5.3 细胞呼吸的原理和应用（第1课时）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和应用，以“探究酵母菌细胞呼吸的方式”为起点，通过通气培养与密封发酵的情境问题导入，衔接有氧呼吸和无氧呼吸的过程、反应式及能量转化，构建“情境-探究-概念”的学习支架。 其亮点在于融合探究实践与科学思维，以酵母菌对比实验（有氧/无氧条件）为例，通过控制自变量（氧气有无）、检测因变量（CO₂和酒精）培养科学思维，结合酿酒、发面实例体现物质与能量观。资料含实验步骤、装置图及对比表格，助学生直观理解抽象概念，教师可借结构化内容提升教学效率，学生通过探究深化对细胞呼吸原理的认知。

细胞呼吸的原理和应用 第5章 细胞的能量供应和利用 必修一 探究酵母菌细胞呼吸的方式 PART 01 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。 问题探讨 3 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？ 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。 在有氧条件下，酵母菌分解营养物质释放能量多，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。 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。 问题探讨 4 在通风情况下，酵母菌发酵面团，可以制成松软多孔的馒头、面包；但在密闭的情况下，发面会有酒精味。 酿酒时，用塑料膜密封酒缸口一段时间后会发现塑料膜微微鼓胀。 酵母菌是单细胞真菌，广泛分布于自然界中，尤其是葡萄等水果和蔬菜上更多。酵母菌与我们的生活有着密切的关系。 酵母菌 5 1 1.细胞呼吸的实质 指 的有机物氧化分解，并释放能量的过程。也称呼吸作用。 2.细胞呼吸的方式 ——有氧呼吸和无氧呼吸 依据是否需要氧气 呼吸是指机体与环境之间O2和CO2交换的过程。 一、细胞呼吸 细胞内 探究酵母菌细胞呼吸的方式 6 1.提出问题 2.作出假设 3.设计实验 5.分析结果 6.表达与交流 酵母菌可以进行有氧呼吸和无氧呼吸吗？ 酵母菌可以进行有氧呼吸和无氧呼吸 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 细胞呼吸的条件 细胞呼吸的产物 影响实验结果的可变因素 分析变量 CO2和酒精 有氧、无氧 温度、pH、培养液的浓度和体积 ③无关变量 ①自变量 ②因变量 4.进行实验 探究酵母菌细胞呼吸的方式 1 7 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，因此便于用来研究细胞呼吸的不同方式。 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。 2.提出问题 酵母菌是否在有氧和无氧条件下都能进行呼吸？ 一、探究酵母菌细胞呼吸的方式 酵母菌可以进行有氧呼吸和无氧呼吸。在有氧条件下，产生二氧化碳，在无氧条件下产生酒精和二氧化碳。 酵母菌 CO2 酒精和CO2 有氧 无氧 3.做出假设 ①自变量： 氧气的有无 如何控制自变量? 甲组：通气；乙组：密封 将装置甲连通橡皮球的目的：_________________ 保证O2充分供应 4.设计实验 ②因变量： 如何检测因变量? 观察澄清石灰水变浑浊的快慢 甲组中通过含NaOH溶液的目的：__________________ ______________________________________________________。 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 CO2产生速率及是否产生酒精。 ②因变量： 如何检测因变量? 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的目的：_______________________，确保通过澄清石灰水的CO2是无氧呼吸产生的。 消耗掉B瓶中的氧气 CO2产生速率及是否产生酒精。 观察澄清石灰水变浑浊的快慢 检测因变量 CO2产生速率 是否产生酒精 澄清石灰水变浑浊的快慢或浑浊程度。 