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

5.3 细胞呼吸的原理和应用 馒头和面包里面都有一个个的小孔，都很松软，是因为在发面时加入酵母菌，产生了CO2。在酿酒中，酵母菌进行细胞呼吸产生了酒精。 酵母菌在什么条件下产生CO2？产生酒精？ 一、细胞呼吸的方式（P90） 酵母菌 代谢类型：异养兼性厌氧型 呼吸方式：有氧呼吸、无氧呼吸 细胞呼吸都需要氧？ 1.细胞呼吸： 细胞内的有机物氧化分解，并释放能量。（呼吸作用的实质） 一、细胞呼吸的方式（P90） 2.实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式 2.细化实验变量： 如何控制有氧和无氧？ 如何检测CO2和酒精？ 怎样保证酵母菌生活？ 1.确定实验目的： 自变量是什么？ 因变量是什么？ 酵母菌什么条件下产生CO2，产生酒精？ 有氧 CO2 无氧 CO2+酒精 有氧/无氧条件 是否产生CO2/酒精 通气/密封 提出问题 作出假设 设计实验 进行实验 分析结果 得出结论 一、细胞呼吸的方式（P90） 2.实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式 酒精+酸性条件下的重铬酸钾溶液：橙色→灰绿色 CO2 澄清石灰水：变混浊（混浊程度） 溴麝香草酚蓝：蓝→绿→黄（时间长短） 将每份10g的食用酵母菌放入锥形瓶中，分别向瓶中注入240ml煮沸并冷却的质量分数为5%的葡萄糖溶液。 一、细胞呼吸的方式（P90） 2.实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式 保证O2的充分供应 吸收空气中的CO2 葡萄糖先煮沸再冷却 提出问题 作出假设 设计实验 进行实验 分析结果 得出结论 一、细胞呼吸的方式（P90） 2.实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式 提出问题 作出假设 设计实验 进行实验 分析结果 得出结论 B瓶应封口一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，为什么？ 耗尽B瓶中的O2 ，确保CO2均来自无氧呼吸。 检测CO2：根据石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短。 检测酒精：取酵母菌培养液的滤液，滴加0.5ml溶有重铬酸钾的浓硫酸溶液，轻振并观察颜色变化。 A B A B 由于葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，应将酵母菌的培养时间适当延长，以耗尽溶液中的葡萄糖。 一、细胞呼吸的方式（P90） 2.实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式 提出问题 作出假设 设计实验 进行实验 分析结果 得出结论 ①酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸，产生大量CO2，不产生酒精； ②酵母菌在无氧条件下进行无氧呼吸，产生少量CO2，同时也产生酒精。 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？ 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？ 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_________________。 煮沸灭菌，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O2消耗完，确保通入澄清石灰水中的CO2均来自无氧呼吸。 延长 耗尽溶液中的葡萄糖 一、细胞呼吸的方式（P90） 12 一、细胞呼吸的方式（P90） 3.科学方法：对比实验/相互对照实验 本实验中哪个是对照组，哪个是实验组？ 两组都是实验组。 　　设置两个或两个以上的实验组，通过对几个实验组结果的分析比较，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。 二、有氧呼吸（P92） 阅读P92—93，思考以下题： 1 2 3 细胞呼吸可分为有氧呼吸和无氧呼吸。绝大多数生物细胞呼吸的主要形式是有氧呼吸。 有氧呼吸的概念是什么？ 有氧呼吸可分为几个阶段？ 有氧呼吸的场所和特点？ 二、有氧呼吸（P92） 外膜 内膜 DNA和RNA 核糖体 嵴 基质 线粒体有哪些适应有氧呼吸的结构？ ①具两层膜，内膜向内折叠形成嵴，使内膜的表面积大大增加。 ②内膜和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。 1.主要场所：线粒体 二、有氧呼吸（P92） 2.总反应式及反应过程： C6H12O6＋6H2O＋6O2 6CO2＋12H2O＋能量 酶 场所：线粒体+细胞质基质（真核细胞） 思考：真核细胞中，有氧呼吸的全过程都发生在线粒体中吗？ 有氧呼吸的先由细胞质基质完成葡萄糖的初步分解，之后由线粒体完成剩下的反应。 ①线粒体膜上没有运输葡萄糖的载体，不能进入； ②线粒体中没有氧化分解葡萄糖的酶。 为什么葡萄糖不能在线粒体中氧化分解？ ① ② ③ 第一阶段： ①场所： ②反应式： ③能量变化： 细胞质基质 热能 少量ATP → → 产生[H]的过程是指氧化型辅酶I（NAD+）转化成还原型辅酶I（NADH） 葡萄糖→2丙酮酸+4[H]+能量 酶 C6H12O6 C3H4O3 （少） 18 第二阶段： ①场所： ②反应式： ③能量变化： 线粒体基质 热能 少量ATP → → 2丙酮酸+6H2O→6CO2+20[H]+能量 酶 C3H4O3 （少） 19 第三阶段： ①场所： ②反应式： ③能量变化： 线粒体内膜 热能 大量ATP → → 24[H]+6O2→12H2O+能量 酶 （大） 20 二、有氧呼吸（P92） 3.