5.3.2无氧呼吸和细胞呼吸原理的应用课件-2025-2026学年高一上学期生物人教版必修1

第3节 无氧呼吸和细胞呼吸原理的应用 第5章　细胞的能量供应和利用 第2课时 SZ-LWH SZ-LWH 教 公 师 开 课 SZ-LWH SZ-LWH 运用物质与能量观，阐明无氧呼吸的概念，说出无氧呼吸的发生条件和生成产物 2 1 基于实验数据，构建温度、氧气浓度等对细胞呼吸强度影响的曲线模型，并解决生产和生活中的问题。 运用物质和能量观，阐明有氧呼吸和无氧呼吸的异同 2 SZ-LWH SZ-LWH 人在剧烈运动后，肌肉会发酸；苹果储藏久了会有酒味。 请分析出现上述现象的原因？ SZ-LWH SZ-LWH 情 境 导入 SZ-LWH SZ-LWH 细胞质基质 1 概念： 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________ATP的过程。 没有氧气 不完全 少量 少量 2 过程 C6H12O6 2丙酮酸(2C3H4O3) 酶 4[H] 2乳酸(C3H6O3) 酶 酶 2酒精(C2H6O)+2CO2 与有氧呼吸第一阶段完全相同 不释放能量 少能 2ATP 热能 SZ-LWH SZ-LWH 一、无氧呼吸 SZ-LWH SZ-LWH 3 总反应式 C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2+ 能量（少量） 酶 （1）酒精发酵： 实例：酵母菌、大多数高等植物 实例：①人和动物细胞 ②乳酸菌 ③某些植物的特殊器官马铃薯块茎、甜菜块根、玉米种子的胚 （2）乳酸发酵： C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+ 能量（少量） 酶 只进行无氧呼吸：乳酸菌、破伤风芽孢杆菌、哺乳动物成熟的红细胞 主要进行无氧呼吸：种子萌发初期、癌细胞 SZ-LWH SZ-LWH 一、无氧呼吸 SZ-LWH SZ-LWH 酸奶：噬热链球菌 5 任务一：分析无氧呼吸的过程 1.尝试写出无氧呼吸两个阶段的反应式 C6H12O6―→2C3H4O3(丙酮酸)＋4[H]＋少量能量 2C3H4O3(丙酮酸)＋4[H]―→ 2C2H5OH(酒精)＋2CO2 2C3H4O3(丙酮酸)＋4[H]―→ 2C3H6O3(乳酸) SZ-LWH SZ-LWH 一、无氧呼吸 SZ-LWH SZ-LWH 2.为什么无氧呼吸第二阶段不产生ATP，但要进行第二阶段的反应呢？(提示信息：已知细胞中的NAD＋的含量不多；丙酮酸不能运出细胞。) 　由于细胞中NAD＋的含量不多，随着NADH的积累，NAD＋逐渐被消耗。当NAD＋的含量很低时，细胞呼吸第一阶段的过程就会停止，ATP的合成也会停止。因此为了保障通过细胞呼吸第一阶段的持续以获得ATP, NADH就要转化成NAD＋来实现循环利用，来自NADH中的氢就会被乙醛或丙酮酸接收。另外，丙酮酸是不能运出细胞的，如果持续积累，也会抑制细胞呼吸第一阶段的进行。 SZ-LWH SZ-LWH 一、无氧呼吸 SZ-LWH SZ-LWH 不同细胞无氧呼吸产物不同的直接原因是什么？ 不同细胞所具有的酶的种类不同，导致反应途径不同，产物也不同。 1 mol葡萄糖彻底氧化分解能释放出2 870 kJ的能量，而1 mol葡萄糖在分解生成乳酸以后，只释放出196.65 kJ的能量，其中只有61.08 kJ的能量储存在ATP中。据此分析，在无氧呼吸过程中，葡萄糖中能量的主要去向和葡萄糖氧化分解释放出的能量的主要去向分别是什么？ 无氧呼吸过程中，葡萄糖中的能量大部分储存在乳酸或酒精中，没有释放出来；而葡萄糖氧化分解释放出的能量主要以热能的形式散失，少量合成ATP。 