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

5.3 细胞呼吸的原理和应用 必修1 分子与细胞 第5章 细胞的能量供应和利用 问题探讨 酵母菌是一类单细胞真菌，做馒头、酿酒等，都是利用酵母菌的呼吸作用。 呼吸作用的实质：细胞内的有机物氧化分解，并释放能量。也叫细胞呼吸。 2 问题探讨 1.发面中的“窟窿”是怎么产生的？ 2.面团中有什么味道，这个味道是怎么来的？ 3.面团里头经常是热乎乎的，这说明了什么？ 4.以上现象说明，酵母菌发酵会产生什么物质？ 5.酵母菌在什么条件下产生二氧化碳，什么条件下产生酒精呢？ 3 一、探究酵母菌细胞呼吸的方式 酵母菌的电镜照片（放大4750倍） 酵母菌结构模式图 实验材料 酵母菌：单细胞真菌，真核异养型生物，有细胞壁和液泡。营养条件好时可进行出芽生殖(无性生殖)；营养条件不好时可通过减数分裂进行有性生殖，在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。 一、探究酵母菌细胞呼吸的方式 酵母菌在什么条件下产生二氧化碳，什么条件下产生酒精？ 1.提出问题 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（酒精、CO2） 有氧 无氧 反应物的量、反应时间、pH、温度、酵母菌的活性 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。 对比实验 2.作出假设 请大家根据已有的知识和生活经验，针对上述问题作出假设 假设1：酵母菌在有氧条件下产生二氧化碳，在无氧条件下产生酒精 假设2：酵母菌在无氧条件下产生二氧化碳，在有氧条件下产生酒精 …… 一、探究酵母菌细胞呼吸的方式 酵母菌在什么条件下产生二氧化碳，什么条件下产生酒精？ 1.提出问题 2.作出假设 请大家根据已有的知识和生活经验，针对上述问题作出假设 3.设计实验 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、探究酵母菌细胞呼吸的方式 4.进行实验 （1）称取等量的两份新鲜食用酵母菌。 （2）配制质量分数为5%葡萄糖溶液，煮沸后冷却作为酵母菌的培养液。 （3）搭建有氧呼吸和无氧呼吸的装置。 （4）培养、观察、检测、记录。 观察项目 有氧呼吸装置 无氧呼吸装置 澄清石灰水出现浑浊所需时间 澄清石灰水浑浊程度比较 酸性重铬酸钾检验情况比较 实验结论 一、探究酵母菌细胞呼吸的方式 一、探究酵母菌细胞呼吸的方式 观察项目 有氧呼吸装置 无氧呼吸装置 澄清石灰水出现浑浊所需时间 澄清石灰水浑浊程度比较 酸性重铬酸钾检验情况比较 实验结论 快 慢 非常浑浊 比较浑浊 不变色 变为灰绿色 产生较多的CO2， 不产生酒精 产生少量CO2， 产生酒精 一、探究酵母菌细胞呼吸的方式 酵母菌在什么条件下产生二氧化碳，什么条件下产生酒精？ 1.提出问题 5.得出结论 酵母菌在有氧和无氧的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。 2.作出假设 3.设计实验 4.进行实验 二、有氧呼吸 大量的科学研究表明：有氧呼吸的场所包括细胞质基质和线粒体。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部分。 线粒体电镜照片 外膜 内膜 嵴 基质 二、有氧呼吸 2丙酮酸+6H2O 6CO2+20[H]+少量能量 2丙酮酸+4[H]+少量能量 C6H12O6 酶 24[H]+6O2 12H2O+大量能量 细胞质基质 第一阶段 线粒体基质 第二阶段 线粒体内膜 第三阶段 酶 酶 二、有氧呼吸 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 线粒体基质 线粒体外膜 线粒体内膜 细胞质基质 细胞质基质 二、有氧呼吸 C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量 酶 氧元素去向： （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，因为反应过程中，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。 特别提醒： 二、有氧呼吸 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。 三、无氧呼吸 2C3H4O3+4[H]+少量能量 C6H12O6 酶 细胞质基质 第一阶段 葡萄糖的初步分解 第二阶段 细胞质基质 2C3H4O3+4[H] 酶 酶 2C3H6O3(乳酸) 2C2H5OH(酒精)＋2CO2 丙酮酸不彻底分解 无氧呼吸的定义 细胞在没有氧气参与的情况下，通过酶的催化作用，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程。 三、无氧呼吸 C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+ 少量能量 酶 C6H12O6 2C2H5OH（酒精）+ 2CO2+少量能量 酶 无氧呼吸的类型 产生乳酸型（乳酸发酵） 产生酒精型（酒精发酵） 乳酸菌、肌细胞、动物、某些植物的器官（如马铃薯块茎、甜菜块根） 酵母菌、水稻根、苹果果实、大多数植物 有氧呼吸和无氧呼吸的比较 有氧呼吸 无氧呼吸 区别 场所 条件 物质变化 能量释放 联系 细胞质基质、线粒体（主要） 细胞质基质 氧气，多种酶 无氧气，多种酶 葡萄糖彻底氧化分解，生成CO2和H2O 葡萄糖分解不彻底，生成乳酸,或者酒精和CO2 释放大量能量，三个阶段都有能量释放 只在第一阶段释放少量能量，大部分能量储存在酒精或乳酸中， （1）二者第一阶段反应完全相同，都在细胞质基质中进行； （2）都是氧化分解有机物、释放能量的过程。 四、细胞呼吸原理的应用 包扎伤口时，需选用透气的消毒纱布或创口贴等敷料。 利用麦芽、葡萄、粮食和酵母菌以及发酵罐等，在控制通气的情况下可产生各种酒。 花盆里的土壤板结后，空气不足，会影响根系生长，需要及时松土透气。 防止厌氧微生物滋生，防止伤口感染。 利用了酵母菌无氧呼吸产生酒精的原理。 保证根细胞有氧呼吸，促进根对无机盐的吸收，促进根系生长。 四、细胞呼吸原理的应用 储存水果、蔬菜时，往往要通过降低温度、降低氧气含量等措施来减弱水果、蔬菜的呼吸作用，以减少有机物的消耗，延长保质期。 破伤风由破伤风芽孢杆菌引起，这种病菌只能进行无氧呼吸。皮肤破损较深或被铁锈扎伤后，病菌就容易大量繁殖。 提倡慢跑等有氧运动的原因之一是：有氧运动能避免肌细胞因供氧不足进行无氧呼吸产生大量乳酸。乳酸的大量积累会使肌肉酸胀乏力。 五、影响细胞呼吸的因素 1.温度（通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸速率） 温度 呼吸速率 最适温度：25－30℃ a 低于最适温度，呼吸酶的活性降低，细胞呼吸速率降低； 最适温度（a点对应温度）时呼吸作用最强； 超过最适温度时，呼吸酶的活性降低，甚至变性失活，细胞呼吸速率降低。 应用： 冰箱（低温贮存蔬菜和水果） ②大棚夜间或阴雨天适当降低温度抑制呼吸作用，减少有机物的消耗，可达到提高产量的目的。 五、影响细胞呼吸的因素 2.O2浓度 5 1.0 0.5 B 10 15 20 A C O CO2释放量 CO2总释放量 无氧呼吸 有氧呼吸 ①氧气浓度为0时： 只进行无氧呼吸，速率最大。 ②氧气浓度为0—10%时： ③氧气浓度大于10%时： 细胞只进行有氧呼吸。 O2（%） 有氧呼吸和无氧呼吸同时存在， 有氧呼吸速率增大，无氧呼吸速率减小。 五、影响细胞呼吸的因素 2.O2浓度 5 1.0 0.5 B 10 15 20 A C O CO2释放量 CO2总释放量 无氧呼吸 有氧呼吸 O2（%） ④氧气浓度为5%时： ⑤氧气浓度为10%时： 无氧呼吸被完全抑制，细胞只进行有氧呼吸。细胞呼吸即为有氧呼吸。 ⑥氧气浓度大于20%时： 无氧呼吸减弱，有氧呼吸较弱， 细胞呼吸最弱。适宜储存蔬菜、水果等。 有氧呼吸速率达到最大。限制因素可能是呼吸底物的量或酶的量或酶的活性等。 五、影响细胞呼吸的因素 3.CO2浓度 CO2会抑制呼吸作用，CO2浓度越高，细胞呼吸越弱。 4.含水量 在一定范围内，呼吸作用强度随含水量的增加而增加；当含水量过多时，植物细胞呼吸速率减慢，甚至死亡。 应用： 植物栽培要合理灌溉 将种子晒干，减弱呼吸作用，利于储藏 $