5.3细胞呼吸的原理和应用课件-2026-2027学年高一上学期生物人教版必修1

该高中生物学课件聚焦细胞呼吸的原理和应用，涵盖有氧呼吸、无氧呼吸过程及影响因素。通过酵母菌在饲料培养（通气）与酿酒（密封）的情境导入，引发对呼吸方式的讨论，衔接细胞能量供应的前序知识，搭建生活实例到科学探究的学习支架。 其亮点是以情境探究和实验设计为核心，通过酵母菌呼吸方式的对比实验培养科学思维与探究实践能力。结合线粒体结构与功能、能量释放去向体现生命观念，联系伤口包扎、粮食储存等应用强化态度责任。学生能深化理解并联系实际，教师可提升教学效率。

高中生物学 必修1分子与细胞 第五章 细胞的能量 供应和利用 第3节 细胞呼吸的原理和应用 学习目标 1.进行酵母菌细胞呼吸方式的探究。 2.有氧呼吸和无氧呼吸的过程与比较。 3.探讨细胞呼吸在生产和生活中的应用。 4. 影响细胞呼吸的因素。 情境探究 ➽ 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。 讨论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。 情境探究 ➽ 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。 为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？ 讨论2、 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。 情境探究 ➽ 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。 讨论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。 一、探究酵母菌细胞呼吸的方式 1、酵母菌 ①单细胞真菌（真核生物） ②代谢类型：兼性厌氧菌（异养兼性厌氧型） 2、生活小知识 ①酵母菌能使葡萄糖发酵产生酒精 ②酵母菌的细胞呼吸会产生CO2 一、探究酵母菌细胞呼吸的方式 3、探究的问题 ①酵母菌发酵产生酒精过程是否需要氧气 ②酵母菌在不同条件（有无O2）下产生的CO2是否一样多 4、实验设计时需要注意的问题 ①如何控制有氧和无氧的条件 思路：通气和密封 ②如何鉴定酒精和CO2 利用酒精和CO2 与某些鉴定剂发生的反应现象 一、探究酵母菌细胞呼吸的方式 5、实验步骤 对比实验 设置两个或两个以上的实验组，通过对实验结果的比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响；也叫相互对照实验。 注意：无空白对照组 吸收空气中二氧化碳 培养液液面上方的空气中还存在一定量的氧气，静置一段时间，让酵母菌将这部分氧气消耗尽，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶可认为检验的是酵母菌的无氧呼吸释放的气体。 根据浑浊程度检测二氧化碳的产生量 一、探究酵母菌细胞呼吸的方式 5、实验步骤 取2干净试管，分别注入2ml酵母菌培养液 每支试管中滴加0.5ml溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸 震荡均匀后观察试管中颜色 结果：B组对应试管中颜色变化是橙色变为灰绿色 二、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。 外膜 内膜 线粒体基质 嵴 二、有氧呼吸 2.过程 细胞膜 第一阶段 场所：细胞质基质 C6H12O6 酶 C3H4O3+ 4[H] +少量能量 [H]=NADH(还原型辅酶I) 二、有氧呼吸 2.过程 细胞膜 第二阶段 场所：线粒体基质 2C3H4O3 + 6H2O 6CO2 + 20[H] +少量能量 酶 二、有氧呼吸 2.过程 细胞膜 第三阶段 场所：线粒体内膜 12H2O +大量能量 24[H] + 6O2 酶 二、有氧呼吸 C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 6CO2 + 12H2O + 能量 酶 3、总反应式 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 三、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 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 三、无氧呼吸 4.