5.3细胞呼吸的原理和应用（第1课时）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及应用，以酵母菌在通气与密封条件下的培养差异为问题探讨导入，通过问题链衔接细胞呼吸概念、探究实验及有氧呼吸过程，构建由现象到本质的学习支架。 其亮点在于以探究酵母菌呼吸方式的对比实验为核心，强化变量控制与结果分析，培养科学思维；结合有氧呼吸阶段实验推导及能量转换计算，渗透物质与能量观等生命观念。学生能深化理解，教师可提升教学效率。

5.3 细胞呼吸的原理和应用 第5章 细胞的能量供应和利用 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 问题探讨 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：提供氧气，利于酵母菌进行旺盛的细胞分裂 密封：避免空气进入，无氧条件下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，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。 为自己的生命活动提供少量能量 3 一、探究酵母菌细胞呼吸的方式 思考：酵母菌的呼吸作用和我们日常所说的呼吸是一样的吗？ 呼吸是指人和动物与外界进行的气体交换的过程，是指呼吸动作 呼吸作用(实质)是指细胞内的有机物氧化分解，释放能量的过程，也叫细胞呼吸 ☆呼吸≠呼吸作用 一、探究酵母菌细胞呼吸的方式 2.细胞呼吸的实质 P90 的有机物氧化分解，并释放能量的过程。也叫呼吸作用。 细胞内 1.细胞呼吸的概念 P94 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。 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？ 一、探究酵母菌细胞呼吸的方式 1.实验原理 (1)酵母菌：酵母菌是一类单细胞真菌，在有氧和无氧的条件下都能生存，其代谢类型是___________型，适合用于研究细胞呼吸的不同方式。 兼性厌氧 (2)细胞呼吸产物的检测 ①CO2的检测 CO2可使澄清石灰水变______。 CO2可使溴麝香草酚蓝溶液由______变______再变_____。 浑浊 蓝 绿 ☞根据浑浊程度检测CO2产生的多少 ☞根据其变黄色时间的长短，检测CO2产生的多少 黄 ②酒精的检测：在______条件下，橙色的____________溶液会与酒精发生化学反应，变成______色。  酸性 重铬酸钾 灰绿 一、探究酵母菌细胞呼吸的方式 一、探究酵母菌细胞呼吸的方式 2.探究过程 提出问题 （1）酵母菌在有氧或无氧时细胞呼吸的产物是什么？ （2）酵母菌在有氧和无氧条件下细胞呼吸产生的CO2是否一样多？ 作出假设 根据自己已有的知识和生活经验，针对所提出的问题作出合理的假设。 设计实验 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 自变量: 因变量: 无关变量: 氧气的有无 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（相同且适宜） CO2的多少、酒精的有无 通气 密封 一、探究酵母菌细胞呼吸的方式 实验步骤 （1）配置酵母菌培养液：( + ) 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。 酵母菌溶液的体积以及葡萄糖溶液的体积和浓度均保持一致是为了什么？ 排除无关变量对实验结果的影响。 一、探究酵母菌细胞呼吸的方式 甲：有氧呼吸 乙：无氧呼吸 吸收空气中的CO2 检测CO2的产生及含量 B瓶封口放置一段时间再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶 消耗完锥形瓶中的氧气。 （2）检测CO2的产生 通气 进行有氧呼吸 进行无氧呼吸 检测CO2的产生及含量 你认为这两组实验哪个是实验组？哪个是对照组？ 实验组 实验组 覆盖石蜡油 一、探究酵母菌细胞呼吸的方式 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，也叫做相互对照实验。 对比实验不设对照组，均为实验组。 一、探究酵母菌细胞呼吸的方式 （3）检测酒精的产生 甲：有氧呼吸 乙：无氧呼吸 由于葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，因此应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。 操作 目的 一、探究酵母菌细胞呼吸的方式 实验现象 甲：有氧呼吸 乙：无氧呼吸 ①澄清石灰水都变浑浊，且甲锥形瓶中的浑浊程度较大； ②1号试管不变色，2号试管变成灰绿色。 实验结论 酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。有氧时，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的CO2 和水；无氧时，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精和少量CO2（P92） 一、探究酵母菌细胞呼吸的方式 3.实验分析 1.配制酵母菌培养液时为什么要用新鲜的食用酵母菌？ 繁殖快，代谢旺盛，实验效果明显。 煮沸：杀菌、除去溶液中的氧 冷却：防止高温杀死酵母菌。 酵母菌中酶的活性最高，生命活动最旺盛，细胞呼吸明显，可保证实验效果。 2.为什么要将葡萄糖溶液煮沸，且冷却到常温后方可加入新鲜的酵母菌？ 3.为什么要把装置放置在25℃～35℃的环境下培养？ 一、探究酵母菌细胞呼吸的方式 保证有充足的氧气，进行有氧呼吸。 (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。 4.A装置中用气泵间歇性地通入空气的目的是什么？ 5.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、探究酵母菌细胞呼吸的方式 6.我们能够根据是否产生CO2来判断酵母菌的细胞呼吸类型吗？ 酵母菌在有氧呼吸和无氧呼吸过程中均会产生CO2，故不能依据是否有CO2产生来判断酵母菌的细胞呼吸类型，但可以以CO2产生的速率作为检测指标。 与社会的联系 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。 二、有氧呼吸 1.概念P93 对于绝大多数生物来说，有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式 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。 2.场所 线粒体为有氧呼吸的主要场所。 线粒体有哪些适应有氧呼吸的结构特点？ ①线粒体内膜向内折叠形成嵴，使内膜表面积大大增加 ②线粒体内膜和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。 最常利用的是 ，还可以利用脂肪和蛋白质等。 葡萄糖 3.原料 二、有氧呼吸 【实验1】 科学家提取了新鲜的动物肝脏组织，研磨离心后获取了 细胞质基质(A组) 线粒体(B组) 细胞匀浆(其中既有细胞质基质又有线粒体，为C组) 分别向三组材料中加入等量的葡萄糖，检测葡萄糖含量的变化，实验结果如图。 问题1：据图分析可得到什么结论？ 结论：细胞质基质可以分解葡萄糖，线粒体不能分解葡萄糖；线粒体可促进葡萄糖的分解。 二、有氧呼吸 【实验2】 将酵母菌细胞破碎后进行离心处理，获得上清液（细胞质基质）和沉淀物（线粒体）两部分，与未离心处理过的酵母菌培养液分别放入3支试管内，往3支试管内分别加入等量的氧气、葡萄糖、荧光素和荧光素酶，一段时间后，检测各试管内的变化情况。 组别 自变量 实验结果  1号 线粒体 葡萄糖的量不变，没有荧光  2号 细胞质基质 葡萄糖的量减少，有丙酮酸生成，微弱荧光出现 3号 线粒体和细胞质基质 葡萄糖的量减少，有CO2生成以及较强荧光出现 问题2：荧光素和荧光素酶的作用是什么？ 荧光素和荧光素酶的作用是检测ATP含量的多少。 二、有氧呼吸 【实验2】 将酵母菌细胞破碎后进行离心处理，获得上清液（细胞质基质）和沉淀物（线粒体）两部分，与未离心处理过的酵母菌培养液分别放入3支试管内，往3支试管内分别加入等量的氧气、葡萄糖、荧光素和荧光素酶，一段时间后，检测各试管内的变化情况。 组别 自变量 实验结果  1号 线粒体 葡萄糖的量不变，没有荧光  2号 细胞质基质 葡萄糖的量减少，有丙酮酸生成，微弱荧光出现 3号 线粒体和细胞质基质 葡萄糖的量减少，有CO2生成以及较强荧光出现 问题3：分析实验结果，物质发生了什么变化？变化发生在哪个位置？能量有什么变化？ 葡萄糖在细胞质基质中被分解成了丙酮酸，并且有少量的ATP生成； 在线粒体内丙酮酸被分解产生了CO2，并且有大量ATP生成。 二、有氧呼吸 【实验3】使用超声波将线粒体破碎,分离线粒体膜状结构和线粒体基质,加入等量的氧气、丙酮酸、荧光素和荧光素酶,一段时间后,检测各试管内的变化情况。 组别 自变量 实验结果  4号  只含线粒体膜状结构 丙酮酸的量不变，没有荧光出现  5号  只含线粒体基质 丙酮酸减少，产生CO2，微弱荧光出现  6号  有线粒体膜状结构和基质 丙酮酸减少，产生CO2，较强的荧光出现 丙酮酸在线粒体基质中被分解 推论1：丙酮酸分解发生在线粒体基质中，并且产生CO2，释放少量能量。 推论2：丙酮酸在线粒体基质中分解后，在线粒体膜状结构上继续发生反应合成较多的ATP。 问题4：丙酮酸是在线粒体的什么部位分解的？ 问题5：你从实验结果能得到什么推论？ 二、有氧呼吸 【实验4】关于[H]的研究有一个非常有趣的实验。 超声波震碎了线粒体之后,内膜自然卷成了颗粒朝外的小囊泡。这些小囊泡具有氧化[H]的功能。当用胰蛋白酶处理小颗粒后,这些小囊泡不再具有氧化[H]的功能。当把这些小颗粒装上去之后,小囊泡重新具有了氧化[H]的功能。这些小颗粒后被证实是线粒体内膜上的酶。 问题6：通过以上事实可以确定在线粒体内膜上发生了什么样的反应？ 在线粒体内膜上发生了[H]的氧化，即[H]和氧气发生反应 【归纳小结】大量的科学研究表明，有氧呼吸的场所包括细胞质基质和线粒体。先由细胞质基质完成葡萄糖的分解，之后由线粒体完成剩下的部分 二、有氧呼吸 2丙酮酸+6H2O 6CO2+20[H]+少量能量 2丙酮酸+4[H]+少量能量 C6H12O6 酶 24[H]+6O2 12H2O+大量能量 细胞质基质 第一阶段 线粒体基质 第二阶段 线粒体内膜 第三阶段 酶 酶 葡萄糖不能进入线粒体被氧化分解，而是先在细胞质基质中分解成丙酮酸。 [H]=NADH(还原型辅酶I) 二、有氧呼吸 C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量 酶 氧元素去向： （1）反应式中的能量不能写成ATP，因为葡萄糖中的能量只有一部分储存在ATP中。 （2）反应式前后的H2O不能消去，因为反应过程中，在第二阶段消耗了水，而第三阶段生成了水。 （3）反应式中间不能用等号，要用箭头。 （4）反应条件“酶”不能省去。 特别提醒： 二、有氧呼吸 思考：细胞呼吸过程中能量发生了怎样的变化？ 思考：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) 有机物中稳定的化学能→热能（大部分）+ATP中活跃的化学能（少部分） 二、有氧呼吸 思考：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？ 葡萄糖 2丙酮酸 4[H] 少量能量 ＋6H2O CO2 12H2O 6O2 20[H] 少量能量 大量能量 意义：保证有机物中的能量得到充分利用 ①可使有机物中的能量逐步转移到ATP中； ②能量缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定。 Lavf59.16.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $