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

5.3 细胞呼吸的原理和应用 第1课时 细胞呼吸方式和有氧呼吸 第2课时 无氧呼吸及细胞呼吸原理的应用 第3课时 影响细胞呼吸的因素及判断细胞呼吸的方式 1 本节目标 区别呼吸、呼吸运动和呼吸作用，进而理解呼吸作用的实质 01 通过设计和实施应用控制变量法探究酵母菌细胞呼吸的方式，并总结细胞呼吸的类型 02 区别对比实验和对照实验 03 2 问题探讨 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震荡，以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生产葡萄酒时，却要密封发酵。 培养酵母菌 酵母菌发酵 3 问题探讨 讨论： 1.都是培养酵母菌，为什么有的需要通气，有的需要密封？ 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么意义？ 通气可以给酵母菌提供呼吸所需要的氧气，利于酵母菌进行旺盛的分裂。密封为了避免空气进入，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能量。 问题探讨 发面中会有很多的小孔，保鲜膜上有水珠，而且在发面时，早期并没有酒味，而后期会有酒味。 1.发面主要与什么微生物有关？ 2.面团上的小孔是怎么产生的呢？保鲜膜上为什么会有水珠？ 3.为什么早期没有酒味而后期会有酒味呢？ 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。 酵母菌 产生CO2和水 后期无氧条件下产生酒精 01 细胞呼吸的实质 CO2 O2 CO2 O2 CO2 O2 O2 O2 CO2 CO2 肺泡 细胞呼吸 毛细血管 O2 呼吸 呼吸：机体与环境之间O2和CO2交换的过程。 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。 细胞呼吸是否 都需要氧气呢？ 【注意】呼吸≠呼吸作用 问题: 细胞呼吸是否一定需要氧呢？生物在有氧和无氧条件下是否都能进行细胞呼吸呢？请用实例来论证你的猜想。 02 探究酵母菌细胞呼吸的方式 生物类型： 代谢类型： 1.实验材料：酵母菌 单细胞真菌（真核生物） 异养兼性厌氧菌（依赖外来有机物生活； 在有氧和无氧条件下都能生存） 7 02 探究酵母菌细胞呼吸的方式 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? 实验组 组A：有氧呼吸组 组B：无氧呼吸组 （对比实验P92） 如何控制有氧和无氧的条件？ 怎样鉴定有无酒精产生？ 怎样鉴定有无CO2产生？如何比较CO2产生的多少？ 无氧 CO2和酒精 产生 CO2 有氧 产生 02 探究酵母菌细胞呼吸的方式 实验原理： CO2的检测： 1.通入澄清石灰水： 澄清→混浊 2.溴麝香草酚蓝溶液：蓝→绿→黄 酒精的检测： 酒精 + 重铬酸钾 浓硫酸 由橙色变为灰绿色 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。 CO2产生的多少检测： 重铬酸钾在中的应用——测酒驾 具体做法： 让司机呼出的气体直接接触到用浓硫酸处理过的重铬酸钾，如果呼出的气体中含有酒精，橙色的重铬酸钾会变成灰绿色的硫酸铬 01 探究酵母菌细胞呼吸的方式 实验步骤 （2）实验过程及现象 无氧呼吸 酵母菌培养液 酵母菌培养液 质量分数为10%的NaOH溶液 澄清的石灰水 澄清的石灰水 A B 如何在通入空气中去除CO2？ B瓶应封口放置一段时间后再连通澄清石灰水，为何？ 空气 有氧呼吸 NaOH溶液可吸收空气中的CO2。 消耗瓶内的氧气，造成无氧环境。 探究酵母菌细胞呼吸的方式 01 深入探究 问题1 煮沸： 冷却： 除去溶液中的氧气 杀死杂菌 避免高温杀死酵母菌 1.配制培养液时，葡萄糖溶液需煮沸冷却后使用，目的是？ 探究酵母菌细胞呼吸的方式 01 深入探究 问题2 气泵的作用： A瓶（NaOH溶液）的作用： C瓶（澄清石灰水）的作用： 保证O2的充分供应 吸收空气中的CO2， 排除空气中CO2对实验结果的干扰 检测是否有CO2生成及生成多少 可换为溴麝香草酚蓝水溶液 探究酵母菌细胞呼吸的方式 01 深入探究 问题3 D瓶应封口放置一段时间，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，为什么？ 让酵母菌消耗完瓶中原有氧气，创造无氧环境，从而保证通入石灰水中的CO2全部是由无氧呼吸产生的 探究酵母菌细胞呼吸的方式 01 深入探究 问题4 因变量检测时，先检测CO2，再检测酒精，为什么？ 