元素去向： C6H12O6 2丙酮酸 + 4[H] + 少量能量 酶 2丙酮酸 + 6H2O 6CO2 + 20[H] + 少量能量 酶 24[H] + 6O2 酶 12H2O + 大量能量 有氧呼吸总反应式： C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量 酶 易错提醒： ①反应式中的能量不能写成ATP，因为葡萄糖中的能量只有一部分储存在ATP中。 ②反应式前后的H2O不能消去。反应过程中，在第二阶段消耗了水，而第三阶段生成了水。 ③反应式中间不能用等号，要用箭头。 ④反应条件“酶”不能省去。 ⑤细胞呼吸的底物不只有葡萄糖。 22 二、有氧呼吸（P92） 4.概念： 细胞在___的参与下，通过_______的催化作用，把_______等有机物_____________，产生____和____，释放_____，生成________的过程。 氧 多种酶 葡萄糖 CO2 H2O 能量 彻底氧化分解 大量ATP 二、有氧呼吸（P92） 5.特点： 相同：都是有机物氧化分解释放能量的过程。 区别： ①过程温和(常温、一定的pH等)； ②能量逐步释放； ③释放的能量有部分储存在ATP中。 意义：有利于维持细胞的相对稳定状态。 葡萄糖在细胞内彻底氧化分解和体外燃烧有哪些异同？ 二、有氧呼吸（P92） 6.能量去向及效率： C6H12O6 1moL 能量 （2870KJ） 大部分以热能形式散失 小部分977.28kJ储存在ATP 有氧呼吸 请计算：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？ 977.28kJ÷2870kJ≈34.05% 977.28kJ÷30.54kJ/mol=32mol（2+2+28） 课堂小结 26 易错判断： 1.葡萄糖是有氧呼吸唯一能利用的物质（ ） 2.真核细胞都进行有氧呼吸（ ） 3.没有线粒体的细胞一定不能进行有氧呼吸（ ） 4.有氧呼吸的实质是葡萄糖在线粒体中彻底氧化分解，并且释放大量能量的过程（ ） 习题巩固 ✘ ✘ ✘ ✘ 哺乳动物成熟红细胞 部分原核细胞在细胞质基质 三、无氧呼吸（P94） 1.场所：细胞质基质 三、无氧呼吸（P94） 2.类型： C6H12O6 酶 2C3H6O3(乳酸)＋少量能量 2C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量 C6H12O6 酶 高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官（马铃薯块茎、甜菜块根等） 大多数植物、酵母菌等 三、无氧呼吸（P94） 3.概念： 在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程。 酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫发酵，产生酒精的叫酒精发酵，产生乳酸的叫做乳酸发酵。 无论是分解成酒精和二氧化碳或者是转化成乳酸，无氧呼吸都只在第一阶段释放出少量的能量，生成少量ATP。葡萄糖分子中的大部分能量则存留在酒精或乳酸中。 无氧呼吸释放的能量为什么比有氧呼吸少？ 无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量，生成少量ATP。有机物分解不彻底，还有大部分能量储存于乳酸和酒精中。 三、无氧呼吸（P94） 4.有氧和无氧呼吸的异同点： 不同点 有氧呼吸 无氧呼吸 场所 条件 产物 能量 相同 联系 实质 细胞质基质、线粒体 细胞质基质 氧气、酶 酶 CO2+H2O 酒精+CO2，乳酸 大量能量 少量能量 分解有机物，释放能量 第一阶段反应场所和过程完全相同 提供有氧环境，抑制厌氧型微生物的繁殖。 前期通气，促进酵母菌大量增殖；后期密封，促进酵母菌无氧呼吸产生酒精。 松土增加O2浓度，促进根部细胞有氧呼吸，释放更多能量主动吸收土壤中的矿质元素。 四、细胞呼吸原理的应用（P94） 低温，酶活性降低，呼吸速率减慢；低氧，有氧呼吸速率减慢。 破伤风杆菌为厌氧菌，O2会抑制其繁殖。H2O2在过氧化氢酶的催化下分解产生O2。 慢跑氧气供应充足，避免肌肉细胞无氧呼吸产生乳酸。 四、细胞呼吸原理的应用（P94） 拓展：影响细胞呼吸的因素 （1）内部因素： ①不同种类的植物细胞呼吸速率不同。 （旱生植物＜水生植物，阴生植物＜阳生植物）。 ②同一植物在不同的生长发育时期细胞呼吸速率不同。（幼苗期、开花期大于成熟期）。 ③同一植物的不同器官细胞呼吸速率不同。 （生殖器官＞营养器官）。 遗传因素（决定酶的种类和数量） 拓展：影响细胞呼吸的因素 （2）外部因素——温度 温度 呼吸速率 ①低温下贮存蔬果。 ②在大棚种植中，增加昼夜温差，减少有机物消耗，提高产量。 应 用 拓展：影响细胞呼吸的因素 CO2浓度 呼吸速率 过高CO2抑制细胞呼吸，地窖保存食品。 应 用 （2）外部因素——CO2浓度 拓展：影响细胞呼吸的因素 （2）外部因素——O2浓度 O2浓度 呼吸速率 O2浓度 呼吸速率 无氧呼吸 线粒体数量限制 有氧呼吸 拓展：影响细胞呼吸的因素 5 O2（%） 1.0 0.5 P R 10 15 20 D Q T O CO2释放量 Q点： D点： R点： 各点的含义？ 思 考 QD：无氧呼吸速率 OPT：有氧呼吸速率 QPT：呼吸速率 呼吸速率最低，有机物消耗最少 只进行无氧呼吸 无氧呼吸消失 B 拓展：影响细胞呼吸的因素 5 O2（%） 1.0 0.5 P R 10 15 20 D Q T O CO2释放量 B点的含义？ 思 考 QD：无氧呼吸速率 OPT：有氧呼吸速率 QPT：呼吸速率 有氧呼吸CO2释放量与无氧呼吸CO2释放量相等。 B 拓展：影响细胞呼吸的因素 （2）外部因素——水 水 呼吸速率 干燥储存。 应 用 课堂小结 $$