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

屏气30秒 ①为什么会感到头晕胸闷? ②吸进的氧气最终去哪了？二氧化碳又是哪里来的? 1 细胞呼吸=呼吸？ 细胞呼吸≠呼吸 细胞内 O2 O2 呼吸器官 血液循环 CO2 血液循环 呼吸器官 CO2 化学反应 细胞呼吸 呼吸 “呼吸”是指生物体个体吸入氧气、呼出二氧化碳的过程。 “细胞呼吸”是指细胞内 并 的过程。 有机物氧化分解 释放能量 1 第3节 细胞呼吸的原理和应用（第1课时） 第五章 细胞的能量供应与利用 1 3 酵母菌细胞富含蛋白质，可以用作饲料添加剂。在培养酵母菌用作饲料添加剂时，要给培养装置通气或进行振荡，以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生产葡萄酒时，却需要密封发酵。 1、都是培养酵母菌，为什么有的需要通气，有的却需要密封？ 2、为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？ 3、在密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精对它自身有什么意义？ 通气可以给酵母菌提供呼吸需要的氧气，利于酵母菌进行旺盛的细胞分裂；密封则是避免空气进入，便于酵母菌在无氧条件下分解有机物产生酒精。 在有氧条件下，酵母菌分解营养物质释放的能量多，这些能量可以为酵母菌细胞进行物质代谢和细胞分裂提供充足的动力。 密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精的同时，能为自己的生命活动提供少量能量。 1 本 节 聚 焦 1.细胞呼吸过程中能量是怎样转化的？ 2.有氧呼吸与无氧呼吸各有什么特点？ 3.细胞呼吸原理在生产和生活中有哪些应用？ 1 5 1.细胞呼吸的方式 2.有氧呼吸 目 录/contents 1 6 PART 01 细胞呼吸的方式 1 7 实验原理： 1）酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧型微生物。酵母菌进行有氧呼吸能产生大量的CO2，在进行无氧呼吸时能产生酒精和CO2 一、探究酵母菌的细胞呼吸方式 探究·实践 实验原理： 2）观察什么？ CO2可使澄清石灰水变浑浊（浑浊程度），也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄（变成黄色的时间）。 橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下可与酒精发生化学反应，变成灰绿色。 一、探究酵母菌的细胞呼吸方式 探究·实践 设计并进行试验 实验思路？ 分析变量 自变量: 因变量: 无关变量: 细胞呼吸的条件 细胞呼吸的产物 有氧 无氧 影响实验结果的可变因素（温度、葡萄糖溶液浓度、酵母菌活性等） 酒精、CO2 分别给酵母菌提供有氧和无氧的条件，一段时间后检测其产物是否含酒精或二氧化碳 一、探究酵母菌的细胞呼吸方式 探究·实践 NaOH 实验设计 一、探究酵母菌的细胞呼吸方式 探究·实践 实验设计--有氧呼吸装置 10％NaOH溶液 （吸收通入空气中的CO2，避免对实验结果产生影响） 葡萄糖溶液＋酵母菌 （培养酵母菌） 第一个锥形瓶： 第二个锥形瓶： 第三个锥形瓶： 澄清的石灰水或者溴麝香草酚蓝水溶液 （根据混浊程度进行比较CO2的产生量或者根据溶液颜色的变化时间长短比较） 接入橡皮球或气泵 （保持通入空气） 一、探究酵母菌的细胞呼吸方式 探究·实践 实验设计--无氧呼吸装置 葡萄糖溶液＋酵母菌 封口放置一段时间后，再与第二个锥形瓶连接 （使酵母菌消耗瓶内的氧气，造成无氧环境，确保产物是无氧呼吸的产生的） 第一个 锥形瓶： 第二个 锥形瓶： 澄清的石灰水或溴麝香草酚蓝水溶液 根据混浊程度、颜色的变化时间进行比较CO2的产生量 一、探究酵母菌的细胞呼吸方式 探究·实践 实验设计—注意事项 ②质量分数为10%的NaOH溶液的作用是什么？ ③B瓶应封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，为什么？ ①配制酵母菌培养液时，必须先将煮沸的葡萄糖溶液冷却至常温，才可加入酵母菌，为什么？ 煮沸葡萄糖溶液为了灭菌，防止其他微生物的干扰；放至室温，防止高温杀死酵母菌； 去除空气中的CO2，排除空气中的CO2对实验的干扰； 将B瓶中的O2消耗完，确保通入澄清石灰水中的CO2均来自无氧呼吸； ④葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，所以应将酵母菌的培养时间适当_____以_____________________； 延长 耗尽溶液中的葡萄糖 一、探究酵母菌的细胞呼吸方式 探究·实践 探究·实践 实验结果 有氧装置 无氧装置 初 始 相同时间后 一、探究酵母菌的细胞呼吸方式 探究·实践 实验结果 用溶有重铬酸钾的浓硫酸检测酒精 溶有重铬酸钾的浓硫酸 +A装置的酵母菌滤液 +B装置的酵母菌滤液 灰绿色 不变灰绿色 一、探究酵母菌的细胞呼吸方式 探究·实践 实验结论 酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸 在有氧条件下，通过细胞呼吸产生大量的CO2 在无氧条件下通过细胞呼吸产生酒精和少量的CO2 一、探究酵母菌的细胞呼吸方式 探究·实践 科学方法 对比试验 本实验中有对照组吗？本试验有对照吗？ 本实验中没有对照组，两组皆为实验组； 本实验存在对照，两实验组之间进行对照，属于对比实验。 对比实验（相互对照实验） 设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的分析比较，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。 1.下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验的叙述，正确的是 A.选择酵母菌作为实验材料是因为酵母菌是自养、兼性厌氧型微生物， 易于培养 B.通过设置有氧(对照组)和无氧(实验组)的对照，易于判断酵母菌的细胞 呼吸方式 C.将实验装置连接后需要进行气密性检查，确保不漏气 D.实验的因变量是澄清石灰水是否变混浊和加入酸性重铬酸钾溶液后样 液的颜色变化 √ 小试牛刀 2. 如图为“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的实验装置，下列有关叙述错误的是（ ） A.a瓶加入质量分数为10%的NaOH 溶液是为了吸收空气中的CO2 B.d中的葡萄糖若没有耗尽，则也 能与酸性重铬酸钾发生反应 C.葡萄糖溶液和酵母菌混匀后需要高温煮沸以去除溶解氧 D.d瓶先封口放置一段时间的目的是消耗瓶中的O2以形成无氧的环境 √ 小试牛刀 PART 02 有氧呼吸 1 22 （教材P92）对于绝大多数生物来说，有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式，这一过程必须有氧的参与。有氧呼吸的主要场所是线粒体。线粒体具有内、外两层膜，内膜的某些部位向线粒体的内腔折叠形成峭，峭使内膜的表面积大大增加。峭的周围充满了液态的基质。线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶 内膜 嵴 基质 外膜 含有氧呼吸有关的酶 二、有氧呼吸 1 二、有氧呼吸 1.有氧呼吸的场所分析 【资料】 ①将酵母菌研磨、离心分离后，得到上清液（含细胞质基质）和沉淀物（含线粒体）； ②把等量的沉淀物、上清液和未离心处理的匀浆分别放入A、B、C三支试管中；（如下图所示） ③向3支试管中分别加入等量的氧气、葡萄糖、荧光素和荧光素酶等，一段时间后检测各试管的变化情况。 A 沉淀物 B 上清液 C 匀浆 A B C 结果分析：A试管中葡萄糖的量不变 B试管中葡萄糖的含量减少，有丙酮酸（C3H4O3）和[H]生成 C试管中葡萄糖的量减少，有CO2生成 1 二、有氧呼吸 组别 自变量 实验结果 A 线粒体 葡萄糖的量不变，没有荧光 B 细胞质基质 葡萄糖的量减少，有丙酮酸和[H]生成，微弱荧光出现 C 线粒体和细胞质基质 葡萄糖的量减少，有CO2生成以及较强荧光出现 根据结果，进行讨论： 1.葡萄糖分解的场所？