避免无氧组中的酵母菌接触氧气 探究酵母菌细胞呼吸的方式 01 实验结果 条件 澄清石灰水/浑浊程度/出现的时间 溴麝香草酚蓝溶液/出现的时间 重铬酸钾--浓硫酸溶液 有氧 无氧 变混浊／高／快 变混浊／低／慢 出现灰绿色 不变灰绿色 由蓝变绿再变黄/长 由蓝变绿再变黄/短 17 结果结论 细胞呼吸 有氧呼吸:产生大量二氧化碳和水 无氧呼吸:产生酒精和少量二氧化碳 绝大多数生物细胞呼吸的的主要形式都是有氧呼吸 酵母菌单细胞真菌，在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。 01 探究酵母菌细胞呼吸的方式 01 探究酵母菌细胞呼吸的方式 本实验中哪个是对照组，哪个是实验组？ 本实验的两组都是实验组 酵母菌 10%NaOH 澄清石灰水 有氧呼吸装置 酵母菌 澄清石灰水 无氧呼吸装置 科学方法 对比实验（相互对照实验） 　　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。 02 有氧呼吸 1.概念： 2.反应的主要场所： 线粒体 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，生成大量ATP的过程。 02 有氧呼吸 外膜 内膜 嵴 基质 内膜的某些部位向线粒体的内腔折叠形成嵴，嵴使内膜的表面积大大增加。 线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。 02 有氧呼吸 思考：线粒体有哪些适应有氧呼吸的结构？ 02 有氧呼吸 细胞质基质中的一种小分子物质——NAD＋(氧化型辅酶 Ⅰ )，实际上是电子和氢离子的载体，能够与葡萄糖氧化过程中脱下来的氢离子和电子结合，形成NADH(还原型辅酶 Ⅰ )。 资料P93小字 通常将NADH简化为[H]，读作还原氢 NAD+ NADH +H e 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 02 有氧呼吸 02 有氧呼吸 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 丙酮酸彻底分解的 场所 线粒体基质 酶 12H2O + 大量能量 24[H]+6O2 [H]的氧化 场所 线粒体内膜 各阶段特征比较： 02 有氧呼吸 有氧呼吸总反应式： 物质 变化 有机物 （葡萄糖） 无机物 （CO2+H2O） 能量 变化 有机物中 稳定的化学能 ATP中 活跃的化学能 + 散失的 热能 C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量 酶 2870kJ/mol 977.28kJ/mol 1892.72kJ/mol 02 有氧呼吸 1、C原子的运动轨迹 C6H12O6 2C3H4O3 6CO 2 2、H原子的运动轨迹 C6H12O6 4[H] 2C3H4O3+6H2O 20[H] 12H2O 3、O原子的运动轨迹 C6H12O6 2C3H4O3+6H2O 6CO 2 6O2 12H2O 02 有氧呼吸 C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量 酶 问题1: 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。 02 有氧呼吸 有氧呼吸的能量利用特点 1.在细胞内，1mol的葡萄糖彻底氧化分解可以释放出约为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? 转化效率 = 977.28kJ/2870kJ = 34% 产生ATP的mol数 = 977.28kJ/30.54kJ = 32mol 第1阶段：2mol 第2阶段：2mol 第3阶段：28mol 1mol的葡萄糖 2870KJ 少部分储存于ATP中 大部分以热能形式散失 释放能量 977.28KJ 02 有氧呼吸 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？ 有氧呼吸的能量利用特点 区别： (1)有氧呼吸过程温和 (2)有机物中的能量经过一系列化学反应逐步释放 (3)有氧呼吸释放的部分能量储存在ATP中 意义：可使有机物中的能量逐步转移到ATP中，保证能量得到最充分的利用；能量缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定状态 易错提示 ①反应式中的能量不能写成ATP，因为葡萄糖中的能量只有一部分储存在ATP中。 ②反应式前后的H2O不能消去。反应过程中，在第二阶段消耗了水，而第三阶段生成了水。 ③反应式中间不能用等号，要用箭头。 ④反应条件“酶”不能省去。 ⑤不要认为细胞呼吸的底物只有葡萄糖，教材只是以葡萄糖在有氧条件下彻底氧化分解为例来介绍有氧呼吸过程。 （1）哪个阶段产生CO2？ （2）哪个阶段有氧气参与反应？ （3）哪个阶段产生能量最多？ （7）能产生ATP的场所是？ 在有氧呼吸过程中 细胞质基质、线粒体 （5）哪个阶段产生水？ （4）哪个阶段有水参与？ （6）哪个阶段产生[H]最多? 第二阶段 第三阶段 第三阶段 第二阶段 第三阶段 第二阶段 　实战训练　 32 THANKS 33 Lavf58.20.100 Lavf56.40.101 Tencent APD MTS $$