5.3.1细胞呼吸的原理和应用 课件-2025-2026学年高一上学期必修1生物人教版(2019)

五摄氏度的环境中培养观察两个装置内澄清石灰水的浑浊程度。一段时间后观察到装置A比装置B中澄清石灰水的浑浊程度大，说明锥形瓶A中产生了大量的二氧化碳，锥形瓶B中产生了少量的二氧化碳。 nullnull 第五章　细胞的能量供应和利用 5.3.1细胞呼吸的原理和应用 教学目标 1、描述线粒体适于进行有氧呼吸的结构。（生命观念） 2、探究酵母菌细胞呼吸方式，说出细胞呼吸的类型。（科学思维） 3、说明有氧呼吸过程中物质与能量的变化。（生命观念） 教学重难点 重点：1、阐明有氧呼吸的全过程。 2、说出细胞呼吸的本质。 难点：1、分析有氧呼吸的动态过程。 2、区分热能与ATP中活跃化学能的转化。 目录 一、细胞呼吸的方式 二、有氧呼吸 新课导入 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？ 通气可以给酵母菌提供呼吸需要的氧气，利于酵母菌进行旺盛的细胞分裂；密封则是避免空气进入，便于酵母菌在无氧条件下分解有机物产生酒精。 新课导入 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。 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的同时，能为自己的生命活动提供少量能量。 细胞内 + 糖 类 + 水 能 量 O2 O2 肺通气 （呼吸的现象） 呼吸器官 血液循环 血液循环 呼吸器官 CO2 气体运输 + CO2 细胞呼吸 （呼吸的本质） 呼吸是指生物体或细胞吸入氧气和呼出二氧化碳的过程。 呼吸作用（细胞呼吸）是细胞内的有机物氧化分解，并释放能量的过程。 细胞呼吸与呼吸 一、细胞呼吸的方式 细胞呼吸的方式 探究·实践 探究酵母菌细胞呼吸的方式 1、实验原理 酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌，进行有氧呼吸产生水和CO2 ，无氧呼吸产生酒精和CO2 。设计和进行对比实验，分析有氧和无氧条件下酵母菌细胞呼吸的情况。 检测物质 检测试剂 实验现象 CO2 澄清石灰水 溴麝香草酚蓝溶液 酒精 重铬酸钾溶液（酸性） 变混浊（根据石灰水的混浊程度可比较CO2的多少） 由蓝变绿再变黄(根据溴麝香草酚蓝溶液变成黄色时间长短可比较CO2的多少) 由橙色变成灰绿色 细胞呼吸的方式 探究·实践 探究酵母菌细胞呼吸的方式 实验组 组A：有氧呼吸组 组B：无氧呼吸组 （1）如何控制有氧和无氧的条件？ （2）怎样鉴定有无酒精产生？怎样鉴定有无CO2产生？如何比较CO2产生的多少？ （3）怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活？ 无氧 CO2和酒精 产生 CO2 有氧 产生 （对比实验） 2、提出问题 3、作出假设 4、设计实验 酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是什么？ 通气 密封 细胞呼吸的方式 探究·实践 探究酵母菌细胞呼吸的方式 4、设计实验 橡皮球 （接气泵） 质量分数为10%NaOH溶液 酵母菌 培养液 澄清 石灰水 A 酵母菌 培养液 澄清 石灰水 B ①自变量：氧气的有无 ②因变量：CO2 产生速率及是否产生酒精（如何检测因变量?） （如何控制自变量? 有氧气：通气；无氧气：密封） CO2产生速率：观察澄清石灰水变浑浊的快慢；溴麝香草酚蓝水溶液颜色变化的时间。 是否产生酒精：一段时间后取A、B中样液，分别加入酸性重铬酸钾观察是否有灰绿色出现。 ④B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的目的： 消耗掉B瓶中的氧气，确保通过澄清石灰水的CO2是无氧呼吸产生的。 ③A组中通过含NaOH溶液的目的是什么？ 去除空气中CO2，保证澄清石灰水变浑浊是酵母菌有氧条件产生CO2所致。 A组 B组 细胞呼吸的方式 探究·实践 探究酵母菌细胞呼吸的方式 酵母菌培养液的配制 01 检测CO2的产生 02 检测酒精的产生 03 取20g新鲜的食用酵母菌，分成两等份，分别放入锥形瓶A和B中。分别向瓶中注入240mL质量分数为5%的葡萄糖溶液。 5、实验流程 用锥形瓶和其他材料用具组装好实验装置，并连通橡皮球，让空气间歇性地依次通过3个锥形瓶。然后将实验装置放到25~35℃的环境中培养8~10h。 