5.3细胞呼吸的原理和应用第3课时课件-2024-2025学年高一上学期生物人教版必修1

Hello！ 影响细胞呼吸的因素和应用 目录！ 影响细胞呼吸的因素 Factors affecting cell respiration 细胞呼吸的应用 Applications of cellular respiration 细胞呼吸方式的判断方法 Methods for determining cellular respiration 习题检测 Exercise check 01 细胞呼吸的应用 Applications of cellular respiration 细胞呼吸原理的应用 为什么被锈钉扎伤或伤口很深时，需要注射破伤风疫苗，且用透气的创可贴或纱布包扎伤口？ 为什么利用酵母菌酿酒要先通入一定量的无菌空气，再密封？ 为什么要给作物及时松土？为什么水稻要定期排水？ 为什么储藏水果粮食要降低温度和氧气含量等措施来延长保质期？ 为什么提倡慢跑？ 问题: 请阅读P95页的6个资料，说说细胞呼吸原理在生活生产中有哪些应用？ 细胞呼吸原理的应用 问题: 为什么被锈钉扎伤或伤口很深时，需要注射破伤风疫苗，且用透气的创可贴或纱布包扎伤口？ 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（遇到这种情况，需要及时到医院治疗）。 细胞呼吸原理的应用 问题: 为什么利用酵母菌酿酒要先通入一定量的无菌空气，再密封？ 酵母菌是兼性厌氧微生物。酵母菌在适宜的通气、温度和pH等条件下，进行有氧呼吸并大量繁殖；在无氧条件下则进行酒精发酵。 细胞呼吸原理的应用 问题: 为什么要给作物及时松土？为什么水稻要定期排水？ 中耕松土的目的：促进根细胞的有氧呼吸，产生更多能量，促进根对无机盐离子的吸收。 稻田定期排水（或种子不能掩埋过深）：避免产生大量的酒精，对细胞有毒害作用，烂根或烂种子。 细胞呼吸原理的应用 问题: 为什么储藏水果粮食要降低温度和氧气含量等措施来延长保质期？ 储藏水果、粮食的仓库，往往要通过降低温度、降低氧气含量等措施，来减弱水果、粮食的呼吸作用，以延长保质期。 细胞呼吸原理的应用 问题: 为什么现在都提倡慢跑等有氧运动？ 有氧运动是指人体细胞充分获得氧的情况下所进行的体育锻炼。人体细胞通过有氧呼吸可以获得较多的能量。相反，百米冲刺等无氧运动，是人体细胞在缺氧条件下进行的高速运动。 1.包扎伤口：选用透气消毒纱布， 抑制厌氧细菌（破伤风杆菌）的呼吸与繁殖。 2.酵母菌酿酒：选通气，后密封。先让酵母菌有氧呼吸， 大量繁殖，再无氧呼吸产生酒精。 3.花盆经常松土：促进根部有氧呼吸，利于吸收无机盐等。 4.有氧运动：提倡慢跑，防止剧烈运动，肌细胞无氧呼吸产生乳酸。 5.稻田定期排水：抑制无氧呼吸产生酒精，防止酒精中毒， 烂根死亡。 6.在人工气候室栽培作物，降低夜温以减少呼吸消耗，有利于物质积累。 7.泡菜和酸奶的制作：利用乳酸菌的无氧呼吸产生乳酸。 知识汇总 习题巩固 1.细胞呼吸的原理在生活和生产中得到了广泛的应用。下列叙述错误的是( ) A.利用麦芽、葡萄、粮食和酵母菌，在控制通气的情况下，可以产生各种酒 B.包扎伤口时，用透气的纱布或创可贴，其目的是促进伤口处人体细胞的有氧呼吸 C.及时为板结的土壤松土透气，有利于根细胞对无机盐的吸收 D.提倡慢跑的原因之一是避免因剧烈运动产生大量的乳酸引起身体不适 B 2．(2024年1月·安徽高考适应性演练)下列有关细胞呼吸及其原理应用的叙述，错误的是( 　 ) A.乳酸发酵会产生使溴麝香草酚蓝溶液变黄的物质 B.酵母菌无氧呼吸会产生使酸性重铬酸钾溶液变为灰绿色的物质 C.黏土掺沙有利于农作物根细胞有氧呼吸，促进根系生长 D.地窖中甘薯的呼吸作用会增加密闭环境内CO2浓度，有利于贮藏 A 习题巩固 二氧化碳会使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，乳酸发酵不会产生二氧化碳，A错误； 酵母菌无氧呼吸会产生酒精，使酸性重铬酸钾溶液变为灰绿色，B正确； 黏土掺沙会增加氧气含量，有利于农作物根细胞有氧呼吸，从而促进根系生长，C正确； 地窖中甘薯的呼吸作用会增加密闭环境内CO2浓度，可以抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗，有利于贮藏，D正确。 12 3.（多选）人的肌肉组织分为快肌纤维和慢肌纤维两种，快肌纤维几乎不含有线粒体，与短跑等剧烈运动有关；慢肌纤维与慢跑等有氧运动有关。下列叙述错误的是（　 　） A.消耗等摩尔葡萄糖，快肌纤维比慢肌纤维产生的ATP多 B.两种肌纤维均可在细胞质基质中产生丙酮酸、[H]和ATP C.短跑时快肌纤维无氧呼吸产生大量乳酸，故产生酸痛感觉 D.慢跑时慢肌纤维产生的ATP，主要来自于有氧呼吸的第二阶段 E.两种肌纤维的呼吸作用起点都可以是葡萄糖 AD 习题巩固 13 影响细胞呼吸的因素 问题: 根据学习过的有关细胞呼吸的知识，谈一谈如何更好的储藏新鲜瓜果和干种子？影响细胞呼吸速率的因素有哪些？ 条 件 6CO2 + 12H2O+能量 C6H12O6+ 6H2O + 6O2 反应物 产物 酶 影响细胞呼吸 因素 内因 遗传因素 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） 外因 环境因素 温度（酶）、O2浓度、 H2O 、CO2浓度等 影响细胞呼吸的因素 02 影响细胞呼吸的因素 Factors affecting cell respiration 影响细胞呼吸的因素 1.温度： 通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸速率。 温度℃ 呼吸速率 1.最适温度 2.超过最适温度 3.低于最适温度 细胞呼吸最强。 呼吸酶活性降低，甚至变性失活，细胞呼吸受抑制。 呼吸酶活性下降，细胞呼吸受抑制。 ① 零上低温下贮存蔬菜、水果。 ② 在大棚蔬菜的栽培过程中，增加昼夜温差，减少有机物的消耗，提高产量。 ③温水和面，发酵快。 应 用 影响细胞呼吸的因素 2.氧气浓度： 直接影响呼吸速率和呼吸性质。对无氧呼吸有抑制作用。 2. 氧气浓度0~b时 有氧呼吸和无氧呼吸同时存在， 有氧呼吸速率增大， 无氧呼吸速率减小。 1. 氧气浓度为0时 只进行无氧呼吸 3. 氧气浓度b~c时 细胞只进行有氧呼吸 4. 氧气浓度为a时 无氧呼吸减弱，有氧呼吸较弱， 细胞呼吸（A)最弱， 储存蔬菜、水果、粮食等， 应控制氧气浓为a(或a附近)。 5. 氧气浓度为b时 无氧呼吸被完全抑制， 细胞只进行有氧呼吸， 细胞呼吸即为有氧呼吸。 无氧呼吸消失点 6.氧气浓度为c时 有氧呼吸速率达到最大， 再增加氧气浓度，呼吸速率不再增加。 限制因素可能是呼吸底物的量或酶的量与酶的活性等。 2.氧气浓度： O 5 10 15 20 25 释放量 CO2 O2浓度% 有氧呼吸速率 1、各点分析： ①Q点： ②P点： ③R点： 无氧呼吸速率 细胞呼吸CO2的总量 Q P 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 2.氧气浓度： O 5 10 15 20 25 释放量 CO2 O2浓度% 有氧呼吸速率 1.各点分析： ④A点： ⑤B点： 无氧呼吸速率 细胞呼吸CO2的总量 Q A P B R 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。 2.氧气浓度： 应 用 ①中耕松土 可增强根的呼吸作用，有利于矿质元素的吸收。 ②低氧储存蔬菜、水果、粮食 为了减少有机物消耗，应控制低氧(a点氧气浓度)环境 影响细胞呼吸的因素 3.二氧化碳浓度： 呼吸速率 CO2（%） CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行。 ① 地窖中CO2浓度高，有利于蔬菜水果的储存。 ②在水果、蔬菜保鲜中， 增加CO2浓度（或充入N2）可抑制细胞呼吸， 减少有机物消耗 应 用 影响细胞呼吸的因素 4.含水量： ①直接影响——水是有氧呼吸的反应物，可直接参与反应。 ②间接影响——许多生化反应需在水中才能进行， 自由水含量升高，细胞呼吸加快。 呼吸速率 细胞含水量 ①粮食贮藏：零上低温，低氧，干燥；干种子萌发前进行浸泡处理 ②果蔬储存：零上低温，低氧，一定湿度 ③土壤板结、长期水淹，出现烂根现象，需要及时排水。 应 用 03 细胞呼吸方式的判断方法 Methods for determining cellular respiration 一、根据反应物和产物来判断 有氧呼吸 C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 6CO2 + 12H2O + 能量 酶 无氧呼吸 C6H12O6 酶 2C3H6O3(乳酸) + 少量能量 C6H12O6 2C2H5OH(酒精) + 2CO2 + 少量能量 酶 1.消耗O2或产物中有H2O 一定存在有氧呼吸 3.无CO2释放 2.产物中有酒精或乳酸 一定存在无氧呼吸 只进行产乳酸的无氧呼吸或死亡 细胞呼吸方式的判断方法 29 二、 O2吸收量与CO2释放量 →只进行以葡萄糖为底物的有氧呼吸 或有氧呼吸+产乳酸的无氧呼吸。 1.不消耗O2，释放CO2 →只进行产酒精的无氧呼吸。 2.不消耗O2，不释放CO2 →只进行产乳酸的无氧呼吸或细胞已死亡。 3.CO2释放量= O2吸收量 4.CO2释放量>O2吸收量 →既进行有氧呼吸又进行产酒精的无氧呼吸。 5.CO2释放量<O2消耗量 →可能存在脂质的氧化分解。 细胞呼吸方式的判断方法 30 三、酒精与CO2释放量 1.酒精产生量=CO2释放量 →只进行产酒精的无氧呼吸。 2.酒精的产生量<CO2释放量 →既有进行有氧呼吸， 又进行产酒精的无氧呼吸。 细胞呼吸方式的判断方法 31 四、依据反应场所来判断 ①若整个呼吸过程均在细胞质基质中进行，则为 ； ②若部分过程在线粒体中进行，则为 。 无氧呼吸 有氧呼吸 ①若只有二氧化碳和水产生，则为 ， ②若有乳酸或酒精产生，则为 。 有氧呼吸 无氧呼吸 1.真核细胞 2.原核细胞 原核细胞没有线粒体，故原核细胞的呼吸作用在细胞质和细胞膜上进行，其呼吸方式的判断应是根据产物判断： 细胞呼吸方式的判断方法 32 1.氧的浓度会影响细胞呼吸。在a、b、c、d条件下,底物是葡萄糖,测得某植物种子萌发时CO2和O2体积变化的相对值如下图。则下列叙述中正确的是(　　) A.a、b、c、d条件下，细胞呼吸 的场所均为细胞质基质和线粒体 B.a条件时，细胞呼吸最终有[H]的积累 C.b、c条件下，细胞呼吸的产物只有二氧化碳和水 D.若底物是等量的脂肪，则在d条件下释放的CO2与吸收的O2的比值可能不为1 D 习题巩固 33 2.种子贮藏中需要控制呼吸作用以减少有机物的消耗。若作物种子呼吸作用所利用的物质是淀粉分解产生的葡萄糖，下列关于种子呼吸作用的叙述，错误的是(　　) A.若产生的CO2与乙醇的分子数相等，则细胞只进行无氧呼吸 B.若细胞只进行有氧呼吸，则吸收O2的分子数与释放CO2的相等 C.若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸，则无O2吸收也无CO2释放 D.若细胞同时进行有氧和无氧呼吸，则吸收O2的分子数比释放CO2的多 D 习题巩固 34 液滴移动法探究细胞的呼吸方式 2.装置2中着色液滴移动的距离代表呼吸作用消耗的氧气和释放的 二氧化碳的体积的差值。 实验原理 1.装置1中加入NaOH溶液的目的是 ，根据着色液滴移动的距离可测出 的体积。 吸收二氧化碳 呼吸作用消耗的氧气 细胞呼吸方式的判断方法 35 若实验组刻度左移5个单位，对照组刻度右移2个单位，则实际呼吸强度为_____个单位。 7 装置一 装置二 结果 红色液滴左移 红色液滴不动 红色液滴不动 红色液滴右移 红色液滴左移 红色液滴右移 红色液滴不动 红色液滴不动 只进行有氧呼吸或有氧+产乳酸的无氧 只进行产酒精的无氧呼吸 既进行有氧呼吸又进行产酒精的无氧 细胞已死亡或只进行产乳酸的无氧呼吸 38 实验误差的校正 1.如果实验材料是绿色植物，整个装置应遮光处理，否则植物的 光合作用会干扰呼吸速率的测定。 2.如果实验材料是种子，为防止微生物呼吸对实验结果的干扰， 应对装置及所测种子进行消毒处理。 3.为防止气压、温度等物理因素引起 误差，应设置对照实验，将所测的 生物材料灭活(如将种子煮熟)，其他 条件均不变。 蒸馏水 5mL 39 1.不同种类的种子中储存的营养物质的种类不同。在科学研究中常通过呼吸熵（RQ＝（释放的CO2的体积/消耗的O2体积）推测生物用于有氧呼吸的能源物质。下图是测定发芽种子呼吸熵的两个装置，25 ℃下经20 min后装置一、二着色液滴分别向左移动x和y(mm)， 请回答： 发芽种子 发芽种子 (1)装置1中加入NaOH溶液的目的是 。 吸收二氧化碳 习题巩固 40 发芽种子 发芽种子 (2)x代表 ， y代表的 。 细胞呼吸消耗氧气的体积 消耗氧气和释放二氧化碳的体积之差 (3)若测得x＝200 mm，y＝30 mm，则该发芽种子的呼吸熵是 。 0.85 (4)若要测定已长出一片真叶幼苗的RQ，则应将该装置放于 条件下进行，原因是 ，干扰呼吸作用产生的气体量的变化。 遮光 避免幼苗进行光合作用 习题巩固 41 发芽种子 发芽种子 (5)为使测得的x和y值更精确，还应再设置另一对照装置。对照装置的容器 和小瓶中应分别放入 。 设对照装置的目的是 。 死的发芽种子和蒸馏水 用于校正装置1和装置2内因物理因素引起的气体体积变化 习题巩固 42 发芽种子 发芽种子 (6)按上述两装置正确操作，某同学 发现开始的一段时间内装置1中的 着色液滴向左移动，而装置2中 的着色液滴位置却不发生改变， 则可推定该种子发芽过程所消耗的能源物质主要是 ，理由是： 葡萄糖 若发现装置1和装置2中的着色液滴均向左移动，则该种子发芽过程中所消耗的能源物质主要是 ，理由是： 以葡萄糖为能源物质进行有氧呼吸时，吸收的氧气量等于释放的二氧化碳量。 脂肪 脂肪富含氢，在被氧化分解时吸收的氧气量大于释放的二氧化碳量。 习题巩固 43 种子萌发时细胞吸水和呼吸速率变化曲线解读 1.在种子吸水的第Ⅰ阶段，吸水较快（以吸胀作用吸水），增加自由水含量使呼吸速率 上升。 2.在种子吸水的第Ⅱ阶段，呼吸作用产生的 CO2量要比O2的消耗量大得多，说明此期间主要进行无氧呼吸。 3.在胚根长出后，由于胚根突破种皮， 增加了O2的吸收量，种子以有氧呼吸为主， 同时胚根主要为渗透吸水。 4.从O2的吸收量可大于CO2的释放量看出，有脂肪参与呼吸作用。 04 习题检测 Exercise check (1)细胞呼吸可以把蛋白质、糖类和脂质的代谢联系起来(　　) (2)无氧呼吸过程中没有氧气参与，所以有[H]的积累(　　) (3)水稻根、苹果果实、马铃薯块茎等植物器官的细胞无氧呼吸的产物都是酒精和二氧化碳(　　) (4)人体产生二氧化碳的细胞呼吸方式一定是有氧呼吸(　　) 1.判断下列是否正确 习题检测 (5)和有氧呼吸相比，无氧呼吸的两个阶段释放的能量较少(　　) (6)用透气的消毒纱布包扎伤口，目的是保证伤口处细胞的有氧呼吸(　　) (7)无氧和零下低温的环境有利于水果保鲜(　　) (8)及时排涝，能防止水稻根细胞受酒精毒害(　　) 1.判断下列是否正确 习题检测 习题检测 (9)创可贴要透气是为了促进伤口部位细胞的有氧呼吸。 ( ) (10)酿酒过程要一直密封,以保证酵母菌能进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳。( ) (11)对花盆里的土壤经常进行松土透气。 ( ) (12)粮食储藏需要的条件是(零上)低温、低氧和干燥。蔬菜、水果储藏的条件是 (零上)低温、低氧和适宜的湿度。 ( ) (13)剧烈运动会出现肌肉酸痛,是肌肉细胞进行无氧呼吸产生乳酸所致( ) × × √ √ √ BYEBYE！ THANKS $$