5.3细胞的呼吸作用和原理课件-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 生物不仅受到非生物因素影响，还受到生物因素影响 一、细胞呼吸的实质 1.呼吸作用的实质： 思考：1.细胞呼吸能否等同于人体的呼吸运动？ 2. 呼吸≠细胞呼吸 呼吸： 人体的肺与外界坏境之间进行气体交换的过程。 细胞内有机物氧化分解，并释放能量的过程，又称细胞呼吸。 分解有机物、释放能量 科学家发现了酶，那为什么细胞代谢离不开酶呢？ (1).生物类型： 酵母菌是一种________真菌，属于 生物。 1.实验材料.酵母菌： 属于_____________。在有氧和无氧的条件下都能生存。 单细胞 真核 (2).代谢类型： 兼性厌氧菌 二、探究酵母菌细胞呼吸的方式 科学家发现了酶，那为什么细胞代谢离不开酶呢？ 发面 酿葡萄酒 CO2 思考 酵母菌与人类的生活息息相关，酿酒，做面包、馒头等，都是利用酵母菌的呼吸作用。 酵母菌 酵母菌在什么条件下产生CO2，什么条件下产生酒精？ 二、探究酵母菌细胞呼吸的方式 酵母菌在有氧和无氧的环境下均能呼吸吗？呼吸产物是什么？ 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CO2。 问题细化： 实验思路： 设计实验 作出假设 提出问题 有氧 CO2 无氧 CO2 酒精 产生 产生 + 二、探究酵母菌细胞呼吸的方式 1.如何控制有氧和无氧的条件？ 2.怎样鉴定有无酒精产生？ 3.怎样鉴定有无CO2产生？如何比较CO2产生的多少？ 注意：保证酵母菌在整个实验过程中正常生活 5 1.如何控制有氧和无氧的条件？ 二、探究酵母菌细胞呼吸的方式 有氧呼吸：通气 B 酵母菌培养液 无氧呼吸：密封 A 酵母菌培养液 C 质量分数为10%的NaOH溶液 气泵 E 5%葡萄糖溶液 NaOH溶液的作用：吸收空气中的CO2 思考：1.如何排出空气中CO2的干扰？ 二、探究酵母菌细胞呼吸的方式 2.怎样鉴定有无酒精？怎样鉴定有无CO2？如何比较CO2的多少？ 2. 检测酒精： 酒精+重铬酸钾（浓硫酸溶液）：橙色→灰绿色 检测CO2： 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 检测CO2产生的多少：澄清石灰水浑浊程度 溴麝香草酚蓝溶液变黄色的时间长短 ②溴麝香草酚蓝溶液：蓝→变绿→再变黄 ①澄清石灰水：变浑浊 实施实验 配置酵母菌培养液 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。 二、探究酵母菌细胞呼吸的方式 无关变量: 保持相同且适宜 温度、 pH、葡萄糖溶液质量分数、 酵母菌质量等 8 二、探究酵母菌细胞呼吸的方式 课本P91 有氧呼吸装置 无氧呼吸装置 A 酵母菌培养液 B 酵母菌培养液 C 质量分数为10%的NaOH溶液 气泵 E D 澄清的 石灰水 D 澄清的 石灰水 思考：锥形瓶B为什么要放置一段时间后连接 D瓶？ 5%葡萄糖溶液 5%葡萄糖溶液 消耗瓶中的氧气，确保通入澄清石灰水中的CO2是无氧呼吸产生的。 或用石蜡/植物油密封→ 提供严格无氧环境 笔记：用酸性重铬酸钾溶液检验A、B取出的液体是否含有酒精 3.实验装置 二、探究酵母菌细胞呼吸的方式 二氧化碳产生情况 实验结果 视频节选自人民教育电子音像出版社 二、探究酵母菌细胞呼吸的方式 检测酒精的产生 实验结果 刚加入重铬酸钾 一段时间以后 A B A A: 有氧条件下酵母菌培养液；B: 无氧条件下酵母菌培养液 图片节选自人民教育电子音像出版社 B 二、探究酵母菌细胞呼吸的方式 条件 澄清石灰水 溴麝香草酚蓝溶液 酸性重铬酸钾 有氧 无氧 ② 酵母菌无氧呼吸，会产生少量CO2和酒精。 ① 酵母菌有氧呼吸，会产生大量CO2； 4.实验结果 思考：本实验有没有对照组呢？ 变浑浊／大 变浑浊／小 由蓝变绿再变黄/短 由蓝变绿再变黄/长 不变灰绿色 出现灰绿色 5.实验结论 二、探究酵母菌细胞呼吸的方式 对比实验（相互对照实验） 　　设置两个或两个以上的实验组，通过对几个实验组结果的分析比较，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。 实验组 实验组 注意：不是对照组 6.科学方法 对比实验： 对照实验： 实验组1： 实验组2： 对照组： 实验组： 结果未知 结果未知 结果已知 结果未知 对照组 实验组 实验组 实验组 3与4 1 拓展：对比实验与对照实验区别 2 、3 、4 对比实验只有实验组，没有对照组 有同学认为，在有氧呼吸实验装置中10％的NaOH溶液不能完全吸收空气中的CO2，以致可能对实验结果有干扰，你同意吗？你如何避免这种可能性的发生，以保证实验更严谨？ 质量分数为10%NaOH溶液 酵母菌 培养液 澄清 石灰水 A 气泵 E C D 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 批判性思维：实验装置的改进 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 15 与生活的联系1 查酒驾 交警查酒驾时常用的仪器中一般含有重铬酸钾。 当含有酒精的气体被吹入仪器中，酒精会与重铬酸钾溶液接触并发生反应。交警通过观察仪器中溶液颜色的变化就能判断司机是否饮酒及大致的饮酒程度。 仪器还会根据颜色变化的程度进行定量分析，进而得出具体的酒精含量数据，以此作为判定酒驾或醉驾的依据。 作业 同步学考练P111-112页2、7；P113页4 步步高作业18的1-4 外膜 内膜 DNA/RNA 核糖体 嵴 基质 ①增大膜面积 ②分布有氧呼吸的酶 三、有氧呼吸 1.场所： 线粒体（主要）、细胞质基质 细胞呼吸可分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。 线粒体不是进行有氧呼吸必需的，如原核生物无线粒体，但能进行有氧呼吸。 分布有氧呼吸的酶 18 C6H12O6(葡萄糖) 2.有氧呼吸的过程（三个阶段） 三、有氧呼吸 第一阶段 场所： 。 物质变化： 。 产能情况： 。 细胞质基质 葡萄糖 酶 丙酮酸 +[H] 少量 第二阶段 H2O 场所： 。 物质变化： 。 产能情况： 。 第三阶段 O2 场所： 。 物质变化： 。 产能情况： 。 线粒体基质 线粒体内膜 丙酮酸+H2O 酶 CO2+[H] 少量 [H]+O2 酶 H2O 大量 [H](还原氢)=NADH(还原型辅酶Ⅰ)。 (氧化型辅酶Ⅰ)NAD++H++2e-→NADH C6H12O6 酶 2丙酮酸 + 少量[H] +少量能量 场所：细胞质基质 ① 酶 6CO2 +少量 [H] + 少量能量 场所：线粒体基质 ② 2丙酮酸 酶 12H2O +大量能量 场所：线粒体内膜 ③ 24[H] + 6O2 +6H2O （4个） （20个） （ C3H4O3 ） 三、有氧呼吸 C6H12O6 +6H2O +6O2 6CO2 +12H2O + 能量 酶 3.总反应式: 课本P92 有氧呼吸的过程 H2O 大量能量 少量能量 少量能量 CO2 ［H］ O2 ［H］ 丙酮酸 H2O 丙酮酸 葡萄糖 [H]与O2 结合 细胞质基质 线粒体基质 线粒体内膜 三、有氧呼吸 科学家发现了酶，那为什么细胞代谢离不开酶呢？ 1.葡萄糖：不能进入线粒体，只能在____________利用。线粒体只能利用_______而不能利用葡萄糖。 2.氧气(O2)： 用于有氧呼吸的第___阶段。 3.水(H2O)： 既是底物又是产物。既在第___阶段产生，又在第___阶段被消耗，可循环使用。 4.CO2： 在 阶段产生。 注意： 三、有氧呼吸 细胞质基质 丙酮酸 三 二 三 二 因为线粒体膜没有运输葡萄糖的载体，线粒体没有氧化分解葡萄糖的酶。 22 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CO2和H2O，释放能量,生成大量ATP的过程。 5.能量去向： 三、有氧呼吸 4.概念： 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 少部分 大部分 思考：1mol的葡萄糖氧化分解能合成多少ATP? 32mol 三、有氧呼吸 6.原子来源： 有氧呼吸的生成物CO2中的C和O分别来自哪里？有氧呼吸的生成物H2O中的O从何而来？ C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 6CO2 + 12H2O + 能量 酶 葡萄糖 丙酮酸 CO2 C： 葡萄糖、H2O CO2 O： O2 H2O 葡萄糖的燃烧 意义：保证有机物中的能量得到最充分的利用 相较于体外燃烧，有氧呼吸具有什么特点和意义？ ①有氧呼吸过程温和 ②有机物中的能量逐步释放 ③有部分储存在ATP中 7.与燃烧的区别： 表现在两个方面：是有机物中的能量逐步地转移到ATP中；能量缓慢有序的释放，有利于维持细胞的相对稳定。 特点： 作业 同步学考练P112页4、5、6；选考提升1、3、5 步步高作业18的5-9、11、14（只做1、2问）、15 情境导入 思考 为什么人在剧烈运动后，肌肉会发酸；苹果储藏久了会有酒味。 在无氧条件下，细胞进行了无氧呼吸，产生了酒精或者乳酸。 2. 场所： 细胞质基质 3. 过程：（2个阶段） 指细胞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,生成少量ATP的过程。 1.概念： 四、无氧呼吸 + C6H12O6 2C3H4O3 4[H] 能量（少量） 酶 第一阶段 + 与有氧呼吸第一阶段完全相同! 由于酶的种类不同 酶2 2C3H4O3 + 4[H] 第二阶段 酶1 2C2H5OH(酒精) + 2CO2 2C3H6O3(乳酸) 不产生能量 或 4.总反应式 C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+少量能量 酶 例：酵母菌、大多数植物（水稻、苹果等）。 例：乳酸菌、动物、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等。 C6H12O6 2C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量 酶 四、无氧呼吸 无氧呼吸仅第一阶段释放少量能量 ，生成少量ATP。 注意 人体肌细胞无氧呼吸产生的乳酸，能在肝脏中再次转化为葡萄糖。 5.能量去向 大部分以热能的形式散失 少部分储存在ATP中 少部分释放出来 大部分储存在酒精或乳酸中 思考：1mol的葡萄糖氧化分解能合成多少ATP? 2mol 6.细胞呼吸：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。 四、无氧呼吸 （1）为生物体提供能量 （2）生物体代谢的枢纽。 7.细胞呼吸的意义： 葡萄糖 丙酮酸 非必需氨基酸 甘油 细胞呼吸是蛋白质、糖类和脂质代谢的枢纽 30 类型 有氧呼吸 无氧呼吸 不 同 点 反应条件 反应场所 分解产物 释能多少 特点 有机物 分解， 能量 释放 相同点 ①反应条件： ②场所及过程： 阶段完全相同； ③本质： ④作用： 需要O2 细胞质基质、线粒体（主要） 无氧或缺氧 细胞质基质 有机物没有彻底分解，能量没完全释放 CO2+H2O CO2+酒精 / 乳酸 大量能量 少量能量 都需要酶和适宜的温度； 第一 分解有机物，释放能量； 为生命活动提供能量 完全 完全 四、无氧呼吸 有氧呼吸和无氧呼吸的比较 有氧呼吸 有氧呼吸 无氧呼吸 产乳酸的无氧呼吸 1.根据反应物和产物 消耗O2 产生H2O 产生酒精或乳酸 无CO2释放 一定存在 一定存在 一定存在 一定存在 五、判断细胞呼吸方式 判断细胞呼吸的方式 1 32 2.根据物质的量的关系 变化特点 细胞呼吸的方式 CO2释放量=O2消耗量 CO2释放量>O2消耗量 CO2释放量<O2消耗量 不消耗O2，释放CO2 无CO2释放 只进行有氧呼吸或有氧+乳酸途径的无氧呼吸 有氧呼吸+无氧呼吸 只进行酒精途径的无氧呼吸 只进行无氧呼吸产生乳酸 判断细胞呼吸的方式 五、判断细胞呼吸方式 1 有以脂肪为底物的有氧呼吸 33 只有有氧呼吸 有氧呼吸和无氧呼吸 只有无氧呼吸 a：只有CO2释放→ b：O2吸收＜CO2释放→ c：O2吸收=CO2释放→ 判断细胞呼吸的方式 五、判断细胞呼吸方式 1 例1下图为某植物的非绿色器官在不同氧浓度下CO2释放量和O2吸收量的变化， 葡萄糖:酒精:CO2=______ 葡萄糖: O2 :CO2=______。 1:6:6 1:2:2 例1 氧浓度为b时无氧呼吸消耗的葡萄糖的量是有氧呼吸的____倍。 5 5 3 =无氧放CO2量 =有氧吸O2量=有氧放CO2量 1/2 5/2 C6 H12O6+6H2O+6O2 酶 6CO2+12H2O+能量 酶1 C6H12O6 2CO2+2C2H5OH+能量 5 3 五、判断细胞呼吸方式 判断细胞呼吸的方式 1 35 C6 H12O6+6H2O+6O2 酶 6CO2+12H2O+能量 酶1 C6H12O6 2CO2+2C2H5OH+能量 例2 有一瓶混有酵母菌的葡萄糖培养液，实验测得不同氧气浓度下的相关曲线 如图所示，请问氧气浓度为a时有____(答比例)的葡萄糖用于酒精发酵。 3/5 12=有氧放CO2量 6=无氧放CO2量 12 6 2 3 五、判断细胞呼吸方式 判断细胞呼吸的方式 1 葡萄糖:CO2=____ 葡萄糖 :CO2=____ 1:6 1:2 目的 实验装置 实验推理 装置1结果 装置2结果 实验结论 左移：测耗O2量 右移：测CO2量-耗O2量 有氧+无氧 只无氧呼吸 只有氧呼吸 产乳酸的无氧 不动 右移 左移 右移 不动 左移 不动 不动 (糖类 底物) 五、判断细胞呼吸方式 定性探究 装置1中的NaOH溶液的作用 ，故液滴的移动移动距离代表__________________；装置2中，液滴的移动移动距离代表__________________________。 吸收CO2 有氧呼吸吸收的O2量 无氧呼吸释放的CO2量 3.判断细胞的呼吸方式—液滴移动法。 (1)为排除气压、温度等物理因素所引起的误差，还应设置对照：用_______________ 代替发芽种子，其余均相同。 (2)为防止微生物呼吸的干扰，使实验结果精确，应将所有装置进行_____处理， 将所有种子进行_____处理。 (3)若测定绿色植物绿色器官的呼吸方式，应将整个装置放在_____环境中进行， 以避免_________的干扰。 等量的煮熟种子 灭菌 消毒 黑暗 光合作用 五、判断细胞呼吸方式 3.判断细胞的呼吸方式—液滴移动法。 作业 同步学考练P117页1、4、5、6、7、8、9；选考提升1、2、3、5、7 同步学考练P113页6 步步高作作业18的1-7 六、影响细胞呼吸的因素 外部因素： 温度 O2浓度 水 CO2浓度、 温度、氧气、二氧化碳、水 呼吸速率： 单位时间内有机物的消耗量 单位时间内O2的吸收量 单位时间内CO2的释放量 温度℃ 呼吸速率 ① 低温下贮存果蔬：降低细胞呼吸，减少有机物消耗。 ② 温室栽培适当降低温度。降低细胞呼吸，减少有机物消耗。，而增加农作物产量。 六、影响细胞呼吸的因素 温度对细胞呼吸的影响 1 1.温度 通过影响酶活性来影响呼吸速率。 应用 六、影响细胞呼吸的因素 水对细胞呼吸的影响 2 2.水 水既是反应物，又是生成物。在一定范围内,细胞呼吸强度随含水量的增加而增强。 呼吸速率 细胞含水量 (涝灾缺氧) ①粮食贮藏要求干燥：降低细胞呼吸，减少有机物消耗。 ②干种子萌发前进行浸泡处理：自由水含量增加，增强细胞呼吸 ③稻田定期排水：防止无氧呼吸产生酒精对根有毒害作用 应用 ③O2浓度≥10%时(B点),只进行 。 ①O2浓度＝0时(A点)，只进行: 。 分析曲线 ②0＜O2浓度＜10%时，进行: 。 O2是有氧呼吸所必需的，对无氧呼吸有抑制作用。 O2(%) CO2 释放量 5 10 15 20 0 CO2释放总量 无氧呼吸 有氧呼吸 无氧呼吸消失点 A B P C Q 3.O2浓度 六、影响细胞呼吸的因素 O2浓度对细胞呼吸的影响 3 有氧呼吸 有氧呼吸和无氧呼吸 无氧呼吸 限制因素：酶的数量有限 C点是无氧呼吸消失点 P点对应的O2浓度是最适合储藏果蔬。 产生CO2_____，细胞呼吸______ ，此时有机物消耗最少 最少 最弱 有氧呼吸释放的CO2量______无氧呼吸释放的CO2量，但二者消耗葡萄糖的速率______。 等于 不相等 3.O2浓度 六、影响细胞呼吸的因素 O2浓度对细胞呼吸的影响 3 分析曲线 ④P点： ⑤Q点： 消耗葡萄糖之比有氧：无氧=1:3 44 4.CO2浓度 六、影响细胞呼吸的因素 CO2浓度对细胞呼吸的影响 4 CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会________细胞呼吸 抑制 5 CO2（%） 1.0 0.5 10 15 20 O 呼吸速率 应用 果蔬保鲜， 增加CO2浓度（或充入N2）：抑制细胞呼吸， 减少有机物消耗。 七、细胞呼吸原理的应用 1.伤口处理：透气。 抑制厌氧型菌的繁殖，有利于伤口的痊愈。 先通气，进行有氧呼吸，让其大量繁殖； 后密封，进行无氧呼吸，发酵产生酒精。 3.松土透气： 避免无氧呼吸产生大量酒精，对细胞有毒害作用。 稻田定期排水： 增强根细胞的有氧呼吸，促进对无机盐离子的吸收。 2.酿酒：控制通气 （2）种子：零上低温、低氧、干燥 注、农产品的储存和保鲜方法： （1）果蔬：零上低温、低氧、湿度适中。 4.储藏水果、粮食：低温、低氧 七、细胞呼吸原理的应用 6.有氧运动： 5.破伤风芽孢杆菌只进行无氧呼吸，很适合在较深的伤口里生存并大量繁殖。需注射破伤风疫苗。 减弱呼吸作用，以延长保质期。 避免肌无氧呼吸积累过多乳酸使肌肉酸痛。 关于真核细胞线粒体的起源，科学家提出了一种解释：约几十亿年前，有一种真核细胞吞噬了原始的需氧细菌，被吞噬的细胞不仅没有被消化分解，反而在细胞中生存下来了。需氧细菌从宿主细胞那里得到丙酮酸氧化分解释放的能量。在共同生存繁衍的过程中，需氧细菌进化为宿主细胞内专门进行细胞呼吸的细胞器。此即“内共生起源”学说。 以下证据，__________支持这一论点，_________不支持这一论点。 1.线粒体内存在与细菌DNA相似的环状DNA。 2.线粒体内的蛋白质，有少数几种由线粒体DNA指导合成，绝大多数由核DNA指导合成。 3.真核细胞内的DNA有极高比例的核苷酸序列经常不表现出遗传效应，线粒体DNA和细菌的却不是这样。 4.线粒体能像细菌一样进行分裂增殖。 1、3、4 2 类比推理 类比推理 类比推理 (类比推理→提出假说) 七、细胞呼吸原理的应用 $