形成的产物有？ 2.丙酮酸分解的场所？产物有？ 细胞质基质；丙酮酸、[H]和ATP 线粒体；CO2和ATP 1 二、有氧呼吸 2.线粒体的结构与功能相适应 外膜 内膜 线粒体基质 嵴 内膜向内折叠形成嵴，使得内膜的变面积大大增加。 线粒体内膜和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。 1 ①过程图解： 少量能量 C6H12O6 2C3H4O3 [H] 2C3H4O3 6CO2 H2O [H] [H] O2 H2O 少量能量 酶 酶 酶 大量能量 丙酮酸 丙酮酸 细胞呼吸中的[H]是一种十分简化的表示方式，产生[H]的过程主要是指氧化型辅酶Ⅰ（NAD+）转化为还原型辅酶Ⅰ（NADH） 二、有氧呼吸 3.有氧呼吸的过程 1 ②人为将有氧呼吸划分为三个阶段 第一阶段发生在细胞质基质，简记： 第二阶段发生在线粒体基质，简记： 第三阶段发生在线粒体内膜，简记： C6H12O6→2C3H4O3＋4[H]＋少量能量 酶 2C3H4O3＋6H2O→6CO2＋20[H]＋少量能量 酶 24 [H]＋6O2→ 12H2O ＋大量能量 酶 二、有氧呼吸 3.有氧呼吸的过程 C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量 酶 1 二、有氧呼吸 ③能量的去向： 3.有氧呼吸的过程 1mol的葡萄糖彻底氧化分解以后，可生成大约2870kJ的能量，其中大约977.28KJ左右的能量存储在ATP中。其余能量去哪儿了？这种散失对生物体有何意义？ 有机物中稳定化学能 热能（大部分） ATP中活跃化学能（少部分） 维持体温等 1 二、有氧呼吸 C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量 酶 3.有氧呼吸的过程 ④有氧呼吸过程中的元素去向： 1 二、有氧呼吸 3.有氧呼吸的过程 ⑤有氧呼吸的场所： 细胞质基质和线粒体 有氧呼吸的主要场所： 线粒体 注意： 真核细胞中哺乳动物成熟的红细胞、蛔虫中无线粒体，只能进行无氧呼吸。 线粒体不是进行有氧呼吸必需的结构，如蓝细菌(原核生物)无线粒体，但能进行有氧呼吸。 1 二、有氧呼吸 4.有氧呼吸的定义 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。 物质 变化 有机物 （葡萄糖） 无机物 （CO2+H2O） 有机物中稳定的化学能 ATP中 活跃的化学能 + 散失的 热能 能量 变化 注意：有氧呼吸最常利用的物质是葡萄糖，但并不是唯一物质。 1 二、有氧呼吸 1 1.[H]在哪些阶段产生、消耗？ 2.H2O作为反应物、产物分别在哪个阶段？ 3.O2参与第几阶段？CO2在哪个阶段生成？ 第一二阶段产生，第三阶段消耗。 第二阶段作为反应物，第三阶段作为产物。 O2参与第三阶段，CO2在第二阶段生成。 第一二三阶段产生能量，第三阶段产生的能量最多。 4.产生能量的阶段？哪一阶段产生的能量最多？ 二、有氧呼吸 1 线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所。研究发现，经常运动的人肌细胞中线粒体数量通常比缺乏锻炼的人多。下列与线粒体有关的叙述，错误的是（ ） A.有氧呼吸时细胞质基质和线粒体中都能产生ATP B.线粒体内膜上的酶可以参与[H]和氧反应形成水的过程 C.线粒体中的丙酮酸分解成CO2和[H]的过程需要O2的直接参与 D.线粒体中的DNA能够通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成 C 小试牛刀 下图表示细胞呼吸作用的过程，其中①～③代表有关生理过程发生的场所，甲、乙代表有关物质。下列相关叙述不正确的是(　 　) A. 在②和③中所含酶的种类不同 B. 在②和③中产生ATP的量有差异 C. ①和②都是线粒体的组成部分 D. 甲、乙分别代表丙酮酸、[H] C 小试牛刀 感谢聆听 1 37 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder r0.2.61(gap_fixed:False) Lavf54.6.100 $$