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，通过酵母菌培养与发酵情景引入，结合视频导入黄瓜保鲜实例，构建从现象到原理再到实验探究的学习支架。 其亮点是以科学探究为主线，通过酵母菌呼吸方式实验（如CO₂检测、对比实验设计）培养科学思维，结合线粒体结构与功能观渗透生命观念，实例丰富（如伤口透气、松土原理），助力学生提升探究能力与知识应用，为教师提供完整教学资源与活动设计。

第3节 细胞呼吸的原理和应用 第5章 细胞的能量供应和利用 教学目标 目标 01 02 03 利用结构与功能观分析线粒体结构与细胞呼吸的关系。(生命观念） 根据实验目的，设计探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置，实施方案，观察实验结果，得出正确结论。（科学探究） 对比分析有氧呼吸的三个阶段，理解细胞呼吸的实质。（科学思维） 情景材料 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。 合作探究1: 都是培养酵母菌，为什么有的需要通气，有的却需要密封？ 培养酵母菌 酵母菌发酵 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。 情景材料 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。 培养酵母菌 酵母菌发酵 合作探究2: 为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？ 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。 情景材料 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。 培养酵母菌 酵母菌发酵 合作探究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. 细胞呼吸 1. 细胞呼吸(即呼吸作用)的实质: 细胞内的有机物氧化分解，并释放能量。 合作探究: 细胞呼吸是否一定需要氧呢？生物在有氧和无氧条件下是否都能进行细胞呼吸呢？请用实例来论证你的猜想。 【注意】呼吸≠细胞呼吸 二. 细胞呼吸的方式 探究酵母菌细胞呼吸的方式 实验 探究酵母菌细胞呼吸的方式 实验 酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧型微生物。酵母菌进行有氧呼吸能产生大量的CO2，在进行无氧呼吸时能产生酒精和CO2。 探究酵母菌细胞呼吸的方式 实验 CO2的检测 ①通入澄清的石灰水: ②使溴麝香草酚蓝溶液: 澄清→浑浊 蓝→绿→黄 酒精的检测 酸性重铬酸钾溶液: 由橙色变成灰绿色 CO2产生的多少检测: 根据石灰水的浑浊程度或溴麝香草酚蓝溶液变成黄色的时间长短。 1. 实验原理: 探究酵母菌细胞呼吸的方式 实验 2. 设计并进行实验 实验思路？ 分析变量 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 影响实验结果的可变因素(温度、葡萄糖溶液浓度、酵母菌活性等) 酒精、CO2 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。 实验组 A组:有氧呼吸组 B组:无氧呼吸组 探究酵母菌细胞呼吸的方式 实验 (1)配置酵母菌培养液 排除无关变量对实验结果的影响 3. 实验步骤 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。 合作探究: 两锥形瓶中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？ 探究酵母菌细胞呼吸的方式 实验 无氧呼吸 酵母菌培养液 酵母菌培养液 质量分数为10%的NaOH溶液 澄清的石灰水 澄清的石灰水 A B 如何在通入空气中去除CO2？ B瓶应封口放置一段时间后再连通澄清石灰水，为何？ 空气 有氧呼吸 NaOH溶液可吸收空气中的CO2。 消耗瓶内的氧气，造成无氧环境。 (2)实验过程及现象 3. 实验步骤 探究酵母菌细胞呼吸的方式 实验 (1)CO2的检测及结论 4.结果分析 现象: 结论: 澄清石灰水都变浑浊，且有氧呼吸装置比无氧呼吸的更浑浊。 有氧呼吸与无氧呼吸都产生CO2，且有氧呼吸产生的更多。 溴麝香草酚蓝溶液 都由蓝变绿再变黄, 且有氧呼吸装置变黄的时间比无氧呼吸短。 现象: 探究酵母菌细胞呼吸的方式 实验 酵母菌培养液 酵母菌培养液 质量分数为10%的NaOH溶液 澄清的石灰水 澄清的石灰水 A B 空气 橙色重铬酸钾溶液在酸性下与酒精发生反应，变成灰绿色。 结论: 有氧呼吸不产生酒精，无氧呼吸产生酒精。 探究酵母菌细胞呼吸的方式 实验 细胞呼吸 有氧呼吸:产生大量二氧化碳和水 无氧呼吸: 产生酒精和少量二氧化碳 绝大多数生物细胞呼吸的的主要形式都是有氧呼吸 5. 得出结论 酵母菌单细胞真菌，在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。 探究酵母菌细胞呼吸的方式 实验 批判性思维: 实验装置的改进 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 验证空气中的CO2是否完全被吸收 合作探究: 本实验中哪个是对照组，哪个是实验组？ 对照组 实验组 二. 细胞呼吸的方式 讨论: 本实验中哪个是对照组，哪个是实验组？ 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 科学方法 【拓展】对比实验与对照实验区别 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 科学方法 一般来说,保持原有状态的组作为对照组,人为改变条件的组作为实验组; 设置两个或两个以上的实验组,通过对结果的比较分析,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。 【检测】判断正误 (1)在酸性条件下，乙醇可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄。(　　) (2)在探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中可依据澄清石灰水是否变混浊判断细胞呼吸的方式。(　　) (3)探究细胞呼吸方式的实验中可用绿色植物代替萌发的种子。(　　) (4)探究酵母菌呼吸方式过程中，将装有酵母菌培养液的锥形瓶连接后即可进行实验。(　　) × × √ × CO2 混浊程度 无氧呼吸时，先密封放置一段时间 P91【注意】由于葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色反应变化, 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。 三. 有氧呼吸 外膜 内膜 DNA/RNA 核糖体 嵴 基质 分布有氧呼吸的酶 线粒体 1.主要场所: 2.线粒体适应于有氧呼吸的主要特点: (1)线粒体内膜向内折叠形成嵴,使内膜的表面积大大增加; (2)线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。 细胞质基质 少量能量　 线粒体基质 少量能量 线粒体内膜　 大量能量 (合成2个ATP) (合成2个ATP) (合成28ATP) 3.过程: 有机物中稳定化学能 → → 热能 [H]和ATP中活跃化学能 有机物中稳定化学能 → → 热能 [H]和ATP中活跃化学能 [H]中活跃 化学能 → → 热能 ATP中活 跃化学能 【检测】①有氧呼吸过程中，水的利用发生在第 阶段，水的产生发生在第 阶段，氧的利用发生在第 阶段，CO2的产生发生在第 阶段。因此，CO2中的氧来自 ，生成物水中的氧来自 。 ②有氧呼吸过程中在线粒体内进行的有第 阶段，释放能量最多的是第 阶段。 ③有氧呼吸过程中能产生[H]的步骤有第 阶段。 二 三 三 二 葡萄糖和水 O2 二、三 三 一、二 4. 写出有氧呼吸总反应式(标出氧元素的来源与去向) ④NADH的作用？ a. 活泼的还原剂； b. 储存部分能量供有氧呼吸第三阶段利用。 5. 有氧呼吸过程中能量的释放与去向 ①有氧呼吸 个阶段都释放能量，产生ATP。 ②细胞呼吸释放的能量大部分以 形式散失，少部分转移到 中。 3 热能 ATP 1moL C6H12O6 能量 (2870kJ) 大部分1892.72kJ以热能形式散失 (约66%) 小部分977.28kJ储存在ATP中 (约34%) 有氧 呼吸 其余1892.72kJ主要以热能的形式散失掉。 1mol葡萄糖释放能量2870kJ 有977.28kJ转移至ATP能量效率高达34％，使32molADP转化为ATP。 合作探究1: 1mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放出2870 kJ能量，可以使977.28kJ左右的能量储存在ATP中，其余的能量则以热能的形式散失掉了。请你计算一下，有氧呼吸的能量转化效率大约是多少，这些能量大约能使多少ADP转化为ATP？ 6.有氧呼吸的定义: 指细胞在氧的参与下，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，同时生成大量ATP的过程。 a.有氧呼吸过程温和(常温、常压、一定的pH等) b.能量逐步释放 c.释放的能量有一部分储存在ATP中。 7. 与有机物体外燃烧相比，有氧呼吸特点 合作探究2: 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？ 燃烧是一种迅速释放能量的过程，而有氧呼吸过程则是逐步缓慢释放能量，这种方式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。 合作探究3: 为什么线粒体不能直接氧化分解葡萄糖？ ①线粒体膜上没有葡萄糖载体； ②线粒体中没有氧化分解葡萄糖的酶。 3.过程: 四.无氧呼吸 1.场所: 细胞质基质 细胞质基质 线粒体 C6H12O6(葡萄糖) 散失 ATP 酶 [H] 能量 丙酮酸 酶 C2H5OH(酒精) + CO2 C3H6O3 （乳酸） 酶 1. 场所: ____________。 2. 条件: 无氧和多种酶。 3. 过程: 第一阶段: 与有氧呼吸__________完全相同。 第二阶段: 丙酮酸在不同酶的催化作用下，分解成______________，或转化成________。 细胞质基质 第一阶段　 CO2和酒精 乳酸 【注意】无氧呼吸的第二阶段不再释放能量。 (第二阶段为丙酮酸不彻底分解) A.乳酸发酵 酶 2C3H6O3(乳酸) B.酒精发酵 酶 2C2H5OH(酒精) +2CO2 2C3H4O3+4[H] 2C3H4O3+4[H] 四.无氧呼吸 4. 无氧呼吸的总反应式: C6H12O6 酶 2 C3H6O3 (乳酸) + 少量能量 如: 动物、乳酸菌、高等植物的某些器官(马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚细胞等) C6H12O6 2 C2H5OH (酒精) + 2CO2+少量能量 酶 如: 大多数植物、酵母菌 5.无氧呼吸能量的释放与去向 ①只在第一阶段释放少量能量，生成少量ATP。 ②葡萄糖中的大部分能量存留在酒精或乳酸中 1moL C6H12O6 释放的能量 (196.65kJ) 大部分136.57kJ以热能形式散失 (约69%) 小部分61.08kJ储存在2ATP中 (约31%) 无氧 呼吸 2870－196.65 = 2673.65kJ 6.无氧呼吸的定义: 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，释放少量能量的过程。 细胞呼吸是指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，释放出能量并产生ATP的过程。 7. 细胞呼吸的概念: (1)为生物体提供能量; (2)生物体代谢的枢纽。 8.细胞呼吸的意义: 细胞呼吸是蛋白质、糖类和脂质代谢的枢纽。 9. 有氧呼吸与无氧呼吸的比较 项目 有氧呼吸 无氧呼吸 不同点 反应条件 呼吸场所 分解产物 物质变化 释放能量 需要O2、酶和适宜的温度 不需要O2，需要酶和适宜的温度 第一阶段在细胞质基质中，第二、三阶段在线粒体内 全过程都在细胞质基质中 CO2和H2O CO2和酒精或乳酸 释放大量能量 释放少量能量, 大部分能量储存在乳酸或酒精中 (1)C6H12O6 C2H5OH＋CO2(或C3H6O3)+ 少量能量； (2)ADP＋Pi＋能量 ATP 酶 (1)C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+ 12H2O + 大量能量；(2)ADP＋Pi＋能量 ATP 酶 9. 有氧呼吸与无氧呼吸的比较 项目 有氧呼吸 无氧呼吸 特点 相互 联系 有机物彻底分解，能量完全释放 有机物没有彻底分解，能量没有完全释放 有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段反应完全相同，并且都在细胞质基质中进行。二者的实质都是氧化分解有机物、释放能量，形成ATP 【教材中的隐性知识】教材必修1 P93“相关信息”(改编): 细胞呼吸产生的[H]指的是什么？ 还原型辅酶Ⅰ(NADH)。 10. 细胞呼吸中[H]和ATP的来源和去路:   来源 去路 [H] 有氧呼吸: 无氧呼吸: 有氧呼吸: 无氧呼吸: ATP 有氧呼吸: 无氧呼吸: C6H12O6和H2O C6H12O6 与O2结合生成水 与丙酮酸结合生成乳酸或酒精 三个阶段都产生 只在第一阶段产生 用于生命活动 【特别提醒】 (2)真核生物细胞并非都能进行有氧呼吸， 如蛔虫细胞、哺乳动物成熟的红细胞只能进行无氧呼吸。 (3)原核生物无线粒体，但有些原核生物仍可进行有氧呼吸，如蓝细菌、硝化细菌等，为什么？ (4)人和动物细胞呼吸产生CO2的场所是 ；酵母菌细胞呼吸产生CO2的场所是 。 因为其细胞中含有与有氧呼吸有关的酶。 线粒体 线粒体和细胞质基质 (1)无论在哪种运动强度下(剧烈运动或静息状态)，假设细胞呼吸底物均为葡萄糖，人体肌肉细胞CO2的产生量始终等于O2的消耗量( ) √ 37 (5)有氧呼吸的底物主要是葡萄糖，但脂肪、蛋白质等也可作底物进行细胞呼吸。 当脂肪作为底物时，因为含C、H比例比较高，单位质量的耗氧量多，因此吸收的O2量大于产生的CO2量。 底物是葡萄糖，有氧呼吸消耗的O2量才等于产生的CO2量。 38 思维训练 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，宿主细胞从需氧细菌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。 运用证据和逻辑评价论点 以下哪些证据支持这一论点，哪些不支持这一论点？ 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。 支持:___________ 不支持:_________ 1、3、4 2 【检测】内共生起源学说认为，线粒体和叶绿体分别起源于原始真核细胞吞噬的进行有氧呼吸的细菌和进行光能自养的蓝细菌。由于后者没有被分解消化，它们逐渐过渡到共生，最终共同进化融为一体，成为宿主细胞里面的细胞器。下列事实不支持内共生学说观点的是( ) A. 叶绿体与线粒体均有双链环状DNA分子，不含有染色体 B. 线粒体和叶绿体中的核糖体，可自主进行部分蛋白质的合成C. 植物细胞的细胞核可控制线粒体和叶绿体中的部分蛋白质的合成D. 叶绿体和线粒体的外膜与真核细胞的细胞膜相似，内膜与原核细胞相似 C 第3节 细胞呼吸的原理和应用 第5章 细胞的能量供应和利用 细胞呼吸方式的判断及相关计算 有氧 有氧 无氧 产生乳酸 1.判断细胞呼吸方式的三大依据 无氧呼吸 脂质 1.判断细胞呼吸方式的三大依据 A.若产生的CO2与酒精的分子数相等，则细胞只进行无氧呼吸 B.若细胞只进行有氧呼吸，则吸收O2的分子数与释放CO2的分子数相等 C.若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸，则无O2吸收也无CO2释放 D.若细胞同时进行有氧和无氧呼吸，则吸收O2的分子数比释放CO2的多 【检测】种子贮藏过程中需要控制呼吸作用以减少有机物的消耗。若作物种子呼吸作用所利用的物质是淀粉分解产生的葡萄糖，下列关于种子呼吸作用的叙述，错误的是( ) D D项: 若细胞同时进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸，则吸收O2的分子数等于释放CO2的分子数；若同时进行有氧呼吸和产酒精的无氧呼吸，则吸收O2的分子数比释放CO2的少。 解析：此题解题的切入点是对有氧呼吸和无氧呼吸过程的理解。由题干可知，种子呼吸作用消耗的底物为葡萄糖。有氧呼吸消耗1 mol葡萄糖产生 6 mol CO2，无氧呼吸消耗1 mol葡萄糖产生2 mol酒精和2 mol CO2，因此，若呼吸作用产生的CO2与酒精的分子数相等，则细胞只进行无氧呼吸，A项正确。有氧呼吸消耗1 mol葡萄糖和6 mol O2产生6 mol CO2，因此，若细胞只进行有氧呼吸，则吸收O2的分子数与释放CO2的分子数相等，B项正确。产乳酸的无氧呼吸，既不消耗O2，也不产生CO2，因此，若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸，则无O2吸收也无CO2释放，C项正确。若细胞同时进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸，则吸收O2的分子数等于释放CO2的分子数；若同时进行有氧呼吸和产酒精的无氧呼吸，则吸收O2的分子数比释放CO2的少，D项错误。 (1)反应式 ①有氧呼吸: <m></m> 能量。 ②无氧呼吸: <m></m> （酒精） <m></m> 少量能量； <m></m> （乳酸） <m></m> 少量能量。 (2)相关物质间量的比例关系(说明: 以葡萄糖为底物,此处的量指物质的量) ①有氧呼吸时, <m></m> 。 ②无氧呼吸时, <m></m> : 酒精 <m></m> 或葡萄糖:乳酸 <m></m> 。 2. 细胞呼吸相关的计算 【检测】有一瓶混有酵母菌的葡萄糖培养液，当通入不同浓度的氧气时，其产生的C2H5OH和CO2的量如表所示。通过对表中数据分析，可得出的结论是(　　) A.a 浓度时，酵母菌有氧呼吸速率等于无氧呼吸速率 B.b 浓度时，酵母菌有氧呼吸速率大于无氧呼吸速率 C.c 浓度时，有50%的葡萄糖用于酵母菌的酒精发酵 D.d 浓度时，酵母菌只进行有氧呼吸未进行无氧呼吸 氧浓度/% a b c d 产生CO2的量 9 mol 12.5 mol 15 mol 30 mol 产生酒精的量 9 mol 6.5 mol 6 mol 0 mol D 酵母菌只进行无氧呼吸 C项: c浓度时,有6÷2＝3(mol)葡萄糖用于无氧呼吸,有(15－6)÷6＝1.5(mol)葡萄糖用于有氧呼吸,故用于酒精发酵的葡萄糖约占66.7%， B项: b 浓度时，有6.5÷2＝3.25(mol)葡萄糖用于无氧呼吸，有(12.5－6.5)÷6＝1(mol)葡萄糖用于有氧呼吸，酵母菌有氧呼吸速率小于无氧呼吸速率。 呼吸速率的大小一般根据葡萄糖的消耗量多少来判断。 解析：酵母菌无氧呼吸时产生的C2H5OH(酒精)和CO2的量相等，故a浓度时，酵母菌只进行无氧呼吸，没有进行有氧呼吸，A项错误；b浓度时，有6.5÷2＝3.25(mol)葡萄糖用于无氧呼吸，有(12.5－6.5)÷6＝1(mol)葡萄糖用于有氧呼吸，酵母菌有氧呼吸速率小于无氧呼吸速率，B项错误；c浓度时，有6÷2＝3(mol)葡萄糖用于无氧呼吸，有(15－6)÷6＝1.5(mol)葡萄糖用于有氧呼吸，故用于酒精发酵的葡萄糖约占66.7%，C项错误；d浓度时，没有酒精产生，说明酵母菌只进行有氧呼吸，D项正确。 呼吸商(RQ)可作为描述细胞呼吸过程中O2供应状态的一种指标；RQ＝放出的CO2量/吸收的O2量。 拓展: 依据呼吸商(RQ)来判断细胞呼吸方式 (1)若RQ>1，表明CO2释放量 O2吸收量，应为什么呼吸类型？ (2)若RQ＝1，则细胞进行 ，可能存在产物为 的 无氧呼吸且呼吸底物为 。 (3)若RQ<1，则细胞中O2吸收量 CO2释放量，表明此时呼吸底物可能有 。 应为无氧呼吸、有氧呼吸并存，且无氧呼吸也产生CO2。 > 有氧呼吸 乳酸 葡萄糖 大于 “脂质”(因脂质氧化分解时耗氧量较大) 【检测】(呼吸商类)呼吸商(RQ＝放出的CO2量/吸收的O2量)可作为描述细胞呼吸过程中氧气供应状态的一种指标。下图是酵母菌氧化分解葡萄糖过程中氧分压与呼吸商的关系。以下叙述中，正确的是(　　) D.C点以后，细胞呼吸强度不再随氧分压的变化而变化 B A项: 呼吸商越大，细胞有氧呼吸越弱，无氧呼吸越强 C点是只进行有氧呼吸的最低氧分压点，不是呼吸作用最弱的点 C点以后细胞呼吸强度在一定的范围内会随氧分压变化而变化 A.呼吸商越大，细胞有氧呼吸越强，无氧呼吸越弱B.B点有氧呼吸的强度大于A点有氧呼吸的强度 C.为了减少有机物的损耗，最好将氧分压调至C点 【检测】下图所示为细胞呼吸的实验装置,a、b两锥形瓶内各放一些湿棉花,瓶塞上各吊一个熟石灰包,并插入温度计,分别有导管从瓶内通入水中。a瓶装入萌发的种子,b瓶装入等量的煮熟的种子。48 h后,预期所能观察到的变化是(　　)。 A.a瓶温度上升,与其连接的导管内水柱上升明显B.b瓶温度上升,与其连接的导管内水柱上升明显C.a瓶温度上升,与b瓶连接的导管内水柱上升明显D.b瓶温度上升,与a瓶连接的导管内水柱上升明显 A 【检测】下图中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、AOX、UQ表示在真核细胞中有氧呼吸的第三阶段参与电子传递的蛋白质复合体或脂溶性物质复合体。其中H+通过 Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ逆浓度梯度运输,建立膜质子(H+)势差,驱动ATP合酶和UCP发挥作用,使膜两侧的质子(H+)势差转变成其他形式的能量(UCP可以将H+通过膜渗漏到线粒体基质中，从而驱散膜两侧的H+梯度，使能量以热能形式释放)。假设只要电子最终能传到H2O中,释放的总能量不变。下列相关叙述错误的是(　　)。 A.图示膜结构为线粒体内膜,下侧为线粒体基质B.电子在 Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ 之间传递过程中有能量的转化C.若Ⅲ、Ⅳ不能发挥作用, ATP的生成效率将降低D.随着UCP含量的升高,热能的生成效率降低 D B项:NADH和FAD中H2化学能转化为电能再转化为H+的电势能 升高 第5课时 细胞呼吸的影响因素及其相关实验探究 第3节 细胞呼吸的原理和应用 第5章 细胞的能量供应和利用 【新课导入】黄瓜冷库储存保鲜 【学习任务一】环境因素对细胞呼吸的影响 影响细胞呼吸的环境因素有: O2浓度 01 CO2浓度 02 温度 03 水分 04 【学习任务一】环境因素对细胞呼吸的影响 1. O2浓度 (1)影响原理: 影响细胞呼吸的类型和强度 (2)解读: 氧气浓度对有氧呼吸速率的影响 氧气浓度对无氧呼吸速率的影响 ①图1(无氧呼吸): 无氧呼吸随氧气浓度增加而受 , 氧气浓度越高, 抑制作用越 , 氧气浓度达到一定值时, 被完全 。 抑制 强 抑制 【学习任务一】环境因素对细胞呼吸的影响 1. O2浓度 (1)影响原理: 影响呼吸的类型和强度 (2)解读: ②图2(有氧呼吸): 氧气是有氧呼吸的原料之一, 在一定范围内, 随着氧气浓度的增加, 有氧呼吸速率 , 但当氧气浓度增加到一定值时,有氧呼吸速率不再增加。 增强 为什么？ 氧气浓度对有氧呼吸速率的影响 氧气浓度对无氧呼吸速率的影响 (受温度或酶的数量和活性等限制） 【学习任务一】环境因素对细胞呼吸的影响 活动1: 下图为O2浓度与细胞呼吸速率(用CO2释放量来表示)的关系图(假如AB=BC), 请回答下列问题: A B C R P Q 请写出图中各点所表示的生物学意义: Q点(O2浓度=0时): 不消耗O2, 产生CO2 → 只进行　　　　　。 P点(O2浓度≥10%时): 消耗O2量=产生CO2量→只进行　　　　　　　。 QP段(0<O2浓度<10%时): 产生CO2量>消耗O2量 →同时进行 。 B点: 　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 　　点: 产生CO2量最少 → 组织细胞呼吸作用最 ,有机物消耗最 。 有氧呼吸和无氧呼吸 无氧呼吸 有氧呼吸 有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2量相等 R 弱 90s 89s 88s 87s 86s 85s 84s 83s 82s 81s 80s 79s 78s 77s 76s 75s 74s 73s 72s 71s 70s 69s 68s 67s 66s 65s 64s 63s 62s 61s 60s 59s 58s 57s 56s 55s 54s 53s 52s 51s 50s 49s 48s 47s 46s 45s 44s 43s 42s 41s 40s 39s 38s 37s 36s 35s 34s 33s 32s 31s 30s 29s 28s 27s 26s 25s 24s 23s 22s 21s 20s 19s 18s 17s 16s 15s 14s 13s 12s 11s 10s 9s 8s 7s 6s 5s 4s 3s 2s 1s 【思考】B点时有氧呼吸和无氧呼吸的强度是否相等? 否。 有氧:无氧= 1:3 少 低氧仓储粮食、水果和蔬菜 【当堂训练】 【检测】下图表示某植物的非绿色器官在不同O2浓度下CO2的生成量和O2吸收量的变化。下列说法正确的是(　　) C A.R点时该植物器官的无氧呼吸最弱,P点时只进行有氧呼吸B.若AB=BR,则A浓度下有氧呼吸比无氧呼吸释放CO2多C.若AB=BR,则A浓度下有氧呼吸比无氧呼吸释放能量多D.P点(O2浓度>10%)以后，细胞呼吸强度不再随氧浓度的变化而变化 A项: R点时,既进行有氧呼吸也进行无氧呼吸 相等 D项: P点以后细胞呼吸强度在一定的范围内会随氧分压变化而变化 60s 59s 58s 57s 56s 55s 54s 53s 52s 51s 50s 49s 48s 47s 46s 45s 44s 43s 42s 41s 40s 39s 38s 37s 36s 35s 34s 33s 32s 31s 30s 29s 28s 27s 26s 25s 24s 23s 22s 21s 20s 19s 18s 17s 16s 15s 14s 13s 12s 11s 10s 9s 8s 7s 6s 5s 4s 3s 2s 1s 57 【学习任务一】环境因素对细胞呼吸的影响 2. CO2浓度 (1)影响原理: 高浓度的CO2对细胞呼吸有明显的抑制效应。 (2)解读: CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会 ______(填“促进”或“抑制”)细胞呼吸的进行。 抑制 高CO2浓度有利于水果和蔬菜的保鲜以及种子的储存。 【学习任务一】环境因素对细胞呼吸的影响 3.温度 通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸速率。 (1)影响原理: 细胞呼吸的最适温度一般在25 ℃～35 ℃之间。 (2)解读: ① 温储存食品(如: 4℃冰箱); ②大棚栽培在夜间和阴天适当 温以降低呼吸作用消耗的有机物。 零上低 降 【学习任务一】环境因素对细胞呼吸的影响 (1)影响原理: 4. 水分 ①水作为有氧呼吸的反应物可直接参与反应; ②水作为生物化学反应的介质影响反应的进行。 (2)解读: 旺盛 一定范围内，细胞中自由水含量越多， 代谢越______，细胞呼吸越强。 ①粮食在收仓前要进行 处理(干燥)； ②干种子萌发前进行 处理； ③水果蔬菜储存一定 。 晾晒 浸泡 湿度 【学习任务一】环境因素对细胞呼吸的影响 活动2: 下面甲、乙、丙三图分别表示温度、水分、CO2浓度对细胞呼吸的影响, 分析曲线以及前面所学知识, 分析蔬菜、水果与种子储存条件有何异同？ 需要低温(零上)、低氧、高CO2浓度、适宜湿度条件下储存; 需要低温(零上)、低氧、高CO2浓度、干燥条件下储存。 蔬菜、水果: 种子: 【学习任务二】细胞呼吸原理的应用 活动3: 阅读课本P94∽95,理解细胞呼吸原理的应用,并思考回答以下问题: 60s 59s 58s 57s 56s 55s 54s 53s 52s 51s 50s 49s 48s 47s 46s 45s 44s 43s 42s 41s 40s 39s 38s 37s 36s 35s 34s 33s 32s 31s 30s 29s 28s 27s 26s 25s 24s 23s 22s 21s 20s 19s 18s 17s 16s 15s 14s 13s 12s 11s 10s 9s 8s 7s 6s 5s 4s 3s 2s 1s 【学习任务二】细胞呼吸原理的应用 活动3: 阅读课本P94~95,理解细胞呼吸原理的应用,并思考回答以下问题: 破伤风由破伤风芽孢杆菌引起，这种病菌只能进行无氧呼吸。皮肤破损较深或被锈钉扎伤后,病菌就容易大量繁殖(遇到这种情况,需要及时到医院治疗)。 包扎伤口时，需要选用透气的消毒纱布或“创可贴”等敷料。 【思考1】为什么包扎伤口应选用透气的材料? 透气是为了抑制厌氧菌的繁殖。 【学习任务二】细胞呼吸原理的应用 活动3: 阅读课本P94~95,理解细胞呼吸原理的应用,并思考回答以下问题: 花盆里的土壤板结后, 空气不足, 会影响根系生长, 需要及时松土透气。 【思考2】请从无机盐离子的吸收方面分析,为什么农作物要及时松土? 松土可增大土壤含氧量,促进根细胞有氧呼吸,为吸收无机盐离子提供能量。 【学习任务二】细胞呼吸原理的应用 活动3: 阅读课本P94~95,理解细胞呼吸原理的应用,并思考回答以下问题: 水稻稻田要定期排水 【思考3】稻田长期不排水,幼根为什么会变黑、腐烂? 水淹会使水稻根部细胞进行无氧呼吸,产生的酒精对细胞有毒害作用, 幼根变黑、腐烂。 【学习任务三】与细胞呼吸相关的实验探究 1. 呼吸速率的测定(只以葡萄糖为底物, 时间为t的发芽水稻种子为例): ①NaOH溶液的作用是 ；②红色液滴移动的距离代表: ； 吸收植物细胞呼吸作用产生的CO2 植物细胞呼吸作用吸收的O2量 ③有氧呼吸速率的观测指标: 。 单位时间红色液滴左移的距离 【测有氧呼吸速率】 【学习任务三】与细胞呼吸相关的实验探究 1. 呼吸速率的测定(只以葡萄糖为底物, 时间为t的发芽水稻种子为例): ④红色液滴移动的距离代表: ； 【易错提醒】若底物中存在脂肪, 则红色液滴左移的距离代表: 。 植物细胞无氧呼吸产生的CO2量 ⑤无氧呼吸速率的观测指标: ； 单位时间红色液滴右移的距离 细胞呼吸吸收O2的量与产生CO2的量的差值 【测无氧呼吸速率】 2. 物理误差的校正 装置3 煮熟的种子 ①当只有装置1一套装置时: 将装置1中生物材料换为等量的灭活的发芽种子外, 其余均与装置1相同; 如何计算？ 根据“同向相减, 反向相加”的原则来进行。 排除气压、温度等非生物因素对气体体积所产生的影响, 要设置对照装置。 2. 物理误差的校正 ②当只有装置2一套装置时: 将装置2中生物材料换为等量的灭活的发芽种子外, 其余均与装置2相同; 如何计算？ 根据“同向相减, 反向相加”的原则来进行。 排除气压、温度等非生物因素对气体体积所产生的影响, 要设置对照装置。 装置4 煮熟的种子 2. 物理误差的校正 ③当装置1和装置2两套装置同时存在时: 将装置2中生物材料换为等量的灭活的发芽种子外, 其余均与装置2相同; 如何计算？ 根据“同向相减, 反向相加”的原则来进行。 排除气压、温度等非生物因素对气体体积所产生的影响, 要设置对照装置。 装置5 煮熟的种子 【当堂训练】 【检测】呼吸商(RQ)是指生物在单位时间内进行呼吸作用释放CO2量与吸收O2量的比值。下图为测定消毒过的萌发的小麦种子呼吸商的实验装置,根据所学知识分析以下问题: (1)若甲、乙装置中墨滴均向左移动, 则可能的原因是小麦种子的呼吸底物中存在　　　　。 (2)若甲装置中墨滴左移 30 mm, 乙装置中墨滴左移100 mm,则小麦种子的呼吸商为　　　　。 (3)本实验的对照实验中丙装置设置的方案为　　　　　　　　　　　 , 　 　　, 目的是　 　。 (4)若对照组中墨滴向左移动10 mm,则(2)的计算结果为　　　　。 脂肪 0.7 丙装置内的小烧杯应分别放入煮熟的小麦种子、蒸馏水, 其他条件不变 排除温度、气压等非生物因素对气体体积所产生的影响　 0.78 71 【学习任务三】与细胞呼吸相关的实验探究 3. 细胞呼吸类型的判断: (1)欲确认某生物的呼吸类型, 应设置两套呼吸装置, 如图所示 (只以葡萄糖为底物的发芽种子为例) 不考虑气压、温度等物理因素对实验结果造成的影响 【学习任务三】与细胞呼吸相关的实验探究 3. 细胞呼吸类型的判断: 不考虑气压、温度等物理因素对实验结果造成的影响 左移: 一定进行有氧呼吸 可能进行产酒精或乳酸的无氧呼吸 不动: 进行产酒精或乳酸的无氧呼吸 右移: 一定进行产酒精的无氧呼吸 可能进行有氧呼吸 不动: 可能进行有氧呼吸或产乳酸的无氧呼吸 实验现象 结论 装置1液滴 装置2液滴 左移 不动 不动 右移 左移 右移 不动 不动 3. 细胞呼吸类型的判断 (2)实验现象和结论:【小组活动】 左移: 一定进行有氧呼吸 可能进行产酒精或乳酸的无氧呼吸 不动: 可能进行有氧呼吸或产乳酸的无氧呼吸 只进行有氧呼吸或有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸 实验现象 结论 装置1液滴 装置2液滴 左移 不动 不动 右移 左移 右移 不动 不动 3. 细胞呼吸类型的判断 (2)实验现象和结论:【小组活动】 只进行有氧呼吸或有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸 不动: 进行产酒精或乳酸的无氧呼吸 右移: 一定进行产酒精的无氧呼吸 可能进行有氧呼吸 只进行产生酒精的无氧呼吸 (2)实验现象和结论: 实验现象 结论 装置1液滴 装置2液滴 左移 不动 不动 右移 左移 右移 不动 不动 只进行有氧呼吸或有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸 只进行产生酒精的无氧呼吸 进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸 3. 细胞呼吸类型的判断【小结】 左移: 一定进行有氧呼吸 可能进行产酒精或乳酸的无氧呼吸 右移: 一定进行产酒精的无氧呼吸 可能进行有氧呼吸 实验现象 结论 装置1液滴 装置2液滴 左移 不动 不动 右移 左移 右移 不动 不动 3. 细胞呼吸类型的判断 (2)实验现象和结论:【小组活动】 只进行有氧呼吸或有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸 只进行产生酒精的无氧呼吸 进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸 不动: 进行产酒精或乳酸的无氧呼吸 不动: 可能进行有氧呼吸或产乳酸的无氧呼吸 只进行产生乳酸的无氧呼吸 或种子已死亡 Lavf55.19.104 2C3H4O3＋6H2O6CO2＋20[H] 24[H]＋6O212H2O C6H12O62C3H4O3＋4[H] Lavf56.40.101 Tencent APD MTS Lavf58.20.100 $