5.3细胞呼吸（第1课时）课件 2024—2025学年高一上学期生物人教版必修1

1 第3节 细胞呼吸的原理和应用 1 第5章 细胞的能量供应与利用 重难点 1.酵母菌细胞呼吸方式的探究实验。 2.有氧呼吸和无氧呼吸的过程与比较，阐明细胞呼吸的实质。 3.影响细胞呼吸的因素。 4.探讨细胞呼吸在生产和生活中的应用。 我们常说的“呼吸”是否等于“细胞呼吸”？ 呼吸≠细胞呼吸 个体呼吸：发生在肺部的气体交换，吸入O2和呼出CO2。 细胞呼吸： （实质） 有机物在细胞内氧化分解，生成CO2和其他产物，并释放能量的过程。 细胞呼吸是否都需要氧气？ —探究酵母菌细胞呼吸的方式 问题：酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸产生的物质分别是什么呢？ 酵母菌电镜照片 选材理由： 资料2.酵母菌利用葡萄糖发酵（细胞呼吸）产生酒精，此过程需要密封。 酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧和无氧环境下都能生存（兼性厌氧菌） 属于异养生物。 资料1.面包、馒头在发面时会加入酵母菌，面团里会出现很多小孔（CO2），保鲜膜上有水珠；通风条件下发面没有酒味，密闭条件下则会渐渐出现酒味。 1 探究酵母菌细胞呼吸的方式 三.设计实验： 一.提出问题： 酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是什么? 怎样鉴定有无酒精产生？ 怎样鉴定有无CO2产生及比较CO2的产生量？ 二.作出假设： 自变量： 细胞呼吸的条件 →通气 →密闭 因变量： 细胞呼吸的产物（CO2产生的多少、有无产生酒精） 实验中酵母菌如何正常生活？ 有氧 无氧 提供营养物质（葡萄糖），适宜温度。 酵母菌在有氧条件下，产生大量CO2，在无氧条件下产生少量CO2和酒精。 01 探究酵母菌细胞呼吸的方式 1.检测CO2： ①通入澄清石灰水： 2.检测酒精： 酒精+酸性重铬酸钾溶液： 澄清→浑浊 蓝→绿→黄 橙 灰绿 ——根据浑浊程度检测CO2产生的多少 ②溴麝香草酚蓝溶液： ——根据变黄所需时间的长短检测CO2产生的多少 01 探究酵母菌细胞呼吸的方式 与社会的联系：如何检测司机是否喝了酒？ 酒驾：是指车辆驾驶人员血液中的酒精含量大于或等于20mg/100ml，小于80mg/100ml的驾驶行为。 醉驾：是指车辆驾驶人员血液中的酒精含量大于或等于80mg/100ml的驾驶行为。 让司机呼出的气体直接接触到用硫酸处理过的重铬酸钾，如果呼出的气体中含有酒精，重铬酸钾会变成灰绿色的硫酸铬． 实验步骤：1. 配置酵母菌培养液： 酵母菌（A组、B组）+ 煮沸后冷却的葡萄糖溶液 煮沸：去除培养液中的O2，杀死培养液中其他微生物； 2. 搭建装置： 有氧呼吸装置 无氧呼吸实验装置 思考： ①有氧呼吸装置中通过NaOH溶液的作用： 吸收空气中CO2，排除空气中CO2对实验结果的干扰 ②B瓶应封口放置一段时间，再连通澄清石灰水锥形瓶的目的： 将原有O2耗完，确保通入澄清的石灰水中的CO2只来自无氧呼吸 冷却：防止高温杀死酵母菌。 间歇性通气 条件 鉴定有无CO2产生 鉴定有无酒精产生 澄清石灰水浑浊的程度 溴麝香草酚蓝溶液 有氧 无氧 3.实验现象 混浊程度高／快 混浊程度低／慢 变黄色时间快 变黄色时间慢 有氧 无氧 条件 鉴定有无CO2产生 鉴定有无酒精产生 澄清石灰水浑浊的程度 溴麝香草酚蓝溶液 有氧 无氧 3.实验现象 无颜色变化 灰绿色 检测酒精步骤：A、B锥形瓶中各取等量酵母菌培养液滤液于A、B试管中，各加重铬酸钾的浓硫酸溶液，振荡摇匀观察颜色。 混浊程度高／快 混浊程度低／慢 变黄色时间快 变黄色时间慢 注意！葡萄糖（具有还原性）也能和酸性重铬酸钾反应，且颜色反应与酒精相同。故检测时需要延长酵母菌的培养时间以便耗尽培养液中葡萄糖。 A: 有氧条件下酵母菌培养液 B: 无氧条件下酵母菌培养液 4.实验结论： 条件 鉴定有无CO2产生 鉴定有无酒精产生 澄清石灰水浑浊的程度 溴麝香草酚蓝溶液 有氧 无氧 无颜色变化 灰绿色 混浊程度高／快 混浊程度低／慢 变黄色时间快 变黄色时间慢 3.实验现象 酵母菌在有氧和无氧条件下都进行细胞呼吸。 在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量CO2。 在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精和少量CO2。 科学方法——对比实验： 设置两个或两个以上的实验组，通过对实验结果的比较分析，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，也叫作相互对照实验。 2.本实验中哪组属于对照组？哪组属于实验组？ 都是实验组（结果未知） 1.本实验的无关变量有哪些，要如何处理？ 温度、葡萄糖溶液浓度、酵母菌活性等，保持相同且适宜。 1、A同学认为，在有氧呼吸实验装置中10％的NaOH溶液不能完全吸收空气中的CO2，可能对实验结果有干扰，你同意吗？如何改进实验装置使实验更严谨？ 酵母菌培养液 质量分数为10%的NaOH溶液 气泵 澄清的 石灰水 澄清的 石灰水 思维提升——实验改进 有氧呼吸装置中在酵母菌培养液锥形瓶之前添加澄清石灰水的锥形瓶，检测进入酵母菌培养液中的气体没有CO2。 2、B同学认为，在无氧呼吸实验装置中不能保证装置内的O2已经被完全消耗完，可能对实验结果有干扰。可以如何改进装置？ 在酵母菌培养液的表层滴加适量的植物油或石蜡油，可以完全隔绝O2以提供严格的无氧环境。 酵母菌培养液 澄清的 石灰水 1、关于“探究酵母菌的呼吸方式”实验的叙述，错误的是（ ） A、实验中将葡萄糖溶液煮沸的目的是灭菌和去除溶液中的O2 B、在探究有氧呼吸的实验过程中，泵入的空气应去除CO2 C、实验中需控制的变量有温度、pH、培养液浓度等 D、可通过观察澄清石灰水是否变浑浊来判断酵母菌的呼吸方式 D 2、馒头经微生物的发酵过程后蓬松可口、容易消化。下列叙述错误的是（ ） A、发面用的微生物是酵母菌 B、在发面过程中微生物进行了有氧呼吸和无氧呼吸 C、造成面团鼓起来的物质是二氧化碳 D、用开水发面可以提高发面速度 D 课堂检测 likezhisheng 2.场所： 细胞质基质、线粒体（主要场所） 1.概念： 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。 外膜 内膜 DNA/RNA 核糖体 基质 —绝大多数生物的主要呼吸方式 ＊线粒体适应于有氧呼吸的主要特点： 嵴 注：有氧呼吸的原料：最常利用葡萄糖，还可利用脂肪和蛋白质等。 线粒体内膜向内折叠成嵴，有利于 ； (意义：增大有氧呼吸酶的附着位点) 线粒体 中有许多种与有氧呼吸相关的酶。 增大膜面积 内膜和线粒体基质 有氧呼吸 02 探究有氧呼吸的过程 实验1：将酵母菌细胞破碎后进行离心处理，获得细胞各部分，取3支试管，分别加入各种物质，一段时间后检测各试管的荧光情况。 葡萄糖量不变；无荧光 葡萄糖减少， 生成丙酮酸； 有微弱荧光。 葡萄糖减少，生成CO2， 有较强荧光。 ①②对照说明： 葡萄糖不能在 内被分解， 而是在 内被分解成 ，并释放 。 ②③试管对照说明： 在 中被分解为 ，并释放 。 线粒体 细胞质基质 少量能量 丙酮酸 线粒体 大量能量 丙酮酸 CO2 等量葡萄糖、荧光素、荧光素酶 问：丙酮酸又是在线粒体哪个结构上被分解的呢？ 线粒体 ① 细胞质基质 ② 线粒体、 细胞质基质 ③ 有氧呼吸最常利用的有机物是：葡萄糖 从物质和能量的变化角度分析， 写出反应式并配平 16 实验2：使用超声波将线粒体破碎，分离线粒体膜和线粒体基质，取3支试管，分别加入各种物质，一段时间后检测各试管的荧光变化情况。 丙酮酸量不变；没有荧光 丙酮酸量减少， 有CO2生成； 有微弱荧光 丙酮酸量减少， 有CO2生成； 有较强荧光。 ①②试管对照说明： 丙酮酸不能在 上被分解， 丙酮酸在 内被分解成CO2，并释放 。 ②③试管对照说明： 丙酮酸的分解产物继续在 上反应，并释放 。 线粒体膜 线粒体基质 少量能量 线粒体膜 大量能量 等量丙酮酸、荧光素和荧光素酶 线粒体膜 ① 线粒体基质 ② 线粒体膜、 线粒体基质 ③ 17 C6H12O6 6CO2 少量能量 20[H] 12H2O 大量 能量 2丙酮酸 6H2O 少量能量 酶 6O2 酶 6O2 第2阶段：线粒体基质 第3阶段：线粒体内膜 4[H] 2丙酮酸 酶 [H]读作还原氢，是简化表示方式，指氧化型辅酶Ⅰ（NAD+）接受电子和质子转化为还原型辅酶I（NADH) 第1阶段： 细胞质基质 场所 反应式 第一阶段 第二阶段 第三阶段 总反应式 细胞质基质 + 4[H] C6H12O6 2C3H4O3 （丙酮酸） 酶 + 少量能量 线粒体基质 酶 + 20[H] 2C3H4O3 （丙酮酸） + 少量能量 + 6H2O 6CO2 线粒体内膜 酶 + 大量能量 + 6O2 12H2O 24[H] C6H12O6 酶 + 能量 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O 葡萄糖初步分解 丙酮酸 彻底分解 [H]的氧化 有氧呼吸 02 C6H12O6 + 6H2O +6O2 6CO2 + 12H2O + 能量 酶 物质变化： 有机物→ 无机物（CO2+H2O） 能量变化： 有机物中的化学能→ 大部分以热能形式散失，少部分储存在ATP 思考1.1mol葡萄糖彻底氧化分解释放出2870KJ的能量，可使977.28KJ左右的能量储存在ATP中，其余能量则以热能的形式散失掉。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？ 约34% 约66% 特点：过程较温和；能量经一系列反应逐级释放；释放的能量部分储存在ATP中。 思考2.和有机物在体外燃烧相比，有氧呼吸具有哪些特点？有何意义？ ☞对生物体的意义： 约32mol 有利于细胞维持相对稳定状态； 保证有机物中的能量得到最充分的利用。 有氧呼吸 02 葡萄糖参与的阶段 ；H2O参与的阶段 ； 氧气参与的阶段 ； 产生CO2的阶段 ，产生H2O的阶段 ， [H]产生的阶段 ；[H]被消耗的的阶段 ； 产生能量的阶段 ；产生能量最多的阶段 。 C6H12O6 + 6H2O +6O2 6CO2 + 12H2O + 能量 酶 巩固 产物CO2中的O来自： 。 产物H2O中的O来自： 。 产物H2O中的H来自： 。 O2 C6H12O6、H2O C6H12O6、H2O 第一阶段 第二阶段 第三阶段 第二阶段 第三阶段 一、二阶段 第三阶段 一、二、三阶段 第三阶段 思考1：为什么线粒体不能直接氧化分解葡萄糖？ 线粒体膜上没有运输葡萄糖的载体；线粒体中没有氧化分解葡萄糖的酶。 思考2：为什么丙酮酸可以进入线粒体中进一步分解？ 线粒体膜上有运输丙酮酸的载体。 思考3：有线粒体才能进行有氧呼吸吗？ 某些原核生物如蓝细菌、硝化细菌等，无线粒体也能进行有氧呼吸。 有氧呼吸 02 Lavf58.28.100 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf56.40.101 Tencent APD MTS $$