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

S z L w h 问题探讨 酵母菌 为什么用酵母菌发面，面团会膨胀，产生很多气孔？ 发面的时候，如果不密封，还会有气孔吗？ 在有氧和无氧条件下都能生存？ 有氧与无氧条件下的代谢产物有区别吗？ S z L w h 探究性实验 基本环节 提出问题 作出假设 酵母菌的呼吸方式？所需条件？代谢产物？ CO2+H2O 有氧 产生 无氧 酒精+CO2 产生 分析结果 得出结论 探究酵母菌细胞呼吸的方式 探究.实验 1.取状态相同的酵母菌，随机分成两组，编号A-B。 2.A组置于有氧条件下，B组置于无氧条件下，其他 条件相同且最适，培养一段时间。 3.选取试剂检测是否有CO2和酒精产生，根据实验现象，判断酵母菌的呼吸方式及产物。 设计实验步骤， 进行实验 1.如何设置有氧和无氧的条件？ 2.在整个实验过程中如何保证酵母菌的正常生存？ 3.鉴定有无CO2产生及比较CO2多少的方法？ 4.如何检测酒精？ S z L w h B.NaOH溶液的作用是: e→c→d 吸收CO2，排除空气中CO2对实验结果的干扰 c d A.装置的构成： C.在整个实验过程中如何保证酵母菌的正常生存？ 葡萄糖培养液 温度：25°-35° 深入浅出 Ⅰ 有氧呼吸： D. 如何检测CO2 ？ 石灰水：变浑浊 CO2多少看浑浊程度 e 鼠标放在e瓶、d瓶瓶身，会触发瓶移动，构成正确装置 探究酵母菌细胞呼吸的方式 探究.实验 S z L w h B.NaOH溶液的作用是: e→c→d 吸收CO2，排除空气中CO2对实验结果的干扰 c d A.装置的构成： C.在整个实验过程中如何保证酵母菌的正常生存？ 葡萄糖培养液 温度：25°-35° 深入浅出 Ⅰ 有氧呼吸： D. 如何检测CO2 ？ 石灰水：变浑浊 CO2多少看浑浊程度 e 溴麝香草酚蓝水溶液-定性检测：蓝 绿 黄 定量检测：变黄所需的时间 探究酵母菌细胞呼吸的方式 探究.实验 S z L w h A.装置由 组成。 除氧杀菌 防止高温杀死酵母菌 Ⅱ f f→d ①如何防止培养液中溶解氧的干扰？ f瓶放置一段时间，确保空气中的氧被酵母菌耗尽,再连接澄清的石灰水 葡萄糖培养液要煮沸 冷却后使用 ②f瓶中空气如何去除？ B.如何确保 f 瓶处于无氧状态？ d 无氧呼吸： C.如何检测酒精？ 探究酵母菌细胞呼吸的方式 探究.实验 S z L w h 酒精的检测： 橙色的重铬酸钾溶液+浓H2SO4遇酒精变灰绿色 橙色 → 灰绿色 f d 向B瓶倒入酸性重铬酸钾？ 酵母菌培养液浑浊，需从B瓶取培养液过滤后，对滤液进行鉴定 葡萄糖也能和重铬酸钾发生反应，如何排除干扰？ 反应要多进行一段时间（8-10h），确保葡萄糖耗尽后再检测 为什么是浓H2SO4而不是HCl？ HCl会被重铬酸钾氧化产生Cl2↑ 探究酵母菌细胞呼吸的方式 探究.实验 S z L w h 探究酵母菌细胞呼吸的方式 探究.实验 S z L w h 探究酵母菌细胞呼吸的方式 探究.实验 S z L w h 实验结论 对比实验 酵母菌既能进行有氧呼吸，也能进行无氧呼吸。 兼性厌氧菌 设置两个或以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某实验对象的影响——也叫相互对照实验。 CO2+H2O 有氧 产生 无氧 酒精+CO2 产生 哪组是对照组？ 都是实验组 探究酵母菌细胞呼吸的方式 探究.实验 S z L w h 10 将酵母菌细胞破碎后进行离心处理 线粒体 ① 细胞质基质 ② 细胞匀浆 ③ 葡萄糖的量不变；没有荧光 葡萄糖减少,有丙酮酸生成微弱荧光出现 葡萄糖减少, 有CO2生成 较强荧光出现 等量的葡萄糖、荧光素和荧光素酶 有氧呼吸的过程探索 C6H12O6 2丙酮酸 酶 4[H] ① 少量 能量 少量ATP 热能 还原型辅 I: (NADH) 简称还原氢 C3H4O3 S z L w h 11 13332279091 13332279091 (11) - C6H12O6 2丙酮酸 酶 4[H] 少量 能量 少量ATP 热能 ① 6CO2 酶 6H2O 20[H] ② 将酵母菌细胞破碎后进行离心处理 线粒体 ① 细胞质基质 ② 细胞匀浆 ③ 葡萄糖的量不变；没有荧光 葡萄糖减少,有丙酮酸生成微弱荧光出现 葡萄糖减少, 有CO2生成 较强荧光出现 等量的葡萄糖、荧光素和荧光素酶 有氧呼吸的过程探索 C3H4O3 少量 能量 少量ATP 热能 S z L w h 有机物分解释放的能量一部分用于合成ATP（一部分以热能形式散失），ATP水解释放能量导致荧光出现。 