能量缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定状态。 三、无氧呼吸 1、进行无氧呼吸的生物 2、无氧呼吸的过程 3、呼吸作用的生理功能 1、进行无氧呼吸的生物 大多数植物（如水稻根、苹果果实）、酵母菌等，进行产生酒精和二氧化碳的无氧呼吸。 高等动物（如肌细胞）、乳酸菌、高等植物的某些器官（马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等）进行产生乳酸的无氧呼吸。 一般来说，无氧呼吸最常利用的物质也是葡萄糖。 2、无氧呼吸的过程 无氧呼吸的全过程可以概括的分为两个阶段，这两个阶段需要不同酶的催化，但是都在细胞质基质中进行。 第一阶段（与有氧呼吸第一阶段相同） 2C3H4O3 + 4[H] + 少量能量 C6H12O6 酶 2、无氧呼吸的过程 第二阶段（细胞质基质） 酶 2C3H4O3 + 4[H] 2C3H6O3 （乳酸） 酶 2C3H4O3 + 4[H] 2C2H5OH （酒精） + CO2 或 无氧呼吸只在第一阶段产生能量，第二阶段不产生能量。 2、无氧呼吸的过程 C6H12O6 酶 2C2H5OH（酒精）+ 2CO2 + 少量能量 C6H12O6 酶 2C3H6O3（乳酸）+ 少量能量 无有氧呼吸的总反应式 2、无氧呼吸的过程 细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物不完全分解，释放少量能量，生成少量ATP的过程，就是无氧呼吸。 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。 相关信息 1 mol葡萄糖在分解成乳酸以后，只释放出196.5 kJ的能量，其中只有61.08 kJ的能量储存在ATP中，近69%的能量都以热能的形式散失了。 人体肌细胞无氧呼吸产生的乳酸，能在肝脏中再次转化为葡萄糖。 有氧呼吸与无氧呼吸的比较 呼吸方式 有氧呼吸 无氧呼吸 不同点 场所 条件 分解程度 产物 能量 ATP 生成阶段 相同点 线粒体（主）和细胞质基质 细胞质基质 氧气、多种酶 无氧气参与，需要多种酶 CO2 ＋ H2O 乳酸或酒精 ＋ CO2 释放大量能量 释放少量能量，大部分储存在乳酸或酒精中 彻底氧化分解 不彻底氧化分解 第一、第二、第三阶段 第一阶段 第一阶段完全相同， 反应实质相同，都能氧化分解有机物，释放能量 3、呼吸作用的生理功能 细胞呼吸除了能为生物体提供能量，还是生物体代谢的枢纽。 例如，在细胞呼吸过程中产生的中间产物，可转化为甘油、氨基酸等非糖物质；非糖物质代谢形成的某些产物与细胞呼吸中间产物相同，这些物质可以进一步形成葡萄糖。 蛋白质、糖类和脂质的代谢，都可以通过细胞呼吸过程联系起来。 四、细胞呼吸原理的应用 细胞呼吸的原理在生活和生产中得到了广泛的应用。 生活中，馒头、面包、泡菜等许多传统食品的制作，现代发酵工业生产青霉素、味精等产品，都建立在对微生物细胞呼吸原理利用的基础上。 在农业生产上，人们采取的很多措施也与调节呼吸作用的强度有关。 五、影响细胞呼吸的环境因素 1、温度 温度 呼吸速率 2、O2浓度 B A C 1.0 0.5 5 O2（%） 10 15 20 O CO2释放量 CO2释放量 无氧呼吸 有氧呼吸 D 3、CO2浓度 呼吸速率 CO2浓度 4、水分 呼吸速率 含水量 实验：判断细胞的呼吸方式 装置一 装置二 实验现象 结　论 装置一液滴 装置二液滴 不动 不动 不动 不动 右移 左移 左移 右移 只进行产乳酸的无氧呼吸或已死亡 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 只进行有氧或进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸 运用证据和逻辑评价论点 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。 以下哪些证据支持这一论点，哪些不支持这一论点? 1. 线粒体内存在与细菌DNA相似的环状DNA。 2. 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。 3. 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。 4. 线粒体能像细菌一样进行分裂增殖。 1、3、4支持；2不支持。 帮范儿 再会 43 桃源仙居 骆集益 在水一方, track 30, disc 1 107418.18 XXX - 163 key(Don't modify):L64FU3W4YxX3ZFTmbZ+8/QfUoMJ6Rg4VDnu6/rhNalqp/2ALjZYEiRtG1rVSt06NAPVBisr10xPT+wf135pXvWXXBoG4e6lMYzjYZHyvgfv1wKX8JP3mTqafVFtoLCIgFXyh6Qf3JTO7OWhE0xfTuXgpovVsDV7aLQ4y+WhcFj2nSnJPSCcWmau1lq0zvcQYK8FAVTsxRuLzhLz+xSLtDA9f1HylF9UtQJQEWhRokooFFvNwQy2UHy9AFzKTVV0mTIEI9LXpQeDuNxcSpSRVF7rC0sditLThl33SZCZKsiU3IL4R2D//IJ4RD0X1dPc5NbURWk2yKWVR7/NINRcgZaFNgfQ2GbBU0XkSO3HrdBGsIMygOqy3xb4bojcTSknzi9MajM4ldupyQJhWWk8dZEDiWacaflsrzS69LgnRlHXQ+HG+Pu6w42XfA631hz4Bp4dnJzeHMbiVVVqmheX9TZy99WAipW2e4kThczg25R0= Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$