1.5.3细胞呼吸的原理和利用 第一课时课件-2025-2026学年高一上学期生物人教版必修1

第3节 细胞呼吸的原理和应用（1） 第5章 细胞的能量供应和利用 一种既可以酿酒又可以发面的神奇生物！ 这种生物是？ 酵母菌 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？ 问题探讨 通气：有氧条件利于酵母菌进行旺盛的细胞分裂 密封：无氧条件下酵母菌分解有机物产生酒精。 有氧条件下，酵母菌分解营养物质释放能量多 转化的同时，能提供少量能量。 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。 氧化分解有机物，释放能量。 1.细胞呼吸的概念 2.细胞呼吸的实质 一、细胞呼吸的方式 呼吸是指机体与环境之间O2和CO2交换的过程。 细胞呼吸是否都需要氧？生物在有氧和无氧条件下是否都能进行细胞呼吸呢？ 酵母菌：酵母菌是一种单细胞真菌，其代谢类型是___________型，在有氧和无氧的条件下都能生存，适合用于研究细胞呼吸的不同方式。 兼性厌氧 提出问题 作出假设 设计实验 酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸的产物分别是什么? 酒精 CO2 无氧 产生 有氧 产生 自变量: 因变量: 无关变量: 细胞呼吸的条件 细胞呼吸的产物 有氧—— 无氧—— 反应物的量、反应时间、pH、温度、酵母菌的活性等 酒精、CO2 通气 密封 对比实验（p92）：指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，也叫相互对照实验。对比实验不设对照组（结果已知），均为实验组（结果未知），是对照实验的一种特殊形式。 一、细胞呼吸的方式 【探究·实践】探究酵母菌细胞的呼吸方式 ( + ) 葡萄糖溶液 酵母菌 取20g新鲜的食用酵母菌，分成两等份，分别放入锥形瓶A（500mL）和锥形瓶B （500mL）中，分别向瓶中注入240mL质量分数为5%的葡萄糖溶液。 排除无关变量对实验结果的影响。 一、细胞呼吸的方式 【探究·实践】探究酵母菌细胞的呼吸方式 1.配制酵母菌培养液 1.配制酵母菌培养液时为什么要用新鲜的食用酵母菌？ 新鲜的酵母菌繁殖快，细胞代谢旺盛，实验效果明显。 先煮沸，目的是杀菌和除去溶液中的氧， 冷却到常温后再加入，目的是防止高温杀死酵母菌。 2.如何排除葡萄糖溶液中可能存在杂菌和氧气 放置在25-35 ℃环境下培养8-9小时 一、细胞呼吸的方式 【探究·实践】探究酵母菌细胞的呼吸方式 2.组装有氧呼吸和无氧呼吸装置 甲：有氧呼吸 乙：无氧呼吸 放置在25-35 ℃环境下培养8-9小时 是吸收空气中的CO2,排除空气中的CO2对实验结果的干扰。 4.有氧装置中的空气先通过质量分数为10%的NaOH溶液的目的是什么? 5.图乙中B瓶先密封放置一段时间后,再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶的目的是什么? 耗尽瓶中的氧气,确保酵母菌细胞只进行无氧呼吸。 一、细胞呼吸的方式 【探究·实践】探究酵母菌细胞的呼吸方式 在此时酵母菌中酶的活性最高，生命活动最旺盛，细胞呼吸明显 3.为什么要把装置放置在25℃～35℃的环境下培养？ 批判性思维：实验装置的改进 质量分数为10%NaOH溶液 澄清 石灰水 澄清 石灰水 D 气泵 E C 酵母菌 培养液 D A 验证空气中的CO2是否完全被吸收 检验有氧呼吸是否产生CO2 一、细胞呼吸的方式 【探究·实践】探究酵母菌细胞的呼吸方式 一、细胞呼吸的方式 【探究·实践】探究酵母菌细胞的呼吸方式 酒精+重铬酸钾（浓硫酸溶液）：橙色→灰绿色 使澄清石灰水变浑浊（根据浑浊程度检测CO2产生的多少） 溴麝香草酚蓝溶液：蓝→绿→黄（根据其变黄色时间的长短，检测CO2产生的多少） （1）检测CO2 （2）检测酒精 注意：检测时需要等培养液中葡萄糖耗尽再进行。 因为葡萄糖能和酸性重铬酸钾反应 怎样鉴定产物？ 一、细胞呼吸的方式 【探究·实践】探究酵母菌细胞的呼吸方式 实验现象 条件 澄清石灰水/出现的时间 重铬酸钾——浓硫酸溶液 有氧 无氧 变混浊／快 不出现灰绿色 变混浊／慢 出现灰绿色 实验结论 酵母菌在有氧条件和无氧条件都能进行细胞呼吸 C6H12O6 CO2(大量)＋H2O C2H5OH＋CO2 (少量) 酵母菌 有O2 无O2 (1)供氧不足,部分细胞进行无氧呼吸。 改进措施:用气泵持续供氧。 6.如果有氧呼吸装置中的酵母菌培养液滤液用重铬酸钾溶液检测时也出现灰绿色，请分析可能的原因，并提出改进措施。 (2)酵母菌培养液中还存在葡萄糖,葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化。 