SZ-LWH SZ-LWH 一、无氧呼吸 SZ-LWH SZ-LWH 项目 有氧呼吸 无氧呼吸 不同点 场所 条件 需要氧、酶 不需要氧、_______ 产物 能量 大量 少量 能量/ATP 产生阶段 第一、二、三阶段 第一阶段 相同点 过程 葡萄糖分解为丙酮酸的阶段完全相同 实质 意义 为生物体的各项生命活动提供能量 细胞质基质和线粒体 细胞质基质 需要酶 CO2、H2O 酒精和CO2或乳酸 分解有机物，释放能量，合成ATP 任务二 列表比较有氧呼吸和无氧呼吸（大本P76） SZ-LWH SZ-LWH 一、无氧呼吸 SZ-LWH SZ-LWH 1.有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段反应完全相同（ ） 2.无氧呼吸的第一阶段和第二阶段两个阶段都可以释放出能量（ ） 3.无氧呼吸时有机物中的能量大部分以热能的形式散失了（ ） 4.剧烈运动时肌细胞产生的CO2全部来自线粒体 ( ) 5.线粒体是人体细胞产生CO2的唯一场所( ) 6.人体骨骼肌细胞在缺氧条件下， 细胞呼吸产生的CO2体积多于吸收的O2的体积 ( ) √ × × 无氧呼吸时有机物中的能量大部分储存在乳酸或酒精中 习题巩固 √ √ × SZ-LWH SZ-LWH 10 1.(2023·重庆永州高一期中)如图①～④表示细胞呼吸中的物质变化过程，下列叙述错误的是 A.一个细胞内②③不能同时进行 B.酵母细胞中③④进行的场所不同 C.图中过程①②③④中均能产生ATP和[H] D.①②、①③的产物不同，原因是酶的种类不同 √ SZ-LWH SZ-LWH 跟踪训练 SZ-LWH SZ-LWH 图中过程①表示有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段，过程④表示有氧呼吸的第二、三阶段，能产生ATP和[H]，过程②表示产生乳酸的无氧呼吸的第二阶段，过程③表示产生酒精的无氧呼吸的第二阶段，②③过程不能产生ATP和[H]，C错误。 SZ-LWH SZ-LWH 跟踪训练 SZ-LWH SZ-LWH (1)内因 ①遗传特性：不同种类的植物细胞呼吸速率不同。 实例：旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。 ②生长发育时期：同一植物在不同的生长发育时期细胞呼吸速率不同。 实例：幼苗期/开花期细胞呼吸速率高，成熟期细胞呼吸速率低。 ③器官类型：同一植物的不同器官细胞呼吸速率不同。 实例：生殖器官大于营养器官。 SZ-LWH SZ-LWH 二、影响细胞呼吸的因素 SZ-LWH SZ-LWH ①氧气：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。如图：(教材P96） O2浓度＝0时，只进行无氧呼吸。 0<O2浓度<10时，同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。 O2浓度≥10时，无氧呼吸被完全抑制，只进行有氧呼吸。 O2浓度＝5时， CO2释放量最少，细胞呼吸最弱，有机物消耗最少。 O2浓度＝10时，无氧呼吸消失点，无氧呼吸被完全抑制，细胞只进行有氧呼吸。 O2浓度＝25时，有氧呼吸速率达到最大，再增加氧气浓度，呼吸速率不再增加。限制因素可能是呼吸底物的量或酶的量与酶的活性等。 (2)外因 SZ-LWH SZ-LWH 二、影响细胞呼吸的因素 SZ-LWH SZ-LWH ②氧气 a.影响：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。如图： b.应用 ① 中耕松土促进植物根部有氧呼吸,有利于矿质元素的吸收 ② 无氧发酵过程需要严格控制无氧环境 ③ 在储存蔬菜、水果、粮食时，为了减少有机物消耗，应控制低氧环境。 SZ-LWH SZ-LWH 二、影响细胞呼吸的因素 SZ-LWH SZ-LWH 15 ②温度 a.