溴麝香草酚蓝水溶液颜色变化(蓝→绿→黄)的时间 一段时间后取A、B中样液，分别加入酸性重铬酸钾(橙色)，观察是否有灰绿色出现。 4.设计实验 A、B培养瓶中先加入等量的加热煮沸后冷却的葡萄糖溶液，再接种等量酵母菌。其中加热煮沸的目的是什么？ 除去溶液中的氧气，避免对自变量的影响。 杀死葡萄糖溶液中可能存在的杂菌，避免对实验结果的干扰。 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 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 5.实验结果 酵母菌在有氧和无氧条件下都进行细胞呼吸。 ①在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量CO2 ②在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精和少量CO2 酵母菌 CO2 酒精和CO2 有氧 无氧 （大量） （少量） 6.实验结论 在“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验中，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。 举例 概念 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。 对比实验 18 1 四、探究酵母菌细胞呼吸的方式的其他装置1 1.管口2与澄清石灰水或溴麝香草酚蓝溶液 的试剂瓶相连。 2.一组阀a打开，探究有氧条件下的呼吸方式； 另一组阀a关闭，探究无氧条件下的呼吸方式。 3.实验结束后，打开阀b， 通过管口3检测酒精的产生情况。 探究酵母菌细胞呼吸的方式 19 1 五、探究酵母菌细胞呼吸的方式的其他装置2 甲组：一定量的煮沸后冷却的葡萄糖溶液+ 一定量的活性干酵母，加石蜡油铺满液面；30分钟后记录温度为A 乙组：等量的煮沸后冷却的葡萄糖溶液+ 等量的活性干酵母，不加石蜡油； 30分钟后记录温度为B 丙组：一定量的煮沸后冷却的葡萄糖溶液，加石蜡油铺满液面；30分钟后记录温度为C 预期实验结果 B＞A＞C 探究酵母菌细胞呼吸的方式 20 有氧呼吸、无氧呼吸 PART 02 2 一、有氧呼吸 1.概念 指细胞在 的参与下，通过多种 的催化作用，把葡萄糖等有机物 ，产生 ，释放 ，生成 的过程。 氧 酶 彻底氧化分解 二氧化碳和水 大量能量 大量ATP 有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式，线粒体是有氧呼吸的主要场所。 线粒体内膜和基质中含有许多种 与有氧呼吸有关的酶。 有氧呼吸、无氧呼吸 22 向内折叠 1.主要场所：_______ 线粒体 内膜 外膜 嵴 ① ② ③ ④ 基质 _______和________ 含有许多种与有氧呼吸有关的______。 线粒体基质 线粒体内膜 酶 一、有氧呼吸 2.过程(3阶段) 第一阶段： ①场所： ②物质变化与能量变化 细胞质基质 葡萄糖 丙酮酸+[H]+少量能量 酶 能量 热能(大部分) 能量+ADP+Pi→ATP → → 有机物中稳定化学能 → → 热能 [H]和ATP中活跃化学能 H+ + NAD+ → NADH(即[H]) 第二阶段： ①场所： ②物质变化与能量变化 线粒体基质 丙酮酸+H2O CO2+[H]+少量能量 酶 有机物中稳定化学能 → → 热能 [H]和ATP中活跃化学能 能量 热能(大部分) 能量+ADP+Pi→ATP → → H+ + NAD+ → NADH(即[H]) 基质 一、有氧呼吸 一、有氧呼吸 第三阶段： ①场所： ②物质变化与能量变化 线粒体内膜 [H]+O2 H2O+大量能量 酶 [H]中活跃 化学能 → → 热能 ATP中活 跃化学能 能量 热能(大部分) 能量+ADP+Pi→ATP → → NADH →H+ + NAD+ 内膜 思考：为什么葡萄糖不能在线粒体中氧化分解？ ①线粒体膜上没有运输葡萄糖的载体，葡萄糖不能进入线粒体；②线粒体中没有氧化分解葡萄糖的酶。 有氧呼吸的过程图解 2.过程 第一阶段 细胞质基质 第二阶段 线粒体基质 线粒体内膜 4 20 2 C6H12O6 酶 + [H] +少量能量 C3H4O3 第三阶段 6 6 + H2O 酶 2C3H4O3 CO2 + [H] +少量能量 12 6 酶 H2O +大量能量 24[H] + O2 总反应式 C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 6CO2 + 12H2O + 能量 酶 [H]=NADH(还原型辅酶I) P93 一、有氧呼吸 3.场所 细胞质基质、线粒体（主要场所） 4.原料 5.能量转化 最常利用的是 ，还可以利用脂肪和蛋白质等。 葡萄糖 1mol的葡萄糖 2870KJ 储存于ATP中 以热能形式散失 释放能量 977.28KJ 1892.72KJ 一、有氧呼吸 6.特点：与有机物在生物体外的燃烧相比 ①有氧呼吸过程温和。 ②有氧呼吸进行时有机物中的能量经过一系列的化学反应逐步释放。 ③有氧呼吸释放的能量有相当一部分储存在ATP中。 7.对生物体的意义 ☞有利于维持细胞的相对稳定。 ☞保证有机物中的能量得到充分的利用。 一、有氧呼吸 2 二、无氧呼吸 1.概念 在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过 ，产生 ，释放 ，生成少量ATP的过程。 不完全分解 少量能量 葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中。 CO2和酒精或乳酸 2.场所 细胞质基质 C6H12O6 酶 2C3H6O3(乳酸) + 少量能量 C6H12O6 2C2H5OH(酒精) + 2CO2 + 少量能量 酶 3.反应式 例：高等动物、乳酸菌、马铃薯块茎、 甜菜块根、玉米胚细胞等 例：大多数植物、酵母菌 有氧呼吸、无氧呼吸 31 二、无氧呼吸 第一阶段： ①场所： ②物质变化与能量变化 细胞质基质 葡萄糖 丙酮酸+[H]+少量能量 酶 能量 热能(大部分) 能量+ADP+Pi→ATP → → 有机物中稳定化学能 → → 热能 [H]和ATP中活跃化学能 H+ + NAD+ → NADH(即[H]) 二、无氧呼吸 第二阶段： ①场所： ②物质变化 细胞质基质 丙酮酸+[H] 酶 乳酸 丙酮酸 酶 乙醇+CO2 +[H] 或 总反应过程 C6H12O6 2C3H6O3+少量能量 酶 C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+少量能量 酶 1.乳酸发酵 2.乙醇发酵 适用生物或组织： 所有动物细胞、乳酸菌、植物中的马铃薯块茎、玉米胚、甜菜块根等 适用生物或组织： 绝大多数植物细胞、酵母菌、多数微生物 二、无氧呼吸 葡萄糖无氧呼吸都只在 释放少量的能量，其中一部分储存在 ，一部分以热能形式散失，葡萄糖中大部分能量存留在 中。 第一阶段 ATP 酒精或乳酸 5.能量转化 6.特点：与有氧呼吸相比 ①缺氧条件。 ②有机物氧化分解不彻底。 ③释放少量能量。 7.常见的主要进行无氧呼吸的生物或细胞 （1）只进行无氧呼吸 乳酸菌、破伤风杆菌、哺乳动物成熟红细胞、蛔虫 （2）主要进行无氧呼吸 种子萌发初期、癌细胞 二、无氧呼吸 项目 有氧呼吸 无氧呼吸 不同点 场所 条件 产物 能量 特点 相同点 过程 实质 意义 细胞质基质、线粒体 细胞质基质 需O2、多种酶 CO2、H2O 酒精和CO2或乳酸 大量（2870KJ/mol） 少量(196.65或225.94KJ/mol) 有机物彻底分解， 能量完全释放 有机物没有彻底分解，能量没完全释放 第一阶段(葡萄糖丙酮酸)相同 氧化分解有机物，释放能量，产生ATP 为生物体生命活动提供能量 不需O2、多种酶 有氧呼吸和无氧呼吸的比较 36 物质 来源 去向 [H] ①有氧呼吸：C6H12O6和H2O； ②无氧呼吸：C6H12O6 ①有氧呼吸： 与O2结合生成水； ②无氧呼吸：还原丙酮酸 ATP ①有氧呼吸：三个阶段都产生； ②无氧呼吸：只在第一阶段产生 用于细胞中绝大多数 需要能量的生命活动 细胞呼吸中[H]和ATP的来源和去向 37 2 三、细胞呼吸的意义 1.为生物体提供能量；2.生物体代谢的枢纽。 糖类 葡萄糖 丙酮酸 有氧呼吸 第二、三阶段 脂肪 甘油 + 脂肪酸 蛋白质 氨基酸 有机酸 脱氨基 作用 NH3 细胞呼吸是蛋白质、糖类和脂质代谢的枢纽 β氧化 有氧呼吸、无氧呼吸 38 THANK YOU Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $