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（2019）必修1

第五章 5.3 细胞呼吸的原理和应用(第1课时) 学习目标： 1. 探究酵母菌细胞呼吸的方式（重、难点） 2. 概述有氧呼吸过程中物质与能量的变化（重、难点） 问题探讨（教材P90） 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。 氧气 细胞分裂 酵母菌数量增加 无氧 产生酒精 2 问题探讨 1. 为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？ 2. 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？ 在有氧条件下，酵母菌分解营养物质释放能量多，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。 酵母菌在有氧和无氧的条件下产生的能量是不同的。 3 细胞呼吸也称为呼吸作用，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，释放出能量并生成ATP的过程。 一、细胞呼吸的概念 主要能源物质 葡萄糖 主要储能物质 脂肪 其他能源物质 糖原、淀粉等 氧化分解 直接能源物质 ATP ADP +Pi+能量 ——→ 生命 活动 水解 供能 实质 细胞内有机物氧化分解，并释放能量的过程 分类 依据是否需要氧气，分为有氧呼吸和无氧呼吸 问题探究：呼吸=呼吸作用=细胞呼吸？ O2 呼吸系统 循环系统 组织细胞 CO2 呼吸作用（细胞呼吸） 实质：有机物 氧化分解 供能 呼吸运动（吸气、呼气） 呼吸是指机体与环境之间O2和CO2交换的过程 酵母菌是单细胞真菌，在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。 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 科学探究步骤 酵母菌什么条件下产生CO2？什么条件下产生酒精？ 提出问题 酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是什么? 作出假设 无氧 CO2和酒精 产生 CO2 有氧 产生 6 设计实验 变量 自变量 因变量 无关变量 有氧条件 无氧条件 是否产生CO2 是否产生酒精 相同且适宜的培养条件（pH、温度、酵母菌的活性、葡萄糖浓度等） CO2产生量 密封 通气 （1）CO2的检测方法 CO2使澄清石灰水变浑浊 CO2使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄 （2）酒精的检测 橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与酒精发生反应，变成灰绿色。 为什么这个实验选用酵母菌作为实验材料，我们先深入了解酵母菌 进行实验 运用以上装置分别搭建有氧呼吸和无氧呼吸装置? 由于葡萄糖是酵母菌细胞呼吸的原料，并且可以为酵母菌提供营养物质 进行实验—实验装置分析 2. 锥形瓶B为什么要放置一段时间后连接D瓶？ 答：消耗B瓶中的氧气，确保通入澄清石灰水中的CO2是由无氧呼吸产生的。 有氧条件 吸收空气中的CO2 检测 CO2 无氧条件 1. 酵母菌溶液是由酵母菌和葡萄糖溶液混合配置而成，其中葡萄糖溶液需要煮沸后冷却再加入？ 煮沸：灭菌、除去葡萄糖溶液中的氧气 冷却：避免高温杀死酵母菌 3. 具体如何检测两个装置中CO2的产生情况？ 答：观察两个装置D瓶中澄清石灰水变混浊的程度，或者将装置D瓶改盛放为溴麝香草酚蓝溶液，观察溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄的时间长短 进行实验—实验装置分析 4. 如何检测两个装置是否有酒精产生？ 答从 中各取2ml培养液，分别注入2支干净的试管中，再向试管中分别滴加0.5ml溶有0.1g 并轻轻震荡混匀 。 注意：葡萄糖（具有还原性）也能和酸性重铬酸钾反应，故检测时需要等培养液中葡萄糖耗尽再进行。 A、B酵母菌培养瓶 重铬酸钾的浓硫酸溶液 5. 该实验有没有对照组？ 答：没有对照组，该实验中有氧条件和无氧条件均为实验组，相互对照。 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。在对比实验中，通常不清楚研究的实验因素对实验结果的影响，需要通过实验来进行确定，因此所有组别都是实验组。 课堂练习：《课时》第27页第7题 为什么这个实验选用酵母菌作为实验材料，我们先深入了解酵母菌 实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式 分析结果，得出结论 石灰水十分混浊 培养液不能使重铬酸钾变灰绿色 实验结论：有氧条件，酵母菌产生大量的CO2 溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄(快) 石灰水有点混浊 培养液能使重铬酸钾变灰绿色 实验结论：无氧条件，酵母菌产生大量酒精和少量的CO2 溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄(慢) 为什么这个实验选用酵母菌作为实验材料，我们先深入了解酵母菌 延伸思考1：实验装置的改进 有同学认为，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，以致可能对实验结果有干扰，你同意吗？你如何避免这种可能性的发生，以保证实验更严谨？ 酵母菌培养液 气泵 质量分数为10%的NaOH溶液 澄清的 石灰水 澄清的 石灰水 还有的同学认为，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，以致可能对实验结果有干扰。你能不能避免这种可能性的发生，以保证实验更严谨？ 酵母菌培养液 澄清的 石灰水 石蜡油或植物油密封 延伸思考2：实验装置的改进 二、有氧呼吸 对于绝大多数生物来说 ，有氧呼吸是呼吸作用的主要形式，这一过程必须要有氧气的参与。 PART ONE 有氧呼吸 场所 反应物 产物 释能 反应式 第一阶段 第二阶段 第三阶段 总反应式 1.有氧呼吸的主要场所？主要场所适于进行有氧呼吸的特点有哪些？ 2.有氧呼吸各阶段特征。 C6H12O6 6CO2 能量 ATP 热能 酶 20[H] 12H2O 酶 ATP 大量 能量 热能 2C3H4O3 6H2O 能量 热能 6O2 6O2 线粒体基质 4[H] 2C3H4O3(丙酮酸) 酶 ATP [H]指的是还原型辅酶I（NADH) 细胞质基质 线粒体内膜 1.有氧呼吸的过程 1.有氧呼吸的过程 PART ONE 有氧呼吸 场所 反应物 产物 释能 第一阶段 第二阶段 第三阶段 观看视频，完成表格内容。 细胞质基质 主要是葡萄糖 丙酮酸、[H] 少量 丙酮酸、水 CO2、[H] 少量 [H]、O2 H2O 大量 线粒体基质 线粒体内膜 1.有氧呼吸各阶段反应式 第一阶段 第二阶段 第三阶段 C6H12O6 酶 2C3H4O3 + 4[H] + 少量能量 反应场所 细胞质基质 6CO2 + 20[H] + 少量能量 2C3H4O3+ 6H2O 酶 线粒体基质 酶 12H2O + 大量能量 24[H]+6O2 线粒体内膜 总反应式 葡萄糖的初步分解 丙酮酸彻底分解的 [H]的氧化 C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O +能量 酶 注意：化学式前后的水分子不抵消 线粒体是有氧呼吸的主要场所 1.有氧呼吸各阶段反应式 第一阶段 第二阶段 第三阶段 C6H12O6 酶 2C3H4O3 + 4[H] + 少量能量 6CO2 + 20[H] + 少量能量 2C3H4O3+ 6H2O 酶 酶 12H2O + 大量能量 24[H]+6O2 细胞质基质 线粒体基质 线粒体内膜 讨论：1. 有机物彻底分解在第几阶段？ 2. 是否每阶段都有[H]生成？大量生成[H]在第几阶段？ 3. 是否每阶段都有能量生成？大量生成能量在第几阶段？ 答：第二阶段。 答：第一、二阶段，大量生成[H]在第二阶段。 答：是的，大量生成能量在第三阶段。 1.有氧呼吸各阶段反应式 第一阶段 第二阶段 第三阶段 C6H12O6 酶 2C3H4O3 + 4[H] + 少量能量 6CO2 + 20[H] + 少量能量 2C3H4O3+ 6H2O 酶 酶 12H2O + 大量能量 24[H]+6O2 细胞质基质 线粒体基质 线粒体内膜 讨论：4. 氧气在第几阶段被利用？CO2在第几阶段生成？ 5. 上述反应产物中的CO2和H2O 中的O分别来自反应物中的什么物质? 答：氧气在第三阶段被利用，CO2在第二阶段生成。 答：CO2中的O来自反应物丙酮酸；H2O 中的O来自反应物氧气。 第一阶段 第二阶段 第三阶段 C6H12O6 酶 2C3H4O3 + 4[H] + 少量能量 6CO2 + 20[H] + 少量能量 2C3H4O3+ 6H2O 酶 酶 12H2O + 大量能量 24[H]+6O2 细胞质基质 线粒体基质 线粒体内膜 讨论：6. H2O参与的反应和产生H2O 的反应分别发生在哪个阶段？ 答：H2O参与的反应，发生在第二阶段； 产生H2O 的反应，发生在第三阶段。 拓展：线粒体是既能消耗水，又能产生水的细胞器。 总反应式 C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O +能量 酶 1.有氧呼吸各阶段反应式 第一阶段 第二阶段 第三阶段 C6H12O6 酶 2C3H4O3 + 4[H] + 少量能量 6CO2 + 20[H] + 少量能量 2C3H4O3+ 6H2O 酶 酶 12H2O + 大量能量 24[H]+6O2 细胞质基质 线粒体基质 线粒体内膜 讨论：7. 葡萄糖的直接分解场所是什么?为什么线粒体不能直接氧化分解葡萄糖 ? 答：葡萄糖的直接分解场所是细胞质基质。①线粒体膜上没有葡萄糖载体，葡萄糖无法进入线粒体；②线粒体中没有氧化分解葡萄糖的酶。 C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量 酶 有氧呼吸总反应式 有氧呼吸定义 指细胞在氧的参与下，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，同时生成大量ATP的过程。 课堂练习：《能培》第91页第3题 物质变化 有机物（葡萄糖） 无机物（CO2+H2O） 能量变化 有机物中稳定的化学能 ATP中 活跃的化学能 + 散失的 热能 研究表明：在细胞内，1 mol的葡萄糖彻底氧化分解可以释放出约为2870kJ的能量，可使977.28kJ左右的能量储存在ATP中，其余的能量则以热能的形式散失掉了。 思考: 有氧呼吸与体外燃烧的不同点？ 有氧呼吸与体外燃烧 不同点： 1.有氧呼吸过程温和； 2.有机物中的能量经过一系列化学反应逐步释放； 3.有氧呼吸释放的部分能量储存在ATP中。 体外 燃烧 迅速释放能量 有氧 呼吸 逐级释放能量 易错提醒 1. 没有线粒体可以进行有氧呼吸吗 ? 2. 真核细胞都可以进行有氧呼吸吗 ? 答：可以，如蓝细菌没有线粒体，但能进行有氧呼吸。 （原因：含有与有氧呼吸有关的酶；场所：细胞质和细胞膜内表面） 拓展1：线粒体不是生物进行有氧呼吸的必要结构。 答：不是，如哺乳动物成熟的红细胞，无线粒体，可以进行无氧呼吸。 归纳：有氧呼吸过程 C6H12O6 2C3H4O3 2C3H4O3+ 4[H]+少量能量 C6H12O6 酶 细胞质基质 少量能量 场 所： 物质变化： 产生能量： 第一阶段： 场 所： 物质变化： 产生能量： 第二阶段： 6CO2+20[H]+少量能量 2丙酮酸 +6H2O 酶 线粒体基质 少量能量 场 所： 物质变化： 产生能量： 第三阶段： 线粒体内膜 酶 12H2O+大量能量 24[H]+6O2 大量能量 6H2O 6CO2 4[H] 20[H] 6O2 12H2O 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反应式中间不能用等号，要用箭头。反应条件“酶”不能省去。 ③不要认为细胞呼吸的底物只有葡萄糖，教材只是以葡萄糖在有氧条件下彻底氧化分解为例来介绍有氧呼吸过程。 Lavf56.40.101 Tencent APD MTS $$