5.3 细胞呼吸的原理和应用（第2课时）（教学课件）-2024-2025学年高一生物上学期同步优质教学课件（人教版2019必修1）

第3节 细胞呼吸的原理和应用 （第2课时 无氧呼吸与细胞呼吸原理的应用） 高中生物学 第五章 细胞的能量供应和利用 人教版 2019 目录 课堂小结 04 课堂练习 情境导入 02 03 素养目标 01 05 探究新知 一、无氧呼吸 二、细胞呼吸原理的应用 三、影响细胞呼吸的因素 四、判断细胞呼吸方式 学习目标 核心素养 1.构建有氧呼吸和无氧呼吸的过程模型，比较二者之间的关系。 2.运用细胞呼吸原理，对生活和生产中的应用实例作出科学解释。 1.运用物质和能量观，分析有氧呼吸与无氧呼吸的过程，并区别二者的异同。 （生命观念） 2.运用模型与建模的方法，表示细胞呼吸的过程及影响因素。(科学思维) 3.依据细胞呼吸原理指导农业生产,解决实际问题。(社会责任) 素养目标 情境导入 思考 为什么人在剧烈运动后，肌肉会发酸；苹果储藏久了会有酒味。 在无氧条件下，细胞进行了无氧呼吸，产生了酒精或者乳酸。 2. 场所： 细胞质基质 3. 过程：（2个阶段） 指细胞在_________参与的情况下，葡萄糖等有机物经过_______分解， 释放_____能量,生成__________的过程。 没有氧气 不完全 少量 少量ATP 1.概念： 一、无氧呼吸 无氧呼吸 1 + C6H12O6 2C3H4O3 4[H] 能量（少量） 酶 第一阶段 细胞质基质 + 与有氧呼吸第一阶段完全相同! 由于酶的种类不同 酶2 2C3H4O3 + 4 [ H ] 第二阶段 细胞质基质 酶1 2C2H5OH(酒精) + 2CO2 2C3H6O3(乳酸) 不产生能 或 4.无氧呼吸总反应式 C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+少量能量 酶 例：酵母菌、大多数植物（水稻、苹果等）。 例：乳酸菌、动物、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等。 1mol 葡萄糖 61.08kJ 热能 乳酸或酒精 大部分能量存留在 或 中 C6H12O6 2C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量 酶 乳酸 酒精 一、无氧呼吸 无氧呼吸 1 无氧呼吸仅第一阶段释放少量能量 ，生成少量ATP。 注意 人体肌细胞无氧呼吸产生的的乳酸，能在肝脏中再次转化为葡萄糖。 5.能量转化 196.65(kJ) ATP 释放的能量 6.习惯上把微生物的无氧呼吸称作发酵。（植物的无氧呼吸不） 酒精发酵 乳酸发酵 酵母菌无氧条件下 乳酸菌 酿酒 制作酸奶、泡菜 7.细胞呼吸：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。 一、无氧呼吸 无氧呼吸 1 （1）为生物体提供能量 （2）生物体代谢的枢纽。 8.细胞呼吸的意义： 葡萄糖 丙酮酸 非必需氨基酸 甘油 细胞呼吸是蛋白质、糖类和脂质代谢的枢纽 7 （1）无氧呼吸第二阶段有能量释放吗？ 没有 （2）产生乳酸的同时有CO2产生吗？ 没有 人体产生的CO2全部来自线粒体吗？ （3）为什么无氧呼吸分解葡萄糖释放的能量少？ 因为无氧呼吸的产物酒精或乳酸中仍含有大量能量未释放出来 一、无氧呼吸 无氧呼吸 1 思考： 全部 人体产生CO2的细胞呼吸方式一定是有氧呼吸。 类型 有氧呼吸 无氧呼吸 不 同 点 反应条件 外因： 内因： 外因： 内因： 反应场所 分解产物 释能多少 特点 有机物 分解， 能量 释放 相同点 ①反应条件： ②场所及过程： 阶段完全相同； ③本质： ④作用： O2 酶 酶 细胞质基质、线粒体（主要） 无氧或缺氧 细胞质基质 有机物没有彻底分解，能量没完全释放 CO2+H2O CO2+酒精 / 乳酸 大量能量 少量能量 都需要酶和适宜的温度； 第一 分解有机物，释放能量； 为生命活动提供能量 完全 完全 一、无氧呼吸 有氧呼吸和无氧呼吸的比较 2 二、细胞呼吸原理的应用 1.包扎伤口时，需要用透气的消毒纱布或“创可贴”敷料。 抑制厌氧型菌的繁殖，从而有利于伤口的痊愈。 先通气进行有氧呼吸，让其大量繁殖； 先通气，后进行密封 后密封，进行无氧呼吸发酵产生酒精。 2.利用麦芽、葡萄、粮食和酵母菌以及发酵罐等，在控制通气的情况下，可以生产各种酒。 中耕松土： 避免产生大量的酒精，对细胞有毒害作用，烂根或烂种子。 稻田定期排水： 促进根细胞的有氧呼吸和对无机盐离子的吸收。 3.花盆里的土壤板结后，空气不足，会影响根系生长，需要及时松土透气。 （2）种子：零上低温、低氧、干燥 注、农产品的储存和保鲜方法： （1）果蔬：零上低温、低氧（利用N2或CO2调节O2的浓度）、湿度适中。 4.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。 二、细胞呼吸原理的应用 6.提倡有氧运动：原因之一避免肌细胞因O2不足无氧呼吸产生大量乳酸，积累过多乳酸使肌肉酸痛。 5.破伤风芽孢杆菌只进行无氧呼吸，很适合在较深的伤口里生存并大量繁殖。需注射破伤风疫苗。 关于真核细胞线粒体的起源，科学家提出了一种解释：约几十亿年前，有一种真核细胞吞噬了原始的需氧细菌，被吞噬的细胞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。此即“内共生起源”学说。 以下证据，__________支持这一论点，_________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 2 类比推理 类比推理 类比推理 (类比推理→提出假说) 二、细胞呼吸原理的应用 ① 不同生物呼吸速率不同。 ② 同一生物不同器官呼吸速率不同 ③ 同一生物在不同的生长发育时期呼吸速率不同 （旱生＜水生；阴生＜阳生） （幼苗、开花期 > 成熟期） （生殖器官 > 营养器官） 三、影响细胞呼吸的因素 1.内部因素： 2.外部因素： 温度 O2浓度 水 CO2浓度、 温度、氧气、二氧化碳、水 温度℃ 呼吸速率 ① 下贮存蔬菜、水果。 ② 大棚夜间或阴雨天适当 温度。降低呼吸作用消耗有机物的量，而增加农作物产量。 ③温水和面，发酵快。 三、影响细胞呼吸的因素 温度对细胞呼吸的影响 1 零上低温 降低 1.温度 通过影响酶活性来影响呼吸速率。 应用 三、影响细胞呼吸的因素 水对细胞呼吸的影响 2 2.水 水既是反应物，又是生成物。在一定范围内,细胞呼吸强度随含水量的增加而增强。 呼吸速率 细胞含水量 (涝灾缺氧) 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 直接影响呼吸速率和呼吸性质，对无氧呼吸有抑制作用。 O2(%) O2增多，无氧呼吸受抑制， 有氧呼吸还很弱。 CO2 释放量 5 10 15 20 0 CO2释放总量 无氧呼吸CO2释放量 有氧呼吸CO2释放量 无氧呼吸消失点 A B P C Q 3.O2浓度 三、影响细胞呼吸的因素 O2浓度对细胞呼吸的影响 3 随O2增多，有氧呼吸增强。 有氧呼吸 有氧呼吸和无氧呼吸 无氧呼吸 ⑤O2浓度≥10%时,只进行 。 ①AP段下降的原因是： ②PB段上升的原因是： 分析曲线 ③O2浓度＝0时，只进行: 。 ④0＜O2浓度＜10%时，进行: 。 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 产生CO2_____⇒组织细胞呼吸______ 最少 此时有机物消耗最少，P点对应的O2浓度是储藏蔬菜、水果的最佳O2浓度。 最弱点 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。 3.O2浓度 三、影响细胞呼吸的因素 O2浓度对细胞呼吸的影响 3 各点分析 ①A点： ②P点： ③B点： ④Q点： ⑤C点： 17 4.CO2浓度 三、影响细胞呼吸的因素 CO2浓度对细胞呼吸的影响 4 CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会_________(填 “促进”或“抑制”)细胞呼吸的进行。 抑制 5 CO2（%） 1.0 0.5 10 15 20 O 呼吸速率 应用 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。 1.有氧呼吸总反应式：葡萄糖: O2 :CO2=______。 2.无氧呼吸总反应式：葡萄糖:酒精:CO2=______或：葡萄糖:乳酸:CO2=______。 3.呼吸速率(耗糖量)相等时产CO2量：有氧呼吸:无氧呼吸=____。 4.产CO2量相等时的耗糖速率：V有氧呼吸:V无氧呼吸=____。 5.酵母菌两种呼吸速率相等时，CO2量/O2量=_____=呼吸熵(RQ)。 1:6:6 1:2:2 1:2:0 3:1 1:3 4/3 注意：若以脂肪为底物，则放CO2量___耗O2量，呼吸熵___1，因为__________。 H比例高 ＜ ＜ C6 H12O6+6H2O+6O2 酶 6CO2+12H2O+能量 酶1 C6H12O6 2CO2+2C2H5OH+能量 2C3H6O3+能量 酶2 C6H12O6 细胞呼吸反应式中各物质间量的比例关系 四、判断细胞呼吸方式 计算： 1 C6 H12O6+6H2O+6O2 酶 6CO2+12H2O+能量 酶1 C6H12O6 2CO2+2C2H5OH+能量 例1 有一瓶混有酵母菌的葡萄糖培养液，实验测得不同氧气浓度下的相关曲线 如图所示，请问氧气浓度为a时有____(答比例)的葡萄糖用于酒精发酵。 3/5 12=有氧放CO2量 6=无氧放CO2量 12 6 2 3 四、判断细胞呼吸方式 细胞呼吸反应式中各物质间量的比例关系 1 例2 下图为某植物的非绿色器官在不同氧浓度下CO2释放量和O2吸收量的变化， 则氧浓度为b时无氧呼吸消耗的葡萄糖的量是有氧呼吸的____倍。 5 5 3 =无氧放CO2量 =有氧吸O2量=有氧放CO2量 1/2 5/2 C6 H12O6+6H2O+6O2 酶 6CO2+12H2O+能量 酶1 C6H12O6 2CO2+2C2H5OH+能量 5 3 四、判断细胞呼吸方式 细胞呼吸反应式中各物质间量的比例关系 1 21 例3 在a、b、c、d条件下，测得某植物种子萌发时CO2和O2体积变化的 相对值如表所示。底物是葡萄糖，则下列叙述中正确的是( ) 条件 a b c d CO2释放量 10 8 6 7 O2吸收量 0 3 4 7 A. a条件下，呼吸产物除CO2外还有酒精和乳酸 B．b条件下，有氧呼吸消耗的葡萄糖比无氧呼吸多 C. c条件下，释放的CO2来自细胞质基质和线粒体 D．d条件下，有氧呼吸强度达到了最大值 只有氧 只无氧 以无氧为主 ×，不一定 ×，少 ×，只有酒精 √ 四、判断细胞呼吸方式 C 细胞呼吸反应式中各物质间量的比例关系 1 有氧呼吸 有氧呼吸 无氧呼吸 产乳酸的无氧呼吸 1.根据反应物和产物 消耗O2 产生H2O 产生酒精或乳酸 无CO2释放 一定存在 一定存在 一定存在 一定存在 判断细胞呼吸的方式 四、判断细胞呼吸方式 2 2.根据反应场所 只在细胞质基质 有线粒体参与 无氧呼吸(真核生物) 有氧呼吸(或两类呼吸并存) 23 4 3.根据物质的量的关系 变化特点 细胞呼吸的方式 CO2释放量=O2消耗量 CO2释放量>O2消耗量 酒精量＝CO2量 酒精量＜CO2量 不消耗O2，释放CO2 无CO2释放 只进行有氧呼吸,或同时进行产乳酸的无氧呼吸 有氧呼吸+酒精发酵,多余的CO2来自酒精发酵 只进行无氧呼吸 有氧呼吸+酒精发酵,多出的CO2来自有氧呼吸 只进行无氧呼吸产生酒精和CO2 只进行无氧呼吸产生乳酸 判断细胞呼吸的方式 四、判断细胞呼吸方式 2 24 只有有氧呼吸 有氧呼吸和无氧呼吸 只有无氧呼吸 a：只有CO2释放→ b：吸收O2＜释放CO2→ c：吸收O2=释放CO2→ 判断细胞呼吸的方式 四、判断细胞呼吸方式 2 分析： 目的 实验装置 实验推理 装置1结果 装置2结果 实验结论 测耗O2量 测CO2量-耗O2量 O2 CO2 O2 CO2 有氧+无氧 只无氧呼吸 只有氧 死亡或产乳酸 不动 右移 左移 右移 不动 左移 不动 不动 有脂肪供能 左移 左移 (糖类 底物) 四、判断细胞呼吸方式 根据液滴移动方向探究细胞的呼吸方式—液滴移动法。 定性探究 装置1中的NaOH溶液 ，则装置内的气体变化由______引起，故红墨水滴的移动情况反映__________；装置2中，清水不会吸收任何气体，则装置内气体变化由____________共同引起，红墨水滴的移动情况反映___________________________。 吸收CO2 O2 O2吸收量 CO2和O2 释放CO2和吸收O2的差值 3 (2)为防止微生物呼吸的干扰，使实验结果精确，应将所有装置进行_____处理， 将所有种子进行_____处理。 (3)若测定绿色植物绿色器官的呼吸方式，应将整个装置放在_____环境中进行， 以避免_________的干扰。 等量的煮熟种子 灭菌 消毒 黑暗 光合作用 (1)为排除大气压、气温等环境因素的干扰，使实验结果精确，还应设置对照装置3：用_______________ 代替发芽种子，其余均相同。 四、判断细胞呼吸方式 根据液滴移动方向探究细胞的呼吸方式—液滴移动法。 3 课堂小结 1.（多选）下图为真核细胞中的细胞呼吸示意图（底物全为葡萄糖）， 其中①②③④⑤表示生理过程，下列叙述正确的是（　　 ） A. ①②③发生在细胞质基质中，④⑤发生在线粒体中 B. ①②③④生成的ATP量较少，⑤生成的ATP量较多 C. ④阶段水中的氧原子会转移到终产物CO2中去 D. O2不足时，人体骨骼肌细胞产生的CO2量等于消耗的O2量 课堂练习 ACD ②③是无氧呼吸第二阶段，不生成ATP 2. 如图表示植物非绿色器官呼吸时，O2的吸收量和CO2产生量的相互关系，有关叙述错误的是（　　） 课堂练习 C 由于细胞呼吸底物有葡萄糖和脂肪等物质，因此a点时无氧呼吸强度不是有氧呼吸强度的3倍 A. 在a点比较适合长期储存该植物器官 B. 在b点仍能产生少量的酒精 C. 若cd＝ca时，a点时无氧呼吸强度是有氧呼吸强度的3倍 D. 该器官有可能来自油料作物 谢谢您的聆听 人教版 2019 $$