5.3细胞呼吸的原理与应用课件-2024-2025学年高一上学期生物人教版（2019）必修1

第5章　细胞的能量供应和利用 第3节　细胞呼吸的原理和应用 1.生物体生命活动的主要能源物质是什么？ 2.生物体新陈代谢所需能量的直接来源是什么？ 葡萄糖 ATP 3.葡萄糖是如何转化为直接能源ATP的呢？ 复习提问 下列转变需经哪些生理过程才能实现？ 光能 糖类等有机物中稳定的化学能 ATP中活跃的化学能 直接用于各种生命活动 ① ② ③ 光合作用 细胞呼吸 ATP水解 思考 一、细胞呼吸的方式 1.我们吃的面包和馒头为什么比较松软？这与酵母菌有什么关系？酵母菌发挥这种作用需要什么条件呢？ 2.酒精是酵母菌在什么条件下产生的呢？ ——单细胞真菌 酵母菌 在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌 异养型 一、细胞呼吸的方式 2.作出假设 1.提出问题 3.设计实验 实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式 4.进行实验 5.分析结果、得出结论 6.表达交流 7.进一步探究 酵母菌在有氧条件下还是无氧条件下产生 CO2?如果都能产生，两种条件下产生的CO2是否一样多？ 酵母菌在有氧条件还是无氧条件下产生酒精？如果都能产生，两种条件下产生的酒精是否一样多？ 1.提出问题 实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式 酵母菌在有氧条件下产生CO2, 在无氧条件产生酒精。 酵母菌在无氧条件下产生CO2，在有氧条件下产生酒精和CO2。 酵母菌在有氧和无氧条件下都产生的酒精和CO2。 2.作出假设 实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式 该实验的自变量是什么？因变量是什么？无关变量呢？ 怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活？ 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？ 怎样控制有氧和无氧的条件？ 3.设计实验 实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式 因变量 无关变量 自变量 其他变量 氧气 的有无 CO2 和酒精 的生成 底物的量、反应时间、pH、温度、酵母菌的活性 3.设计实验 实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式 实验类型：对比实验（相互对照实验） 设置两个或者两个以上的实验组，通过对结果的对比分析进一步探究某种因素与实验对象的关系，这样的实验叫做对比实验。 举个栗子： 1、现在有一种刚研发出来的猪饲料，想知道它是否具有催肥作用，应该设计什么实验？ 2、如果有两种猪饲料，要比较这两种猪饲料谁的催肥效果更好，应该设计什么实验？ 对照实验 对比实验 （有氧呼吸组，无氧呼吸组） （产物是否含酒精或CO2 、 CO2产生量 ） （有氧或无氧） （细胞呼吸） 如何保证酵母菌在整个实验过程中正常生活？ 条件适宜：最适温度(25~35℃）和PH值 给予充足的养料 ：葡萄糖溶液 3.设计实验 实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式 2.怎样鉴定有无酒精产生？ 1.怎样鉴定有无 CO2产生？ ① 澄清的石灰水 + CO2 变浑浊 由蓝变绿再变黄 ② 溴麝香草酚蓝溶液+ CO2 橙色的重铬酸钾 + 酒精 酸性条件下 灰绿色 浑浊程度 变色时间长短 如何比较CO2的多少？ 实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式 酵母菌培养液 10%NaOH溶液 澄清石灰水 或（BTB） 吸收空气中的CO2，排除CO2对实验的干扰 验证酵母菌有氧呼吸是否产生CO2 ？ 该装置有没有需要改进的地方 A组 如何设置有氧装置？ 实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式 14 酵母菌培养液 10%NaOH溶液 澄清石灰水 或（BTB） 澄清石灰水 或（BTB） 改进装置 验证空气中的CO2是否完全被吸收 酵母菌溶液 先封口放置一段时间 澄清石灰水 或（BTB） B组 目的：消耗瓶中原有的氧气，确保CO2是在无氧条件下产生的 无氧装置 实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式 （1）实验材料： 酵母菌干粉、5%葡萄糖溶液 锥形瓶若干（500mL）、橡胶塞若干、打孔器、玻璃管若干、橡胶管若干、小型气泵、10%NaOH溶液、大烧杯、温度计 澄清石灰水、溴麝香草酚蓝溶液、酸性重铬酸钾溶液 4.进行实验 实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式 步骤一：配制酵母菌培养液 步骤三：用锥形瓶和其他器材如图组装。然后将实验 装置放到25~35℃环境培养一段时间（8~10h） 步骤四：________________________________________ 步骤二：取2支一样的锥形瓶分别标号A、B,分别向其 加入____________________ 检测CO2和酒精的产生，观察并记录实验结果 等量的酵母菌培养液 （2）实验步骤 4.进行实验 实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式 A有氧 B无氧 A有氧 B无氧 现象： 1、两组装置石灰水都变混浊 2、装置A混浊快且程度高 3、试管B变为灰绿色 1、有氧无氧都有CO2产生 2、有氧条件产生的CO2多 结论： 3、酵母菌无氧呼吸可产生酒精 A B A B 5.分析结果、得出结论 实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式 实验结论 在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生了大量的CO2。 在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精，还产生少量的CO2。 1．(教材P90“探究·实践”改编)下图为探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置，下列有关说法错误的是(　　)  A．有氧条件下的装置序号是④→①→③，一般④前需接橡皮球或气泵 B．无氧条件下的装置序号是②→③，一般需 将②瓶放置一段时间后再连通③ C．③瓶中的澄清石灰水可用溴麝香草酚蓝溶液 替代，若溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，则说明有CO2产生 D．③瓶中的澄清石灰水还可以用酸性重铬酸钾溶液替代，以检测是否产生CO2 √ 返回导航 课堂 合作探究 2．(教材P92“科学方法”改编)在探究性实验的设计过程中，对照实验和对比实验是常用的两种类型，下列相关叙述错误的是(　　) A．对照实验等同于对比实验 B．“探究酵母菌细胞呼吸的方式”运用了对比实验 C．对照实验满足单一变量原则 D．对比实验的两组的结果都是事先未知的 √ 返回导航 课堂 合作探究 资料1： 资料分析 把手插进堆放一段时间的新鲜谷堆中，会有潮湿和发烫的感觉？ 呼吸作用过程中：产生H2O，释放热量 资料2： 呼吸作用过程中：消耗糖类等有机物 萝卜放久了会空心？ 请你推测出有氧呼吸的公式： O2 + 糖类 → 二氧化碳 + 水 +能量 酶 回忆：有氧呼吸的主要场所？ 四、有氧呼吸 线粒体 外膜 内膜 嵴 线粒体基质 双层膜结构 内膜向内折叠成嵴，增大内膜表面积，有利于酶的附着 内膜和基质中都含有许多与有氧呼吸有关的酶 有氧呼吸 场所 反应物 生成物 产生能量 第一阶段 第二阶段 第三阶段 阅读课本92~93页，完成下表 四、有氧呼吸 有氧呼吸 场所 反应物 生成物 产生能量 第一阶段 第二阶段 第三阶段 细胞质基质 葡萄糖 丙酮酸、[H] 少能 丙酮酸、H2O CO2、[H] 少能 [H]、O2 H2O 大能 有氧呼吸最常利用的物质是葡萄糖，也可利用脂肪等其他能源物质 线粒体基质 线粒体内膜 阅读课本92~93页，完成下表 四、有氧呼吸 有氧呼吸的过程图解 思考：1.有氧呼吸的场所？ 2.葡萄糖为什么不能进入线粒体？ 3.无线粒体一定不能进行有氧呼吸吗？ ①线粒体膜上没有运输葡萄糖的载体，葡萄糖不能进入线粒体 ②线粒体中没有氧化分解葡萄糖的酶 细胞质基质和线粒体 真核细胞： 不能，如哺乳动物成熟的红细胞、蛔虫 原核细胞： 不一定，如蓝细菌 四、有氧呼吸 特点： 1）温和的条件下进行 四、有氧呼吸 3）能量一部分储存在ATP中，另一部分以热能形式散失 2）有机物中的能量经过一系列化学反应逐步释放 CO2和水 大量ATP 氧 彻底氧化 能量 多种酶的催化 如何检测有氧呼吸中氧元素的转移途径？ 思考 1.追踪C6H1218O6的去向 2.追踪H218O的去向 3.追踪18O2的去向 O2→H2O 葡萄糖→丙酮酸→CO2 H2O→CO2 C6H12O6+ 6H2O + 6O2 6CO2+ 12H2O +能量 酶 29 6．用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，18O转移的途径是(　) A．葡萄糖→丙酮酸→水 B．葡萄糖→丙酮酸→O2 C．葡萄糖→O2→水 D．葡萄糖→丙酮酸→CO2 3 4 5 7 8 1 9 10 2 12 13 14 11 6 √ 返回导航 课前 自主预习 3 4 5 6 7 8 1 9 2 12 13 14 11 10 √ 返回导航 课前 自主预习 1．(教材P93图5－9改编)下图为有氧呼吸的过程示意图，下列相关叙述错误的是(　　) A．图中d为O2，参与了有氧呼吸第三阶段 B．a为丙酮酸，丙酮酸进入线粒体继续进行有氧呼吸 C．b为[H]，有氧呼吸的三个阶段都能产生 D．e为H2O，氧原子全部来自d √ 返回导航 课堂 合作探究 2．(教材P93“思考·讨论”改编)1 mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放出 2 870 kJ的能量，只有977.28 kJ左右的能量储存在ATP中，1 mol ATP水解可释放30.54 kJ的能量。下列相关叙述错误的是(　　) A．有氧呼吸产生的能量绝大部分储存在ATP中 B．1 mol葡萄糖彻底氧化分解可产生32 mol ATP C．有氧呼吸第三阶段产生的能量最多 D．有氧呼吸逐步释放能量，有利于维持细胞的相对稳定 √ 返回导航 课堂 合作探究 (1)只检测有无CO2产生即可确定酵母菌细胞呼吸的方式。(　　) (2)根据澄清石灰水变浑浊的程度可以确定CO2产生量的多少。(　　) (3)酒精在中性或酸性条件下与重铬酸钾溶液反应产生灰绿色。(　　) × √ × (4)有氧呼吸的过程只发生在线粒体内。(　　) (5)有氧呼吸的三个阶段都必须有O2的参与。(　　) × × 返回导航 课前 自主预习 1.无氧呼吸分为几个阶段？场所是什么？ 35 五、无氧呼吸 阅读教材P94内容，思考下列问题 4.无氧呼吸产生的产物有哪些？ 3.无氧呼吸释放的能量是大量还是少量？ 2.每个阶段需要的酶相同吗？哪个阶段释放能量生成ATP？ C6H12O6 酶 2C2H5OH + 2CO2 + 少量能量 （酒精） C6H12O6 酶 2C3H6O3 + 少量能量 （乳酸） 五、无氧呼吸 eg.人、动物、乳酸菌、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚 eg.植物、酵母菌 思考：细胞无氧呼吸产物的不同是由什么决定的？ 发酵 习惯上把微生物的无氧呼吸称发酵 Ａ、酒精发酵 （酵母菌 无氧条件） B、乳酸发酵 （乳酸菌） C6H12O6 酶 2C2H5OH + 2CO2 + 少量能量 C6H12O6 酶 2C3H6O3 + 少量能量 概念： 五、无氧呼吸 没有氧气 不完全 少量 细胞呼吸的概念及意义 概念 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。 （1）为生物体的生命活动提供能量 （2）生物体代谢的枢纽（如丙酮酸） 细胞呼吸 能 量 热能 散失 能量 转移 ATP ADP Pi 能 量 细胞分裂 生长发育 主动运输 肌肉收缩 神经冲动的传导 C6H12O6 CO2＋H2O 意义 丙酮酸 葡萄糖 氨基酸 甘油 呼吸方式 有氧呼吸 无氧呼吸 不 同 点 场所 条件 分解 产物 能量 ATP 产生 阶段 相同点 细胞质基质、线粒体 细胞质基质 氧气、多种酶 无氧气、多种酶 葡萄糖彻底分解为CO2和H2O 葡萄糖不彻底分解， 形成乳酸或酒精和CO2 释放大量能量 释放少量能量，大部分能量储存在乳酸或酒精中 有氧呼吸的三个阶段均产生ATP 仅在第一阶段产生ATP 第一阶段反应完全相同，两种呼吸方式实质相同，都是分解有机物，释放能量。 比较有氧呼吸与无氧呼吸的异同 1．下图表示呼吸作用过程中葡萄糖分解的两个途径。下列叙述正确的是(　　)   A．若发生图中所示的呼吸作用过程，则个体必须生活在无氧环境中 B．葡萄糖→丙酮酸→乳酸分解途径仅存在于动物细胞中 C．酶1、酶2、酶3都位于细胞质基质中 D．葡萄糖→丙酮酸仅存在于无氧呼吸过程中 √ 返回导航 课堂 合作探究 2．下图是真核细胞内呼吸作用的过程图解，下列说法正确的是(　　) A．物质Y可使溴麝香草酚蓝溶液发生的颜色变化为由绿色变成蓝色 B．图中催化②③过程的酶存在于线粒体内膜上 C．人体内不能完成④过程 D．图中X表示O2 √ 返回导航 课堂 合作探究 六、细胞呼吸原理的应用 包扎伤口时，为什么要选用透气的消毒纱布或“创可贴”等敷料？ 有利于伤口有氧呼吸，抑制厌氧病原菌的繁殖，利于伤口的痊愈 酵母菌是一种兼性厌氧菌，在有氧条件下大量繁殖；在无氧条件下酒精发酵 及时进行松土透气，使根细胞充分进行有氧呼吸，利于根系的生长和对无机盐的吸收 氧气不足，根细胞会无氧呼吸产酒精，酒精对根细胞产生毒害作用，使根系变黑、腐烂 六、细胞呼吸原理的应用 较深的伤口里缺少氧气，有利于破伤风芽 孢杆菌的生长繁殖 剧烈运动时，供氧不足，肌细胞无氧呼吸产生乳酸。乳酸积累使肌肉感到酸胀乏力 六、细胞呼吸原理的应用 内因——遗传因素 酶活性 生长时期等 影响细胞呼吸的因素 外因——环境因素 氧气浓度 温度 二氧化碳浓度 含水量等 七、影响呼吸作用的因素及应用研究： 七、影响呼吸作用的因素及应用研究： 1、温度： （1）原理：温度通过影响 的活性影响细胞呼吸的速率 37℃ T 呼吸速率 呼吸酶 （2）应用：生产上利用这一原理在 下储藏蔬果； 在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当 温度， 降低细胞呼吸速率，减少 的消耗。 有机物 零上低温 降低 (1)原理：在一定范围内，细胞呼吸速率随细胞内水的含量的增加而 。当含水量超过一定的范围时，细胞呼吸会受到 ，甚至造成植物死亡。 (2)应用：植物栽培要 ；储藏种子时，要将种子 ，以减弱呼吸作用。 七、影响呼吸作用的因素及应用研究： 2、CO2浓度： (1)原理：CO2是细胞呼吸的产物，随着CO2浓度的增大，对细胞呼吸 作用增强。 (2)应用：储藏粮食时适当 ，可抑制细胞呼吸，减少有机物消耗。 抑制 增加CO2浓度 3、水： 增大 抑制 合理灌溉 晒干 作用机理：O2是有氧呼吸必须的，对无氧呼吸有抑制作用 总呼吸速率 O2 B点。低氧气浓度下储藏 A B C 哪个氧气浓度下储藏粮食最好？ 只进行无氧呼吸 同时进行有氧呼吸和无氧呼吸 只进行有氧呼吸 A点呼吸方式： AC段呼吸方式： C点呼吸方式： 七、影响呼吸作用的因素及应用研究： 4、O2浓度： [探究1] 下图为O2浓度与细胞呼吸速率(用气体交换的相对值表示)的关系图(假如AB＝BC)，请回答下列问题。 在保存蔬菜、水果时,应选择 点对应的O2浓度,为什么？ R 因为此时总CO2释放量最少,细胞呼吸最弱，有机物的损耗最少。 返回导航 课堂 合作探究 2．(教材P96“概念检测”T2改编)下图表示某植物的非绿色器官在不同O2浓度下的CO2释放量和O2吸收量的变化。下列说法正确的是(　　)   A．R点时刻该植物器官的无氧呼吸最弱，P点时只进行有氧呼吸 B．若AB＝BR，则A浓度下有氧呼吸比无氧呼吸释放CO2多 C．若AB＝BR，则A浓度下有氧呼吸比无氧呼吸释放能量多 D．储藏该植物器官，应控制空气流通，使O2浓度保持在0～A范围 √ 返回导航 课堂 合作探究 4．甲、乙两图表示苹果组织细胞中CO2释放量和O2吸收量的变化。下列相关叙述错误的是(　　)     A．甲图中O2浓度为a时，对应乙图中的A点 B．甲图中O2浓度为b时，对应乙图中CD段 C．甲图的a、b、c、d四个浓度中，c是最适合储藏苹果的O2浓度 D．甲图中O2浓度为d时没有酒精产生 √ 返回导航 随堂 效果检测 思考：如何判断细胞呼吸方式？ 1．根据反应物和产物判断 (1)消耗O2或产物中有H2O (2)产物中有酒精或乳酸 (3)无CO2释放 一定存在有氧呼吸 一定有无氧呼吸 一定为产乳酸的无氧呼吸 思考：如何判断细胞呼吸方式？ 2．