过程 细胞膜 第一阶段 场所：细胞质基质 C6H12O6 酶 C3H4O3+ 4[H] +少量能量 无氧呼吸和有氧呼吸第一个阶段完全相同 三、无氧呼吸 4.过程 细胞膜 第二阶段 场所：细胞质基质 2丙酮酸 + 4 [H] 2C2H5OH（酒精）+2CO2 酶 酶 2C3H6O3（乳酸） 大多数植物、酵母菌 ①人和动物细胞、②某些植物的特殊器官：马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚 缺氧 三、无氧呼吸 特 别 提 醒 1、无氧呼吸第二阶段产物不同是酶的种类不同 2、原核生物有氧呼吸或无氧呼吸均在细胞质基质中进行（无线粒体） 例如：蓝细菌的有氧呼吸、乳酸菌的无氧呼吸 3、无氧呼吸释放能量较少，大部分能量还存在酒精或乳酸中。 细胞呼吸的意义 1、为生物体的生命活动提供能量。 三、无氧呼吸 2、生物体代谢的枢纽。 绝大多数生命活动的所需要的能量（ATP）都是来源于细胞呼吸。因此，细胞呼吸是ATP的主要来源。 为生物体其他化合物的合成提供原料。细胞呼吸产生的丙酮酸可以作为合成脂肪、非必需氨基酸的原料。非糖物质代谢形成的某些产物与细胞呼吸中间产物相同，这些物质可以进一步形成葡萄糖。 有氧呼吸和无氧呼吸的比较 项目 有氧呼吸 无氧呼吸 不同点 场所 ____________________ ___________ 条件 、酶 _______、需要酶 产物 ____________ ________________ 能量 大量 少量 相同点 过程 第一阶段：葡萄糖分解为丙酮酸完全相同 实质 _______________________________ 意义 为生物体的各项生命活动提供能量 细胞质基质和线粒体 细胞质基质 不需要氧 CO2、H2O 酒精和CO2或乳酸 分解有机物，释放能量，合成ATP 需要氧 四、细胞呼吸原理的应用 1、O2浓度 直接影响呼吸速率和呼吸性质。对无氧呼吸有抑制作用。 随O2浓度的升高，无氧呼吸逐渐减弱；在一定浓度范围内，随O2浓度的升高有氧呼吸逐渐增强。 应用1：包扎伤口应选用透气的消毒纱布或“创可贴”敷料。 既为伤口敷上了药物，又为伤口创造了疏松透气的环境、避免厌氧病原菌的繁殖，从而有利于伤口的痊愈。 四、细胞呼吸原理的应用 1、O2浓度 直接影响呼吸速率和呼吸性质。对无氧呼吸有抑制作用。 随O2浓度的升高，无氧呼吸逐渐减弱；在一定浓度范围内，随O2浓度的升高有氧呼吸逐渐增强。 应用2：花盆土壤板结后要及时松土透气；农业上的中耕松土，适时排水。 松土透气可以使根细胞进行充分的有氧呼吸，从而有利于根系的生长和对无机盐的吸收，促进作物生长。 四、细胞呼吸原理的应用 1、O2浓度 直接影响呼吸速率和呼吸性质。对无氧呼吸有抑制作用。 随O2浓度的升高，无氧呼吸逐渐减弱；在一定浓度范围内，随O2浓度的升高有氧呼吸逐渐增强。 应用3：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，可以生产酒。 先通气，后密封。 通气可以给酵母菌有氧呼吸提供所需要的氧气，有利于酵母菌进行大量繁殖。 密封是为了避免空气进入，便于酵母菌在无氧条件下分解有机物产生酒精。 四、细胞呼吸原理的应用 1、O2浓度 直接影响呼吸速率和呼吸性质。对无氧呼吸有抑制作用。 随O2浓度的升高，无氧呼吸逐渐减弱；在一定浓度范围内，随O2浓度的升高有氧呼吸逐渐增强。 应用4：利储藏水果、粮食的仓库往往要降低氧气含量。（注意：不是无氧） 氧气浓度为a时，有氧气存在，无氧呼吸减弱；氧气含量低，有氧呼吸较弱，细胞呼吸最弱。 四、细胞呼吸原理的应用 1、O2浓度 直接影响呼吸速率和呼吸性质。对无氧呼吸有抑制作用。 随O2浓度的升高，无氧呼吸逐渐减弱；在一定浓度范围内，随O2浓度的升高有氧呼吸逐渐增强。 应用5：提倡慢跑等有氧运动 防止剧烈运动，肌细胞无氧呼吸产生乳酸。乳酸大量积累会使肌肉酸胀乏力。 特别提醒：人体细胞无氧呼吸产物是乳酸， 无酒精和CO2 四、细胞呼吸原理的应用 1、O2浓度 直接影响呼吸速率和呼吸性质。