5.3 细胞呼吸的原理和应用课件-2025-2026学年高一上学期生物人教版必修1

该高中生物学课件围绕细胞呼吸的原理与应用展开，从酵母菌在不同条件下的代谢差异切入，逐步构建有氧呼吸、无氧呼吸的过程模型，再通过对比归纳总结其场所、能量转化效率及生理意义，形成由现象到本质、由个体到系统的学习支架。 其亮点在于深度融合生命观念、科学思维与探究实践三大核心素养，以“酵母菌呼吸方式探究”为典型任务，引导学生设计实验、分析数据、判断呼吸类型，体现物质与能量观和科学推理能力。例如，利用CO₂释放量与O₂消耗量的关系判断呼吸类型，既训练逻辑思维又强化概念理解。此设计有助于学生建立结构功能观和生态观，提升实验设计与问题解决能力，教师可借此优化教学流程，增强课堂互动性和深度。

第3节 细胞呼吸的原理和应用 第5章 细胞的能量供应和利用 问题探讨 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？ ㈠细胞呼吸的概念 呼吸作用的实质是细胞内有机物的氧化分解，并释放能量，因此也叫细胞呼吸。 一 细胞呼吸的方式 ㈡探究酵母菌细胞呼吸的方式 1.实验原理 ⑴酵母菌 一 细胞呼吸的方式 酵母菌是单细胞的真菌，在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。 ㈡探究酵母菌细胞呼吸的方式 1.实验原理 ⑶检测有无酒精产生 一 细胞呼吸的方式 二氧化碳可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄，二氧化碳越多，由蓝变绿再变黄的时间越短。 橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与酒精发生化学反应，变成灰绿色。 ⑵检测有无二氧化碳产生 二氧化碳可使澄清的石灰水变混浊，二氧化碳越多，变混浊的程度越大。 ㈡探究酵母菌细胞呼吸的方式 2.探究过程 一 细胞呼吸的方式 ⑴提出问题 酵母菌在有氧和无氧条件下是否都产生CO2？ 酵母菌在有氧和无氧条件下产生的CO2是否一样多？ 酵母菌在有氧还是无氧条件下产生酒精？ ㈡探究酵母菌细胞呼吸的方式 2.探究过程 一 细胞呼吸的方式 酵母菌在有氧和无氧条件下都产生CO2。 酵母菌在有氧条件下产生的CO2比无氧条件下多。 ⑵作出假设 酵母菌在无氧条件下产生酒精。 ㈡探究酵母菌细胞呼吸的方式 一 细胞呼吸的方式 2.探究过程 取20g新鲜的食用酵母菌，分成两等份，分别放入A、B两个500mL的锥形瓶中，分别向瓶中注入240mL质量分数为5%葡萄糖溶液 ⑶设计实验 ①酵母菌培养液的配制 ㈡探究酵母菌细胞呼吸的方式 一 细胞呼吸的方式 2.探究过程 ⑶设计实验 ②检测CO2的产生 用锥形瓶和其他材料用具组装好实验装置，将实验装置放到25-350C的环境中培养8-10小时。 有氧组 无氧组 ㈡探究酵母菌细胞呼吸的方式 一 细胞呼吸的方式 2.探究过程 ⑶设计实验 ②检测CO2的产生 甲组增设加NaOH的锥形瓶的目的是什么？ 目的是吸收通入空气中的CO2，确保进入装有澄清石灰水的锥形瓶的CO2是A锥形瓶中的酵母菌在有氧条件下产生的。 ㈡探究酵母菌细胞呼吸的方式 一 细胞呼吸的方式 2.探究过程 ⑶设计实验 ②检测CO2的产生 乙组B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，这样做的目的是什么？ 目的是消耗掉B瓶培养液液面上方空气中的O2，确保进入装有澄清石灰水的锥形的CO2是B锥形瓶中的酵母菌在无氧条件产生的。 ㈡探究酵母菌细胞呼吸的方式 一 细胞呼吸的方式 2.探究过程 在A、B锥形瓶中各取2mL酵母菌培养液的滤液，分别注入2支干净的试管中。向试管中分别滴加0.5mL溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液(质量分数为95%-97%)并轻轻振荡，使它们混合均匀。观察试管中溶液的颜色变化。由于葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化。因此，应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。 ⑶设计实验 ③检测酒精的产生 ㈡探究酵母菌细胞呼吸的方式 一 细胞呼吸的方式 2.探究过程 ⑷进行实验 根据设计的实验方案进行实验，记录实验结果。 澄清石灰水/溴麝香草酚蓝水溶液 重铬酸钾--浓硫酸溶液 有氧 无氧 混浊程度大／变黄时间短 无颜色变化 混浊程度小／变黄时间长 橙色变成灰绿色 ㈡探究酵母菌细胞呼吸的方式 一 细胞呼吸的方式 2.探究过程 ⑸得出结论 酵母菌在无氧条件下产生酒精。 酵母菌在有氧和无氧条件下都产生CO2。 酵母菌在有氧条件下产生的CO2比无氧条件下多。 ㈡探究酵母菌细胞呼吸的方式 一 细胞呼吸的方式 2.探究过程 ⑹交流讨论 ㈡探究酵母菌细胞呼吸的方式 一 细胞呼吸的方式 3.对比实验 设计两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验叫对比实验，也叫相互对照实验。 【例】为了探究酵母菌的呼吸方式，有人设计了如图所示的实验装置。下列有关叙述正确的是（ ） A.丙试管需封口放置一段时间后才与丁试管相联通 B.可将酸性重铬酸钾溶液与酵母菌培养液同时加入丙试管内，以确定酵母菌在无氧条件下是否产生酒精 C.若甲和丁试管中溶液都变浑浊，则该实验不能判断酵母菌的呼吸方式 D.若将甲、丁中的澄清的石灰水改为溴麝香草酚蓝溶液，则可根据溶液变黄所需时间检测CO2的产生速率 D 酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳和水；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精，还产生少量的二氧化碳。 有氧呼吸 无氧呼吸 ㈠场所 二 有氧呼吸 细胞质基质、线粒体(主要) 基质 嵴 内膜 外膜 嵴使内膜的表面积大大增加。 细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。 与有氧呼吸有关的酶的分布？ C6H12O6 + 6H2O+6O2 6CO2 + 12H2O + 能量 酶 ㈡总反应式 二 有氧呼吸 产物H2O中的O来自反应物O2，产物CO2中的O来自反应物C6H12O6 和H2O。 ㈢过程 二 有氧呼吸 ⑴第一阶段： 细胞质基质 ⑵第二阶段： C6H12O6 2C3H4O3 + 4[H] + 少量能量 酶 [H]： 还原型辅酶Ⅰ(NADH) 线粒体基质 ⑶第三阶段： 2C3H4O3+6H2O 6CO2+20[H]+少量能量 酶 线粒体内膜 24[H] + 6O2 12H2O + 大量能量 酶 ㈣概念 二 有氧呼吸 指细胞在氧气的参与下，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。 ㈤有氧呼吸的能量利用特点 二 有氧呼吸 同有机物在生物体外的燃烧相比，有氧呼吸具有不同的特点：有氧呼吸过程温和；有机物中的能量经过一系列的化学反应逐步释放；这些能量有相当一部分储存在ATP中。 1mol葡萄糖彻底氧化分解共释放2870kJ能量，其中977.28kJ能量转移到ATP中，其它的能量以热能形式散失。 34.05%、32。 有氧呼吸的能量转化效率是多少？1mol葡萄糖彻底氧化分解时能形成多少molATP？ ㈠类型 三 无氧呼吸 ⑴产生乳酸的无氧呼吸 高等动物、乳酸菌、某些植物器官(如马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚、 胡萝卜叶)。 C6H12O6 2C3H6O3(乳酸) + 少量能量 酶 ⑵产生酒精的无氧呼吸 高等植物、酵母菌。 C6H12O6 2C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量 酶 ㈡过程 三 无氧呼吸 ⑴第一阶段： 细胞质基质 ⑵第二阶段： C6H12O6 2C3H4O3 + 4[H] + 少量能量 酶 细胞质基质 2C3H4O3+4[H] 2C3H6O3(乳酸) 酶 2C3H4O3+4[H] 2C2H5OH(酒精)+2CO2 酶 ㈢概念 三 无氧呼吸 无氧呼吸是指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。 微生物的无氧呼吸也叫发酵，产生酒精的叫酒精发酵、产生乳酸的叫乳酸发酵。 ㈣无氧呼吸的能量利用特点 三 无氧呼吸 1mol葡萄糖在分解成乳酸以后，只释放出196.65kJ的能量，其中只有61.08kJ的能量储存在ATP中，近69%的能量以热能形式散失。 产生乳酸的无氧呼吸的能量转化效率是多少？1mol葡萄糖分解成乳酸时能形成多少molATP？ 31.06%、2。 细胞呼吸除了能为生物体提供能量，还是生物体代谢的枢纽。例如，在细胞呼吸过程中产生的中间产物，可转化为甘油、氨基酸等非糖物质；非糖物质代谢形成的某些产物与细胞呼吸中间产物相同，这些物质可以进一步形成葡萄糖。蛋白质、糖类和脂质的代谢，都可以通过细胞呼吸过程联系起来。 细胞呼吸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。 比较项目 有氧呼吸 无氧呼吸 区 别 条件 场所 能量 ATP 分解 程度 相同 需氧气 细胞质基质、线粒体 不需氧气 细胞质基质 有氧呼吸和无氧呼吸的比较 释放大量能量 释放少量能量 形成大量ATP 彻底氧化分解 C6H12O6→H2O+CO2 形成少量ATP 不完全分解 C6H12O6 C2H5OH+CO2 C3H6O3 ①第一阶段完全相同，都是在细胞质基质中将葡萄糖分解成丙酮酸；②都需要多种酶的催化；③都释放能量，都形成ATP。 细胞呼吸类型的判断 1.根据反应物和产物的种类判断 消耗O2的一定存在有氧呼吸，产生H2O的一定存在有氧呼吸，产生酒精或乳酸的一定存在无氧呼吸，不产生CO2的一定为产生乳酸的无氧呼吸。 2.根据反应场所判断 反应场所有线粒体的存在有氧呼吸，只有细胞质基质的为无氧呼吸。 细胞呼吸类型的判断 3.根据CO2的产生量与O2的消耗量判断 若呼吸底物是糖类，则有以下规律： ①如果CO2的产生量大于O2的消耗量，则既进行有氧呼吸，又有进行无氧呼吸。 ②如果CO2的产生量等于O2的消耗量，则只进行有氧呼吸。 ③如果只产生CO2不消耗O2，则只进行无氧呼吸。 【例】如图为细胞呼吸过程示意图，下列叙述正确的是（ ） A.①④③为有氧呼吸的三个阶段，其中物质a和c分别是丙酮酸和02 B.同一细胞经①④③过程释放的能量与经①②过程释放的能量相等 C.催化反应①和②的酶均存在于细胞质基质中 D.水稻和人均可进行①②③④过程 C 1.包扎伤口时选用透气的消毒纱布或“创可贴”，可避免厌氧病原菌的繁殖，利于伤口愈合。 2.利用酵母菌发酵生产酒，利用乳酸菌发酵制作泡菜。 3.适时中耕松土、排水，利于根细胞的有氧呼吸和好氧微生物的生长繁殖，从而利于根系生长和对无机盐的吸收。 4.农产品保鲜储藏条件：低温、低氧、低湿。农作物种子或干果储藏条件：低温、低氧、干燥。 四 细胞呼吸原理的应用 6.提倡有氧运动，避免肌细胞因供氧不足进行无氧呼吸产生大量乳酸，引起肌肉酸胀乏力。(人体剧烈运动时所需能量仍主要由有氧呼吸提供) 7.种子萌发的外界条件：适宜的温度、充足的氧气、足够的水分。 四 细胞呼吸原理的应用 5.皮肤破损较深或被锈钉扎伤后，破伤风芽孢杆菌容易大量繁殖而引起破伤风，需要及时到医院治疗。 【例】下列生产措施或生活现象所涉及的细胞呼吸知识，解释不正确的是（ ） A.提倡慢跑，可防止无氧呼吸产生乳酸使人体肌肉酸胀 B.零度以上低温贮存果蔬，可降低呼吸酶活性，减少有机物的分解 C.马铃薯块茎腐烂的原因之一是无氧呼吸产生的酒精对细胞有毒害作用 D.作物种子贮藏前需要干燥，主要是通过减少水分以抑制细胞有氧呼吸 C 五 影响细胞呼吸的因素 ㈠细胞呼吸强度的指标 细胞呼吸的强度用呼吸速率表示，细胞呼吸强度的指标有三：有机物的消耗量、二氧化碳的产生量、氧气的消耗量。 五 影响细胞呼吸的因素 ㈡影响细胞呼吸的内部因素 3.器官种类 2.生长发育时期 例如，生殖器官大于营养器官，长势旺盛的器官大于长势弱的器官。 1.植物种类 例如，阳生植物大于阴生植物。 生长发育旺盛的时期大于成熟和衰老的时期。 五 影响细胞呼吸的因素 ㈢影响细胞呼吸的外界因素 1.温度 温度 呼 吸 速 率 五 影响细胞呼吸的因素 ㈢影响细胞呼吸的外界因素 2.氧气 五 影响细胞呼吸的因素 ㈢影响细胞呼吸的外界因素 3.水分 五 影响细胞呼吸的因素 ㈢影响细胞呼吸的外界因素 4.二氧化碳 【例】如图表示某植物的非绿色器官在不同的O2浓度下，单位时间内O2吸收量和CO2释放量的变化，下列说法正确的是（ ） A.该曲线图也可表示人体肌肉细胞在不同的O2浓度下，O2吸收量和CO2释放量的变化 B.P点时细胞产生ATP的场所既有细胞质基质又有线粒体 C.若图中的AB段与BC段的距离相等，则该器官在C点的O2浓度时，有氧呼吸消耗葡萄糖的量与无氧呼吸消耗葡萄糖的量相等 D.Q点时细胞不进行有氧呼吸，对应O2浓度最利于水果、蔬菜的保存和运输 B 练习与应用 一 概念检测 1.⑴× ⑵√ 2.C 3.B 练习与应用 二 拓展应用 1.松土透气可以使根细胞进行充分的有氧呼吸，从而有利于根系的生长和对无机盐的吸收，促进作物生长，吸收更多的CO2，缓解全球气候变暖现象；增强根系的水土保持能力；避免根细胞由于无氧呼吸产生酒精对根系造成的伤害。此外，松土透气还有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖，促使这些微生物对土壤有机物的分解，为植物生长提供更多的CO2，也有可能导致局部大气CO2浓度上升。松土不当，可能伤害植物根系；要根据不同植物、植物不同的生长阶段等，采取不同的松土方法。 练习与应用 二 拓展应用 2.有氧呼吸第一阶段与无氧呼吸第一阶段完全相同，都不需要氧气，都与线粒体无关。联想到地球的早期以及原核细胞的结构，可以大胆作出这样的推测：在生物进化史上先出现无氧呼吸，而后才出现有氧呼吸。继而推测，地球早期的单细胞生物只进行无氧呼吸。体内骨骼肌细胞保留进行无氧呼吸的能力，可以理解为漫长的生物进化史在人类身上留下的印记，同时也可以理解为人体在进行长跑等剧烈运动时，在供氧不足的情况下，骨骼肌细胞保留一定的无氧呼吸来供能，有一定的适应意义。 $