根据反应场所进行判断 (1)真核细胞 (2)原核细胞： →无氧呼吸 只在细胞质基质进行 有线粒体参与 →存在有氧呼吸 原核细胞没有线粒体，故原核细胞的细胞呼吸在细胞质基质和细胞膜上进行 思考：如何判断细胞呼吸方式？ 3．根据物质的量的关系判断 (1)依据O2的吸收量和CO2的释放量判断(活细胞) ①O2消耗量＝CO2产生量： ②消耗O2量<产生CO2量： ③消耗O2量>产生CO2量： ④不消耗O2，但产生CO2： ⑤无CO2释放： (2)依据酒精和CO2的生成量判断 ①酒精量＝CO2的量： ②酒精量<CO2的量： 细胞只进行有氧呼吸或有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸同时进行 两类呼吸并存，差值为无氧呼吸量 呼吸底物可能为脂质 细胞只进行产生酒精的无氧呼吸 细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸 细胞只进行无氧呼吸 两类呼吸并存，差值为有氧呼吸量 1．(2024·江苏盐城高一期末)储藏种子时需要抑制细胞呼吸以减少有机物的消耗。若作物种子细胞呼吸所利用的物质是淀粉分解产生的葡萄糖，则下列关于种子细胞呼吸的叙述，错误的是(　　) A．若产生的CO2与酒精的量相等，则细胞只进行无氧呼吸 B．若细胞只进行有氧呼吸，则吸收的O2量与释放的CO2量相等 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呼吸和无氧呼吸，则吸收O2的分子数比释放CO2的多 √ 返回导航 课前 自主预习 细胞呼吸反应式中各物质间的关系比(以葡萄糖为呼吸底物) (1)有氧呼吸 葡萄糖∶O2∶CO2＝ (2)无氧呼吸 葡萄糖∶CO2∶酒精＝ 葡萄糖∶乳酸＝ (3)消耗等量的葡萄糖时，无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2摩尔数之比为 。 八、细胞呼吸的相关计算： 1∶6∶6 1∶2∶2 1∶2 1∶3 八、细胞呼吸的相关计算： 酵母菌在有氧时进行有氧呼吸，无氧时进行无氧呼吸。将酵母菌放在含有培养液的密闭的锥形瓶中，测得CO2的释放量是O2吸收量的2倍。则有氧呼吸与无氧呼吸消耗葡萄糖量的比为(　　) A．1∶6 B．1∶3 C．1∶2 D．1∶0 B 思考：人有氧呼吸消耗葡萄糖是无氧呼吸消耗葡萄糖的2倍，则O2吸收量与CO2释放量的比为？ 1:1 2．向一瓶含有酵母菌的葡萄糖溶液通入不同浓度的氧气时，其产生的C2H5OH和CO2的量如下表所示。下列叙述错误的是(　　) 氧浓度/% a b c d 产生CO2的量/mol 0.9 1.3 1.5 3.0 产生C2H5OH的量/mol 0.9 0.7 0.6 0 A.氧浓度为a时，只进行无氧呼吸 B．氧浓度为b时，经有氧呼吸产生的CO2为0.6 mol C．氧浓度为c时，消耗的葡萄糖中有50%用于酒精发酵 D．氧浓度为d时，只进行有氧呼吸 √ 返回导航 课前 自主预习 (1)实验试剂分析 ①装置一、二中试剂的作用：NaOH溶液吸收CO2，清水作为对照 ②在利用葡萄糖作为能源物质的条件下，装置二中有氧呼吸气体体积不变，无氧呼吸气体体积增加。 思考：如何判断细胞呼吸方式？ 煮熟的酵母菌培养液 思考：如何测量细胞呼吸速率？ (2)实验结果分析 装置一 装置二 结果 左移 不动 不动 右移 左移 右移 不动 不动 只进行有氧呼吸 只进行无氧呼吸 既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸 酵母菌死亡 思考：如何测量细胞呼吸速率？ 例.下图为探究酵母菌进行的细胞呼吸类型的装置图，下列现象中能说明酵母菌既进行需氧呼吸，同时又进行厌氧呼吸的是 A．装置1中液滴左移，装置2中液滴不移动 B．装置1中液滴左移，装置2中液滴右移 C．装置1中液滴不动，装置2中液滴右移 D．装置1中液滴右移，装置2中液滴左移 B 10．(2024·山西太原期中)关于同位素标记法研究动物体细胞有氧呼吸的过程，下列叙述错误的是(　　) A．用18O标记葡萄糖，产物H2O中能检测到放射性 B．用18O标记O2，能检测到的产物有H eq \o\al(18,2) O和 C18O2 C．用14C标记葡萄糖，产物CO2中能检测到放射性 D．用14C标记葡萄糖，在线粒体中能检测到放射性 $$