对无氧呼吸有抑制作用。 随O2浓度的升高，无氧呼吸逐渐减弱；在一定浓度范围内，随O2浓度的升高有氧呼吸逐渐增强。 应用6：泡菜和酸奶的制作 利用乳酸菌的无氧呼吸产生乳酸。 乳酸菌：厌氧型原核生物 四、细胞呼吸原理的应用 1、O2浓度 直接影响呼吸速率和呼吸性质。对无氧呼吸有抑制作用。 随O2浓度的升高，无氧呼吸逐渐减弱；在一定浓度范围内，随O2浓度的升高有氧呼吸逐渐增强。 应用7：稻田定期排水 抑制无氧呼吸产生酒精，防止酒精中毒，烂根死亡。 四、细胞呼吸原理的应用 2、温度 温度 呼吸速率 温度通过影响 而影响细胞呼吸速率。 细胞呼吸的最适温度一般在25 ℃～35 ℃之间。 酶的活性 应用1：储藏果实、蔬菜时采取降低温度； 大棚栽培在夜间和阴天适当降温以降低呼吸作用消耗的有机物； 应用2：温水和面发得快，是适当提高温度有利于酵母菌等微生物的细胞呼吸。 四、细胞呼吸原理的应用 3、水、CO2等 （1）含水量不同，影响细胞呼吸 应用1：粮食在收仓前要进行晾晒处理，减少有机物消耗。 应用2：干种子萌发前进行浸泡处理。 （2）CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行。 应用：储藏粮食时适当增加CO2浓度 五、运用证据和逻辑进行评价 线粒体起源需氧细菌 证据1：线粒体和细菌有相似的环状DNA 证据2：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和细菌不是这样 证据3：线粒体和细菌一样进行分裂增殖 练习与应用 一、概念检测 1.某超市有一批过保质期的酸奶出现涨袋现象。酸奶中可能含有的微生物有乳酸菌、酵母菌等。据此分析涨袋现象的原因，判断以下解释是否合理。 （1）是乳酸菌无氧呼吸产生气体造成的( ) （2）如果有酒味，可能是酵母菌无氧呼吸造成的( ) ✘ ✓ 练习与应用 2.下图表示某种植株的非绿色器官在不同氧浓度下，O2的吸收量和CO2的释放量的变化。下列叙述正确的是( ) A.氧气浓度为0时，该器官不进行呼吸作用 B.氧气浓度在10%以下时，该器官只进行无氧呼吸 C.氧气浓度在10%以上时，该器官只进行有氧呼吸 D.保存该器官时，氧气浓度越低越好 C 练习与应用 3.将酵母菌培养液进行离心处理。把沉淀的酵母菌破碎后，再次离心处理为只含有酵母菌细胞质基质的上清液和只含有酵母菌细胞器的沉淀物两部分，与未离心处理过的酵母菌培养液分别放入甲、乙、丙3支试管中，并向这3支试管内同时滴入等量、等浓度的葡萄糖溶液。在有氧条件下，最终能产生CO2和H2O的试管是（ ） A.甲 B.丙 C.甲和乙 D.丙和乙 B 练习与应用 二、拓展应用 1.松土是许多农作物栽培中经常采取的一项措施。试分析农田松土给农作物的生长、当地的水土保持以及全球气候变暖等方面可能带来的影响，并指出如何尽量减少不利影响？ ①松土透气可以使根细胞进行充分的有氧呼吸，从而有利于根系的生长和对无机盐的吸收，促进作物生长，吸收更多的 CO2，缓解全球气候变暖现象；增强根系的水土保持能力；避免根细胞无氧呼吸产生酒精对根系造成的伤害。 ②此外，松土透气还有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖，促进这些微生物对土壤有机物的分解，为植物生长提供更多的 CO2，也有可能导致局部大气CO2浓度上升。 ③松土不当，可能伤害植物根系；要根据不同植物、植物不同的生长阶段等，采取不同的松土方法。 练习与应用 2.有氧呼吸过程是否含有无氧呼吸的步骤?结合地球早期大气中没有氧气以及原核细胞中没有线粒体等事实，想一想，地球早期的单细胞生物是否只能进行无氧呼吸?你体内的骨骼肌细胞仍保留着进行无氧呼吸的能力，这是否可以理解为漫长的生物进化史在你身上留下的印记? 有氧呼吸第一个阶段与无氧呼吸第一个阶段完全相同，都不需要氧气，都与线粒体无关。 联想到地球的早期以及原核细胞的结构可以大胆作出这样的推测:在生物进化史上先出现无氧呼吸，而后才出现有氧呼吸。继而推测,地球早期的单细胞生物只进行无氧呼吸。 体内骨骼肌细胞保留进行无氧呼吸的能力，可以理解为漫长的生物进化史在人类身上留下的印记，同时也可以理解为人体在进行长跑等剧烈运动时，在供氧不足的情况下，骨骼肌细胞保留一定的无氧呼吸来供能，有一定的适应意义。 $