影响：细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响酶的活性来影响细胞呼吸速率。 细胞呼吸的最适温度一般在25～35 ℃之间。 b.应用 低温储存食品 大棚栽培在夜间和阴天适当降温 温水和面发得快 (2)外因 温度 呼吸速率 最适温度 SZ-LWH SZ-LWH 二、影响细胞呼吸的因素 SZ-LWH SZ-LWH ③ CO2 a.影响：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行。如右图： b.应用：储藏粮食时适当增加CO2浓度，可抑制细胞呼吸，减少有机物消耗。 (2)外因 SZ-LWH SZ-LWH 二、影响细胞呼吸的因素 SZ-LWH SZ-LWH ④ 水分 a.影响 水作为有氧呼吸的反应物可直接参与反应 水作为生物化学反应的介质影响反应的进行 在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，随含水量的减少而减慢 b.应用 粮食在入仓前要进行晾晒处理 干种子萌发前要进行浸泡处理 SZ-LWH SZ-LWH 二、影响细胞呼吸的因素 SZ-LWH SZ-LWH 教材问题探讨：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？ 通气可以给酵母菌有氧呼吸提供所需要的氧气，有利于酵母菌进行大量繁殖。密封是为了避免空气进入，便于酵母菌在无氧条件下分解有机物产生酒精。 2.为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？ 在有氧条件下，酵母菌分解营养物质释放出的能量多，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。 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？ 密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精，能为自己的生命活动提供少量能量。 SZ-LWH SZ-LWH 三、细胞呼吸原理的应用 SZ-LWH SZ-LWH 1.包扎伤口：选用透气消毒纱布，抑制厌氧细菌（破伤风杆菌）的呼吸与繁殖。 2.酵母菌酿酒：选通气，后密封。先让酵母菌有氧呼吸，大量繁殖，再无氧呼吸产生酒精。 3.花盆经常松土：促进根部有氧呼吸，利于吸收无机盐等。 4.有氧运动：提倡慢跑，防止剧烈运动，肌细胞无氧呼吸产生乳酸。 5.稻田定期排水：抑制无氧呼吸产生酒精，防止酒精中毒，烂根死亡。 6.人工气候室栽培作物：降低夜温以减少呼吸消耗，有利于物质积累。 7.泡菜和酸奶的制作：利用乳酸菌的无氧呼吸产生乳酸。 SZ-LWH SZ-LWH 三、细胞呼吸原理的应用 SZ-LWH SZ-LWH 4.(2023·山东潍坊高一期末)如图表示酵母菌在不同氧浓度下，单位时间内O2的吸收量和CO2的释放量的变化。下列叙述正确的是 A.阴影部分表示无氧呼吸释放的二氧化碳的速率 B.若OaQ＝QN，则有氧呼吸消耗的氧气与无氧呼吸释放的二氧化碳一样多 C.保存水果、蔬菜应选择O2浓度为0的时候 D.B点时只进行有氧呼吸，产生CO2的场所是细胞质基质 √ SZ-LWH SZ-LWH 跟踪训练 SZ-LWH SZ-LWH 阴影部分表示无氧呼吸释放的二氧化碳的总量，A错误； 由于有氧呼吸释放的CO2量和消耗的O2量相等，因此若OaQ＝QN，则有氧呼吸消耗的氧气与无氧呼吸释放的二氧化碳一样多，B正确； 由图可知，P点时，CO2释放总量最少，此时细胞呼吸作用最弱，因此保存水果、蔬菜应选择O2浓度为Ob的时候，C错误； 由图可知，B点时CO2释放总量和O2吸收量相同，说明B点时只进行有氧呼吸，产生CO2的场所是线粒体基质，D错误。 SZ-LWH SZ-LWH 跟踪训练 SZ-LWH SZ-LWH 5.(2023·广东深圳高一期末)细胞呼吸的原理在生活和生产中得到了广泛的应用。下列叙述错误的是 A.利用麦芽、葡萄、粮食和酵母菌，在控制通气的情况下，可以产生各种酒 B.包扎伤口时，用透气的纱布或创可贴，其目的是促进伤口处人体细胞的有氧呼吸 C.及时为板结的土壤松土透气，有利于根细胞对无机盐的吸收 D.提倡慢跑的原因之一是避免因剧烈运动产生大量的乳酸引起身体不适 包扎伤口时，用透气的纱布或创可贴，其目的是防止伤口处缺氧导致的厌氧菌大量繁殖，B错误。 √ SZ-LWH SZ-LWH 跟踪训练 SZ-LWH SZ-LWH 一、根据反应物和产物来判断 有氧呼吸 C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 6CO2 + 12H2O + 能量（大量） 酶 无氧呼吸 C6H12O6 酶 2C3H6O3(乳酸) + 能量（少量） C6H12O6 2C2H5OH(酒精) + 2CO2 + 能量（少量） 酶 1.消耗O2或消耗水或产物中有H2O 一定存在有氧呼吸 3.无CO2释放 2.产物中有酒精或乳酸 一定存在无氧呼吸 只进行产乳酸的无氧呼吸或死亡 SZ-LWH SZ-LWH 四、细胞呼吸方式的判断方法 SZ-LWH SZ-LWH 24 二、依据反应场所来判断 ①若整个呼吸过程均在细胞质基质中进行，则为 ； ②若部分过程在线粒体中进行，则为 。 ①若只有二氧化碳和水产生，则为 ， ②若有乳酸或酒精产生，则为 。 1.真核细胞 2.原核细胞 原核细胞没有线粒体，故原核细胞的呼吸作用在细胞质和细胞膜上进行，其呼吸方式的判断应是根据产物判断： 无氧呼吸 有氧呼吸 有氧呼吸 无氧呼吸 SZ-LWH SZ-LWH 四、细胞呼吸方式的判断方法 SZ-LWH SZ-LWH 三、根据酒精与CO2释放量 1.酒精产生量=CO2释放量 →只进行产酒精的无氧呼吸。 2.酒精的产生量<CO2释放量 →既有进行有氧呼吸， 又进行产酒精的无氧呼吸。 SZ-LWH SZ-LWH 四、细胞呼吸方式的判断方法 SZ-LWH SZ-LWH 四、根据O2吸收量与CO2释放量 →只进行以葡萄糖为底物的有氧呼吸 或进行同时有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸。 1.不消耗O2，释放CO2 →只进行产酒精的无氧呼吸。 2.不消耗O2，不释放CO2 →只进行产乳酸的无氧呼吸或细胞已死亡。 3.CO2释放量= O2吸收量 4.CO2释放量>O2吸收量 →既进行有氧呼吸又进行产酒精的无氧呼吸。 5.CO2释放量<O2消耗量 →可能存在脂质的氧化分解。 SZ-LWH SZ-LWH 四、细胞呼吸方式的判断方法 SZ-LWH SZ-LWH 27 2.(2023·云南大理高一期末)如图表示某同学测得不同O2浓度下，酵母菌在一段时间内分解葡萄糖时CO2释放量和O2吸收量。下列叙述错误的是 A.O2浓度为a时，葡萄糖的氧化分解不彻底 B.O2浓度为b时，无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸所消耗的葡萄糖的5倍 C.O2浓度为c时，有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2量相等 D.O2浓度为d时，产生的CO2全部来自线粒体 √ SZ-LWH SZ-LWH 跟踪训练 SZ-LWH SZ-LWH O2浓度为a时，酵母菌释放CO2，不吸收O2，说明酵母菌只进行无氧呼吸，无氧呼吸过程中有机物的氧化分解不彻底，A正确； O2浓度为b时，CO2释放量为8个单位，O2吸收量为3个单位，则有氧呼吸释放的CO2量为3个单位，无氧呼吸释放的CO2量为5个单位，因此无氧呼吸消耗的葡萄糖为2.5个单位，有氧呼吸消耗的葡萄糖为0.5个单位，无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸消耗的葡萄糖的5倍，B正确； SZ-LWH SZ-LWH 跟踪训练 SZ-LWH SZ-LWH 五、液滴移动法探究细胞的呼吸方式 (大本P79) 2.装置2中着色液滴移动的距离代表呼吸作用消耗的氧气和释放的 二氧化碳的体积的差值。 实验原理 1.装置1中加入NaOH溶液的目的是 ，根据着色液滴 移动的距离可测出 的体积。 吸收二氧化碳 呼吸作用消耗的氧气 SZ-LWH SZ-LWH 四、细胞呼吸方式的判断方法 SZ-LWH SZ-LWH 实验现象 结论 装置1液滴 装置2液滴 不动 不动 不动 右移 左移 右移 左移 不动 左移 左移 只进行有氧呼吸或有氧+产乳酸的无氧呼吸 只进行产酒精的无氧呼吸 既进行有氧呼吸又进行产酒精的无氧呼吸 细胞已死亡或只进行产乳酸的无氧呼吸 若实验组刻度左移5个单位，对照组刻度右移2个单位，则实际呼吸强度为_____个单位。 7 种子进行有氧呼吸时，底物中除糖类外还含有脂质 SZ-LWH SZ-LWH 四、细胞呼吸方式的判断方法 SZ-LWH SZ-LWH 实验误差的校正 1.如果实验材料是绿色植物，整个装置应遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。 2.如果实验材料是种子，为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应对装置及所测种子进行消毒处理。 3.为防止气压、温度等物理因素引起误差，应设置对照实验，将所测的生物材料灭活(如将种子煮熟)，其他条件均不变。 蒸馏水 5mL SZ-LWH SZ-LWH 四、细胞呼吸方式的判断方法 SZ-LWH SZ-LWH 3.(2023·陕西汉中高一期末)如图是探究酵母菌细胞呼吸方式类型的装置(NaOH溶液可以吸收装置中的CO2)，下列叙述正确的是 A.假设装置1中的液滴左移，装置2中的液滴右移，说明酵母菌只进行有氧呼吸 B.假设装置1中的液滴不移动，装置2中的液滴右移，说明酵母菌只进行有氧呼吸 C.假设装置1中的液滴左移，装置2中的液滴右移，说明酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸 D.假设装置1、2中的液滴均不移动，说明酵母菌只进行有氧呼吸或只进行无氧呼吸 √ SZ-LWH SZ-LWH 跟踪训练 SZ-LWH SZ-LWH 假设装置1中的液滴左移，说明消耗了氧气，装置2中的液滴右移，说明产生的二氧化碳量大于消耗的氧气量，说明酵母菌同时进行有氧呼吸 和无氧呼吸，A错误，C正确； 假设装置1中的液滴不移动，装置2中的液滴右移，说明没有消耗氧气，但产生了二氧化碳，酵母菌只进行无氧呼吸，B错误； 假设装置1和装置2的液滴均不移动，即没有氧气的消耗，也没有二氧化碳的产生，说明酵母菌既不进行有氧呼吸也不进行无氧呼吸或酵母菌细胞已经死亡，D错误。 SZ-LWH SZ-LWH 跟踪训练 SZ-LWH SZ-LWH 细胞呼吸 呼吸方式 有氧呼吸 无氧呼吸 酶 C6H12O6 ＋ 6H2O ＋ 6O2 6CO2 ＋12H2O ＋ 能量 C6H12O6 2CO2 ＋2C2H5OH ＋少量能量 酶 葡萄糖 酶 2丙酮酸 少量能量 4〔H〕 + + 6O2 12H2O 酶 大量能量 24〔H〕 + + C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+少量能量 酶 细胞质基质 一：细胞质基质 三：线粒体内膜 二：线粒体基质 6CO2 6H2O 酶 2丙酮酸 少量能量 20〔H〕 + + + 影响因素 温度 水分 CO2浓度 O2浓度 内因 外因 SZ-LWH 课堂小结 SZ-LWH SZ-LWH SZ-LWH $$