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，并轻轻震荡，使它们混合均匀。观察颜色变化。 细胞呼吸的方式 探究·实践 探究酵母菌细胞呼吸的方式 观察项目 有氧装置 无氧装置 澄清石灰水变浑浊程度 溴麝香草酚蓝水溶液颜色变化时间 酸性重铬酸钾检验情况 浑浊程度高 浑浊程度低 颜色变化时间短 颜色变化时间长 无颜色变化 橙色→灰绿色 6、实验现象 7、实验结论 酵母菌在有氧和无氧条件下都进行细胞呼吸。 1.酵母菌在有氧气条件下，产生大量二氧化碳，不产生酒精；（有氧呼吸） 2.酵母菌在无氧条件下，产生少量二氧化碳，同时也产生了酒精。（无氧呼吸） 细胞呼吸的方式 科学方法 对比实验 设置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，这样的实验叫作对比实验，也叫相互对照实验。在本节课的探究活动中，需要设置有氧和无氧两种条件，来探究酵母菌在不同氧气条件下细胞呼吸的方式，这两个实验组的结果都是事先未知的，通过对比可以看出氧气条件对细胞呼吸的影响。对比实验也是科学探究中常用的方法之一。 细胞呼吸可以分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型 细胞内 能 量 CO2 CO2 二、有氧呼吸 1、对于绝大多数生物来说，有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式，这一过程必须有氧的参与。 2、有氧呼吸的主要场所是线粒体。 3、线粒体适于有氧呼吸的结构特点： （1）线粒体具有内、外两层膜，内膜的某些部位向线粒体的内腔折叠形成嵴，嵴使内膜的表面积大大增加。 （2）嵴的周围充满了液态的基质。线粒体的内膜上和基质中含有许多与有氧呼吸有关的酶。 24 [H]＋6O2→ 12H2O ＋大量能量 酶 第一阶段：葡萄糖的初步分解（糖酵解）（细胞质基质） 第二阶段：丙酮酸彻底分解（线粒体基质） 第三阶段：[H]的氧化（线粒体内膜） H+ + NAD+(氧化型辅酶I)+2e- → NADH 4H+ + O2 + 4e- → 2H2O NADH → H+ + NAD+ + 2e- 提示：[H]在细胞呼吸中主要是指NADH（还原型辅酶Ⅰ） 二、有氧呼吸 有氧呼吸的过程 C6H12O6→2C3H4O3＋4[H]＋少量能量 酶 （丙酮酸） 2C3H4O3＋6H2O→6CO2＋20[H]＋少量能量 酶 （丙酮酸） 有氧呼吸的总反应式 二、有氧呼吸 C6H12O6+6O2 + 6H2O 6CO2+ 12H2O +能量 酶 有氧呼吸的定义 有氧呼吸是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，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 二、有氧呼吸 有氧呼吸 思考·讨论 有氧呼吸的能量利用特点 讨论 1、在细胞内，1mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放出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。请你计算一下，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？ （1）能量转化率：977.28➗2870≈34％ （2）1molATP分子水解约释放30.54KJ的能量，因此1mol葡萄糖能使： 977.28➗30.54=32mol ADP分子转化为ATP分子。 2、与燃烧迅速释放能量相比，有氧呼吸是逐级释放能量的，这对于生物体来说具有什么意义？ 使有机物中的能量逐步地转移到ATP中；有利于维持细胞的相对稳定状态。 有氧呼吸 探究酵母菌的呼吸方式 实验原理 第一阶段 有氧呼吸 第二阶段 第三阶段 总反应式 场所 过程 实验设计 颜色反应 实验结论 课堂小结 1、酵母菌是探究细胞呼吸方式的理想材料，原因是( ) A.酵母菌是兼性厌氧生物 B.酵母菌是单细胞真核生物 C.酵母菌和人类的生活关系密切 D.酵母菌无氧呼吸产物包括酒精、乳酸、C02 A 巩固练习 巩固练习 C 2、下列有关探究酵母菌细胞呼吸方式实验的叙述，正确的是（ ） A.选择酵母菌为实验材料的原因是其为兼性厌氧型细菌 B.该实验通过设置有氧和无氧两种条件探究酵母菌细胞的呼吸方式，其中有氧条件下为实验组，无氧条件下为对照组 C.在检测酒精产生时应延长培养时间以耗尽培养液中的葡萄糖 D.在测定无氧呼吸时锥形瓶中加入酵母菌培养液后应立即连通盛有澄清石灰水的锥形瓶 3、用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，18O转移的途径是（ ） A.葡萄糖→丙酮酸→水 B.葡萄糖→丙酮酸→氧 C.葡萄糖→氧→水 D.葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳 巩固练习 D 4、用2，4-二硝基苯酚（DNP）处理小麦种子，种子释放的热量比处理前多。已知DNP作用于细胞的线粒体内膜，推测下列过程中受到抑制的是（ ） A.[H]与O2结合 B.丙酮酸的分解 C.CO2的产生 D.ATP的合成 巩固练习 D 5、对课本实验改进后（如下图），增加一组澄清的石灰水溶液有什么作用？ 巩固练习 酵母菌液 澄清石灰水溶液 气泵 NaOH溶液 澄清石灰水溶液 排除空气中的二氧化碳对实验的干扰作用 谢谢观看！ $科技、教育、艺术跨界融合，欢迎来到生物大师。细胞呼吸桃园酒家。苏地桃源是一座紧邻南浔与乌镇的世外酒乡。桃园人酿酒，先用木桶把米蒸透，为酵母菌准备食物林泛降温，给酵母提供适宜的生长温度，米饭混合酵母后在缸内搭窝，酵母菌接触氧气进行有氧呼吸，产生水和二氧化碳快速繁殖。闷缸发酵时，酵母菌则进行无氧呼吸，产生酒精与二氧化碳，发出类似螃蟹吐沫的声音。原来，酵母菌是一种坚性厌氧菌，在有氧或无氧条件下能通过不同的呼吸作用获得能量。与呼吸运动不同，呼吸作用也叫细胞呼吸，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，释放能量并生成atp的过程。葡萄糖则是最常见的呼吸底物。我们把细胞呼吸分为有氧呼吸和无氧呼吸2种类型。有氧呼吸的主要场所是线粒体。线粒体具双层膜，内膜折叠成积，表面积大大增加。有氧呼吸有关的酶就分布在线粒体的内膜上及其液态的基质中。有氧呼吸的全过程非常复杂，大致概括为三个阶段，第一阶段发生在细胞质基质，不需要氧的参与，一分子葡萄糖分解成两分子丙酮酸，产生少量还原氢，并释放出少量能量。第二阶段在线粒体基质中进行，不需要氧直接参与，丙酮酸和水彻底分解成二氧化碳和还原氢，并释放出少量能量。第三阶段在线粒体内膜上进行，需要氧的参与。前两个阶段产生的还原氢经过一系列的化学反应与氧结合形成水，同时释放出大量能量。因此，有氧呼吸是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，生成大量atp的过程。无氧呼吸可以概括为两个阶段，都发生在细胞质基质，其第一阶段与有氧呼吸第一阶段完全相同。第二阶段则是丙酮酸分解成酒精和二氧化碳或者转化成乳酸的过程。第二阶段并不放能有机物，大部分的能量还保留在酒精或乳酸中。像这样，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就是无氧呼吸。微生物的无氧呼吸也称发酵。由于细胞呼吸的中间产物可与非糖物质相互转化，让蛋白质、糖类和脂质的代谢得以关联，细胞呼吸被称为生物体代谢的枢纽。更重要的是，所有生物的生存都离不开细胞呼吸释放的能量。在细胞内，一摩尔葡萄糖彻底氧化分解，可释放出2870千焦的能量，其中有977.28千焦左右的能量储存在atp中，其余以热能形式散失。而一摩尔葡萄糖分解成乳酸后，只释放出196.65千焦的能量，其中只有61.0 8000焦的能量储存在atp中，其余以热能形式散失。所以，对绝大多数生物来说，有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式，而无氧呼吸能用以克服暂时缺氧，维持生命。哪些细胞会进行无氧呼吸呢？能够无氧呼吸产生酒精的除酵母菌以外，还有受淹的高等植物、初萌的种子、辅助的水果等。能够无氧呼吸产生乳酸的包括乳酸菌、缺氧的动物骨骼肌细胞、马铃薯块茎等。不同类型的细胞呼吸在不同阶段所需的酶都是不同的。除了氧气的影响外，导致细胞呼吸产物差异的直接原因是没的不同，根本原因则是相关基因的不同。给盆栽松土可以保障根细胞有氧呼吸。用透气材料包扎伤口可以抑制厌氧菌繁殖。用低温、低氧、低湿的环境贮藏种子，低温低氧湿湿的环境保鲜果蔬可以减少呼吸消耗。发面酿酒、制作酸奶则利用了细胞呼吸产物。生物大师格物致知，下节课见。打开微信，点开右上角加号，点击添加朋友，选择最下面公众号，输入生物大师关注即可获取更多免费课程。