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

如何使葡萄变成酒？ 馒头如何变得的蓬松柔软？ 酵母菌 利用酵母菌的呼吸作用 5.3 细胞呼吸的原理和利用 一、细胞呼吸与呼吸 O2 呼吸器官 血液循环 细胞 O2 + 糖 类 + 水 能 量 + CO2 CO2 肺通气 （呼吸的现象） 气体运输 细胞呼吸 （呼吸的本质） 细胞呼吸是指细胞内有机物分解释放能量的过程，也可以称为呼吸作用。 呼吸是指生物体或细胞吸入氧气和呼出二氧化碳的过程。 二、细胞呼吸的方式 细胞呼吸是否都需要氧？生物在有氧和无氧条件下是否都能进行细胞呼吸呢？ 探究酵母菌细胞呼吸的方式 探究·实践 酵母菌细胞呼吸的方式 1、实验原理 酵母菌 设计和进行对比实验，分析有氧和无氧条件下酵母菌细胞呼吸的情况。 生物类群：真核生物（真菌） 代谢类型：异养兼性厌氧型。即可进行有氧 呼吸，也可进行无氧呼吸 提出问题 做出假设 设计实验 分析结果得出结论 实施实验 表达与交流 酵母菌在氧和无氧条件下是否都能进行细胞呼吸呢？产物分别是什么？ 假设酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸产生二氧化碳和酒精。 2、实验步骤 3、设计实验： 自主阅读教材，并思考下列问题 ①实验中自变量、因变量以及无关变量分别是什么？ ②怎样控制自变量的条件？ ④怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活？ ③如何检测因变量？会有什么样的实验现象产生？ ⑤实验过程中需要注意哪些事项？ 如何设置实验？ 组A：有氧条件 组B：无氧条件 对比实验 自变量: 因变量: 无关变量: 细胞呼吸的产物 有无氧气 酒精、CO2 如酵母菌培养液的浓度和体积、温度、pH、其他微生物影响等。 （相同且适宜） 实验组 ①实验中自变量、因变量以及无关变量分别是什么？ 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，这样的实验叫做对比实验，也叫做相互对照实验。 ②怎样控制自变量（有氧与无氧）的条件？ 用锥形瓶培养酵母菌，向锥形瓶中通或不通空气来控制有氧或无氧条件。 有氧条件 无氧条件 密封或石蜡油 检测物质 检测试剂 实验现象 CO2 酒精 变混浊（根据石灰水的混浊程度可比较CO2的多少） 由蓝变绿再变黄(根据溴麝香草酚蓝溶液变成黄色时间长短可比较CO2的多少) 由橙色变成灰绿色 ③如何检测因变量？会有什么样的实验现象产生？ 澄清石灰水 溴麝香草酚蓝溶液 重铬酸钾溶液（酸性） 澄清石灰水 澄清石灰水 为酵母菌提供葡萄糖培养液。 酵母菌培养液 酵母菌培养液 ④怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活？ ⑤实验过程中需要注意哪些事项？ 1.有氧呼吸装置中，气体先通过质量分数为10%的NaOH溶液。 目的：去除空气中CO2，保证澄清石灰水变浑浊是酵母菌有氧条件产生CO2所致。 2.无氧呼吸装置中，应封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶。 目的：消耗掉B瓶中的氧气，确保通过澄清石灰水的CO2是无氧呼吸产生的。 3.A、B培养瓶中加入煮沸后冷却的葡萄糖溶液。 目的：除去溶液中的氧气，避免对自变量的影响。 杀死葡萄糖溶液中可能存在的杂菌，避免对实验结果的干扰。 4、进行实验： 有氧呼吸装置 无氧呼吸装置 步骤： 1、配制等量酵母菌培养液，置于A、B锥形瓶 2、组装有氧呼吸和无氧呼吸装置，于25-35℃培养8-10小时。 3、检测CO2的产生 4、检测酒精的产生 酵母菌细胞中酶活性最高 Ａ Ｂ 取两只试管，各取2mL酵母菌培养液的滤液，再分别加入等量的硫酸处理过的重铬酸钾溶液并轻轻振荡。 Ａ Ｂ 两只试管各加入等量的硫酸处理过的重铬酸钾 无酒精 有酒精 观察现象 浑浊程度高 浑浊程度低 ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... 实验现象： 2、在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量CO2和水， 在无氧条件下酵母菌通过细胞呼吸产生酒精和少量CO2。 1、酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。 结论： 观察项目 有氧装置 无氧装置 澄清石灰水 溴麝香草酚蓝水溶液 重铬酸钾检验情况 （酸性条件） 浑浊程度高 浑浊程度低 颜色变化时间短 颜色变化时间长 无颜色变化 橙色→灰绿色 5、分析结果，得出结论： 拓展延伸 1.哪两个试管形成对比实验？ 2.如何创造有氧和无氧条件？ 3.6号试管有什么作用？ 1（有氧）和2（无氧）形成对比实验 有氧：FeCl3催化H2O2分解产生氧气； 无氧：用石蜡油隔绝空气。 与4号、5号结果进行对照，以便比较4、5号试管中有CO2通入时发生的颜色变化。 汽车司机酒驾检测 与社会的联系 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。 原理：用硫酸处理的三氧化铬硅胶进行检测 课堂检测 1.判一判 （1）配置酵母菌培养液时，葡萄糖煮沸后，即可加入新鲜食用酵母（ ） （2）如果产生的气体使澄清石灰水变浑浊，则酵母菌进行有氧呼吸（ ） （3）橙色的重铬酸钾溶液在碱性条件下遇酒精变灰绿色（ ） 2、对课本实验改进后（如下图），增加一组澄清的石灰水溶液有什么作用？ 酵母菌液 澄清石灰水溶液 气泵 NaOH溶液 澄清石灰水溶液 排除空气中的二氧化碳对实验的干扰作用 × × × 三、有氧呼吸与无氧呼吸 自主学习 （一）有氧呼吸 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，生成大量ATP的过程。 1.概念： 2.主要场所： 3.有氧呼吸的化学反应式 线粒体 C6H12O6 + 6H2O + 6O2 酶 6CO2 + 12H2O + 能量 对于大多数生物而言，有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式 （真核细胞） 外膜 内膜 线粒体基质 嵴 为什么说线粒体是有氧呼吸的主要场所？ 探究有氧呼吸的过程 合作探究 有氧呼吸的过程 C6H12O6 + 6H2O + 6O2 酶 6CO2 + 12H2O + 能量 1.实验原理： 荧光素+能量+O2 氧化荧光素（发出荧光） 荧光素酶 2.实验过程： 实验1：将酵母菌破碎后进行离心处理，获得细胞各部分，取3支试管向其中分别加入葡萄糖、荧光素、荧光素酶等物质，一段时间以后检测试管物质的变化情况。 实验1： 线粒体 1 细胞质基质 2 细胞质基质和线粒体 3 等量的葡萄糖、荧光素、荧光素酶 葡萄糖含量：不变 荧光：无 葡萄糖含量：减少，出现丙酮酸 荧光：微弱 葡萄糖含量：减少，出现CO2 荧光：较强 填 由1、2号试管对照说明： 1.葡萄糖不能在 被分解，应先在 被分解。 2.葡萄糖先被分解为 ，并释放 能量。 线粒体 细胞质基质 丙酮酸 少量 有氧呼吸第一阶段 产所： 化学反应式： 细胞质基质 C6H12O6 酶 + 4[H] +少量能量 2C3H4O3 热能散失 少量ATP 填 由2、3号试管对照说明： 丙酮酸在 被分解为 ，并释放 能量。 线粒体 CO2 大量 线粒体膜 1 线粒体基质 2 线粒体基质和线粒体膜 3 实验2： 将线粒体用超声波破碎，分离线粒体膜和线粒体基质，取3支试管向其中分别加入各种物质，一段时间以后检测试管物质的变化情况。 外膜 内膜 线粒体基质 嵴 等量的丙酮酸、荧光素、荧光素酶 丙酮酸含量：不变 荧光：无 丙酮酸含量：减少，产生CO2 荧光：微弱 丙酮酸含量：减少，产生CO2 荧光：较强 由1、2号试管对照说明： 丙酮酸在线粒体基质被分解为CO2，并释放少量能量。 有氧呼吸第二阶段 产所： 化学反应式： 线粒体基质 热能散失 少量ATP + 6H2O 酶 2C3H4O3 6CO2 + 20[H] + 少量能量 由2、3号试管对照说明： 线粒体基质 2 线粒体基质和线粒体膜 3 丙酮酸含量：减少，产生CO2 荧光：微弱 丙酮酸含量：减少，产生CO2 荧光：较强 丙酮酸的分解产物继续在线粒体膜反应，并释放大量能量。 有氧呼吸第三阶段 产所： 化学反应式： 线粒体内膜 线粒体内膜 酶 12H2O +大量能量 24[H] + 6O2 热能散失 大量ATP 1.根据图解和教材写出各阶段分反应式及场所。 2.O2在哪个阶段参与反应？ H2O和CO2分别在哪个阶段生成？ 3.产生能量的阶段是？产生大量能量的阶段是？ 4.葡萄糖彻底分解是在哪一阶段？ 思考： 第三阶段；第三阶段和第二阶段； 均能；第三阶段 第二阶段彻底分解 第一阶段 细胞质基质 第二阶段 线粒体基质 线粒体内膜 C6H12O6 酶 + 4[H] +少量能量 2C3H4O3 第三阶段 + 6H2O 酶 2C3H4O3 6CO2 + 20[H] + 少量能量 酶 12H2O +大量能量 24[H] + 6O2 总反应式 C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 6CO2 + 12H2O + 能量 酶 4.有氧呼吸过程 热能散失 少量ATP 热能散失 少量ATP 热能散失 大量ATP 还原型辅酶Ⅰ（NADH） 28 C6H12O6+6O2 + 6H2O 6CO2+ 12H2O +能量 酶 1mol的葡萄糖彻底氧化分解释放的总能量2870KJ，其中977.28kJ的能量转化成ATP并储存在ATP中（ ），大多数能量以热能形式散失掉了。 有机物中稳定的化学能 热能 ATP中活跃的化学能 合32mol 与有机物在体外燃烧相比，有氧呼吸的特点： 过程温和、逐步释放能量，一部分能量储存在ATP中。 29 （1）葡萄糖不是有氧呼吸唯一能利用的物质（ ） （2）没有线粒体的细胞也可以能进行有氧呼吸（ ） （3）有氧呼吸的实质是葡萄糖在线粒体中彻底氧化分解，并释放大量能量的过程（ ） 课堂检测 1.判一判 √ √ × 2.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、丙三支试管中，并向这3支试管内同时加入等量、等浓度的葡萄糖溶液。在有氧的条件下，最终能够产生CO2和H2O的试管（ ） A.甲 B.丙 C.甲和乙 D.乙和丙 B $$