改进措施：应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。 一、细胞呼吸的方式 【探究·实践】探究酵母菌细胞的呼吸方式 重铬酸钾可以检测有无酒精存在，这一原理可以用来检测汽车司机是否喝了酒。具体做法是：让司机呼出的气体直接接触到载有用硫酸处理过的重铬酸钾或三氧化铬的硅胶(两者均为橙色)，如果呼出的气体中含有酒精，重铬酸钾或三氧化铬就会变成灰绿色的硫酸铬。 饮酒驾车是指车辆驾驶人员血液中的酒精含量大于或者等于20mg/100ml，小于80mg/100ml的驾驶行为。 醉酒驾车是指车辆驾驶人员血液中的酒精含量大于或者等于80mg/100ml的驾驶行为。 与社会联系 二、有氧呼吸 1.有氧呼吸的概念 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。 内膜 嵴 基质 外膜 核糖体 2.有氧呼吸的场所 线粒体为有氧呼吸的主要场所。 内膜向内折叠形成嵴，使内膜的表面积大大增加 内膜上和基质中含有许多与有氧呼吸有关的酶。 二、有氧呼吸 探究有氧呼吸的过程 【实验1】：将酵母菌细胞破碎后进行离心处理，获得细胞各部分，取3支试管，向其中分别加入各种物质，一段时间后检测各试管的变化情况。 线粒体 ① 细胞质基质 ② 葡萄糖量不变；没有荧光 葡萄糖量减少， 生成丙酮酸（C3H4O3） 出现微弱荧光。 葡萄糖量减少，生成CO2， 出现较强荧光。 等量的葡萄糖、荧光素和荧光素酶 线粒体、 细胞质基质 ③ 葡萄糖不能在 内被分解， 葡萄糖在 内被分解成丙酮酸，并释放 。 ①②试管对照说明： 从物质和能量的变化角度分析 ②③试管对照说明： 在 中被分解为CO2，并释放 。 线粒体 细胞质基质 少量能量 丙酮酸 线粒体 大量能量 【实验2】：使用超声波将线粒体破碎，分离线粒体膜和线粒体基质，取3支试管，向其中分别加入各种物质，一段时间后检测各试管的变化情况。 二、有氧呼吸 探究有氧呼吸的过程 丙酮酸量不变；没有荧光 丙酮酸量减少， 有CO2生成 出现微弱荧光 丙酮酸量减少， 有CO2生成 出现较强荧光。 线粒体膜 ① 线粒体基质 ② 等量的丙酮酸、荧光素和荧光素酶 线粒体膜、 线粒体基质 ③ 丙酮酸不能在 上被分解， 丙酮酸在 内被分解成CO2，并释放 。 ①②试管对照说明： 从物质和能量的变化角度分析 ②③试管对照说明： 丙酮酸的分解产物继续在 上反应，并释放 。 线粒体膜 线粒体基质 少量能量 线粒体膜 大量能量 资料1：1912年-1913年，瓦勃从豚鼠肝细胞匀浆中粗提取了线粒体，发现它能消耗氧气。克雷布斯利用鸽子飞行肌研究物质代谢，发现丙酮酸在相关脱羧酶作用下脱氢，该过程没有氧气参与。 资料2：超声波震碎线粒体后，形成大小不等的仍具有相关功能的膜状结构。内膜自然卷成了颗粒朝外的小囊泡。这些小囊泡有氧化[H]的功能。 二、有氧呼吸 探究有氧呼吸的过程 相关信息 （校本90页） [H]是一种十分简化的表示方式，这一过程实际上是氧化型辅酶I(NAD＋)转化成还原型辅酶I(NADH)。 1. 氧气参与的反应发生在哪个部位？ 2.结合以上三个探究活动分析，线粒体内膜上[H]的来源和去路有哪些？ 线粒体内膜 [H]来源于细胞质基质和线粒体基质，去路是线粒体内膜上与O2反应产生H2O。 二、有氧呼吸 探究有氧呼吸的过程 场 所： 物质变化： C6H12O6 酶 2丙酮酸 +4[H] 细胞质基质 细胞质基质 场 所： 物质变化： 场 所： 物质变化： 6CO2+20[H] 2丙酮酸 +6H2O 酶 线粒体基质 酶 12H2O 24[H]+6O2 线粒体内膜 总反应式 C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 6CO2 + 12H2O + 能量 酶 产能情况： 产能情况： 产能情况： 少量能量 少量能量 大量能量 细胞呼吸过程中储存在有机物中的稳定化学能，转变成储存在ATP的特殊的化学键中活跃化学能和热能。 1.细胞呼吸过程中能量发生了怎样的变化？ 二、有氧呼吸 探究有氧呼吸的过程 2.有氧呼吸过程中，1 mol葡萄糖彻底氧化分解后释放出2 870 kJ的能量，其中977.28 kJ的能量储存在ATP中，其余的能量则以热能的形式散失。请你计算一下，有氧呼吸的能量转换效率大约是多少？这些能量大约能使多少个ADP转化为ATP?（注：1mol ATP含30.54kJ能量） 977.28÷2 870×100%≈34.05% 977.28÷30.54＝32(mol) 3.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？ 保证有机物中的能量得到最充分的利用。 主要表现在两个方面：可以使有机物中的能量逐步地转移到ATP中；能量缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定状态。 二、有氧呼吸 探究有氧呼吸的过程 $