6CO2 12H2O 大量 能量 大量ATP 热能 6O2 将酵母菌细胞破碎后进行离心处理 线粒体 ① 细胞质基质 ② 细胞匀浆 ③ 葡萄糖的量不变；没有荧光 葡萄糖减少,有丙酮酸生成微弱荧光出现 葡萄糖减少, 有CO2生成 较强荧光出现 等量的葡萄糖、荧光素和荧光素酶 有氧呼吸的过程探索 酶 C6H12O6 2丙酮酸 酶 4[H] 少量 能量 少量ATP 热能 ① 酶 6H2O 20[H] ② C3H4O3 少量 能量 少量ATP 热能 S z L w h 观察视频有氧呼吸的过程，体会： (1)分为几个阶段？反应部位? (2)物质变化?（反应物？产物？） (3)每个阶段都释放能量吗? 是大量还是少量? 有氧呼吸 S z L w h 有氧呼吸的过程 S z L w h 1. : . 2. : . 3. : . 总反应式: 有氧呼吸的过程 反应部位 分步反应式 S z L w h 1. : . 2. : . 3. : . 总反应式: C6H12O6 + H2O + O2 CO2 + H2O + 能量 酶 NAD+（氧化型辅 I） （还原型辅 I）NADH H 有氧呼吸的过程 细胞质基质 线粒体基质 线粒体内膜 S z L w h C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量 酶 物质 变化 有机物 （葡萄糖） 无机物 （CO2+H2O） 能量 变化 有机物中 稳定的化学能 ATP中 活跃的化学能 + 散失的热能 （大部分） 不是唯一底物 在氧的参与下，通过多种酶的催化，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生CO2+H2O，释放大量能量，产生大量ATP 。 有氧呼吸的过程 S z L w h 葡萄糖在细胞内彻底氧化分解和体外燃烧有哪些相同点和不同点呢？ 共同点： 区别： 有氧呼吸是温和、逐步释放能量。部分能量储存在ATP中。 本质相同，都是有机物氧化分解释放能量的过程。 思考•讨论 体外燃烧 体内氧化 S z L w h 2026/11/9 线粒体与有氧呼吸相适应的结构特点： 1.线粒体的基质和内膜 中含有 许多种与有氧呼吸有关的酶。 2.内膜向腔内折叠形成嵴， 增大内膜面积。 有氧呼吸的过程 S z L w h 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。计算： 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？ 977.28÷2870≈34.05% 977.28÷30.54=32mol 思考•讨论 S z L w h 运动会中，第二天很多运动员的肌肉酸痛，为什么呢？ 感冒了，为什么会感觉到全身酸痛？ 细胞在没有氧气参与的情况下，将葡萄糖等有机物经过不彻底分解， 形成乳酸或酒精，释放少量能量，生成少量ATP的过程。 无氧呼吸 视频 S z L w h 无氧呼吸 1.分几个阶段?反应部位？ 2.各阶段物质变化? 3.每个阶段都释放能量吗? 是大量还是少量? S z L w h 2丙酮酸 C6H12O6 酶 少量能量 4[H] 酶 酶 2酒精（C2H5OH）+2CO2 2乳酸（C3H6O3） 细胞质基质 场所：__________ 细胞质基质 过程： 第一阶段: 2C2H5OH（酒精）+ 2CO2 2C3H6O3（乳酸） 酶 酶 第二阶段: 不产ATP 少量ATP 热能 2丙酮酸 2丙酮酸 无氧呼吸 S z L w h 酶 C6H12O6 2C2H5OH（酒精）+ 2CO2 + 能量（少） 酶 C6H12O6 2C3H6O3（乳酸） + 能量（少） (1)产生酒精 (2)产生乳酸 （大多数植物、酵母菌） （动物、乳酸菌、马铃薯块茎等） 注意：无氧呼吸仅第一阶段释放少量能量 ，生成少量ATP 无氧呼吸 （不写汉字不得分） S z L w h 1.分几个阶段?反应部位？ 2.各阶段物质变化? 3.每个阶段都释放能量吗? 是大量还是少量? 酶 酶 无氧呼吸 S z L w h 大部分 葡萄糖 不彻底氧化分解 释放少量能量 大部分 存留在乳酸或酒精中 热能形式散失 少部分 储存在ATP中 2870KJ 196.65KJ 61.08KJ 葡萄糖中的化学能大部分转变成酒精或乳酸中的化学能，少部分释放， 释放的能量，大部分以热能形式散失，少部分转变成ATP中的化学能。 无氧呼吸的能量变化 S z L w h 呼吸方式 有氧呼吸 无氧呼吸 不 同 点 场所 产物 能量 ATP产生阶段 相 同 点 联系 实质 细胞质基质、线粒体 细胞质基质 CO2和H2O 乳酸 或 酒精和CO2 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) 三阶段均产ATP 仅第一阶段产ATP 有氧呼吸与无氧呼吸的比较 分解有机物，释放能量，形成ATP 第一阶段反应场所和过程完全相同 S z L w h 1）定义: 细胞呼吸是指 在 内经过一系列的 分解， 生成 或其他产物，释放 并生成 的过程。 有机物 细胞 氧化 二氧化碳 能量 ATP ①为生物体提供能量 2）意义： 丙酮酸 葡萄糖 氨基酸 甘油 蛋白质 脂肪 ②生物体代谢的枢纽 细胞呼吸 S z L w h 细胞呼吸原理的应用 用透气的消毒纱布或“创可贴”等敷料包扎伤口，为伤口创造了疏松透气的环境、避免厌氧菌的繁殖 酵母菌是兼性厌氧菌在酿酒时控制通气: 有氧-大量繁殖； 无氧-酒精发酵 松土 ，促进根有氧呼吸，吸收无机盐 利于土壤中好氧微生物分解土壤中的有机物 S z L w h 30 储藏水果、粮食： 往往要通过 零上低温、低氧 等措施，来减弱呼吸作用，以延长保质期 蔬菜保鲜： 种子贮藏： 低温、低氧 低温、低氧、干燥 细胞呼吸原理的应用 S z L w h 破伤风芽孢杆菌只进行无氧呼吸，皮肤破损较深或被锈钉扎伤后，病菌容易大量繁殖。 储藏水果、粮食： 往往要通过 零上低温、低氧 等措施，来减弱呼吸作用，以延长保质期 提倡有氧运动：避免肌细胞因O2不足无氧呼吸产生大量乳酸，积累过多乳酸使肌肉酸痛。 慢跑 细胞呼吸原理的应用 S z L w h 影响因素 内因 遗传因素 外因 环境因素 O2 温度 CO2 H2O 酶 影响细胞呼吸的因素 S z L w h 33 ①粮食贮藏要求干燥， 减少有机物消耗； ②干种子萌发前进行 浸泡处理 应 用 ① 零上低温下贮存蔬菜、水果。 ② 在大棚栽培： 增加昼夜温差， 减少有机物的消耗， 提高产量。 应 用 增加CO2浓度， 抑制细胞呼吸，减少有机物消耗 措施：① 地窖储存 ②在水果、蔬菜 保鲜中，充CO2 或N2 应 用 温度 呼吸速率 CO2（%） 呼吸速率 细胞含水量 呼吸速率 低温？ 影响细胞呼吸的因素 S z L w h 34 C 气体变化量 ①A点： ②A-C: ③C点： ④B点：以 呼吸为主 生命活动主要靠 呼吸供能 ⑤AB段CO2下降原因？ 影响呼吸作用的因素——氧气 C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2 + 12H2O +大量能量 酶 C6H12O6 2CO2 + 2C2H5OH +少量能量 酶 只有氧呼吸 只无氧呼吸 有氧呼吸+无氧呼吸 C点是否考虑：有氧+产乳酸的无氧？ 无氧 有氧 氧气升高对无氧呼吸抑制加强 O2=CO2 低氧储存 注意： 呼吸底物以葡萄糖为例 若只是文字叙述：没有无氧呼吸 是否产CO2的信息 CO2 = O2时，呼吸方式应为 只有氧呼吸或 有氧呼吸+产乳酸无氧呼吸 （如动物） O2<CO2 S z L w h 35 C 气体变化量 ①A点： ②A-C: ③C点： ④B点：以 呼吸为主 生命活动主要靠 呼吸供能 ⑤AB段CO2下降原因？ 影响呼吸作用的因素——氧气 C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2 + 12H2O +大量能量 酶 C6H12O6 2CO2 + 2C2H5OH +少量能量 酶 C 气体变化量 有氧+无氧 只有氧呼吸 只无氧呼吸 有氧呼吸+无氧呼吸 无氧 有氧 氧气升高对无氧呼吸抑制加强 O2>CO2分解的底物有脂质 O2=CO2 低氧储存 O2<CO2 S z L w h 36 有氧呼吸：无氧呼吸= a点： 注意图例：植物在暗处测得 O2吸收量: 有氧呼吸 c点： d点： 问题探讨 （呼吸底物以葡萄糖为例） CO2释放量: 有氧+无氧呼吸 只进行产生酒精的无氧呼吸 有氧CO2释放量：无氧CO2释放量=4:2 2:3 只进行有氧呼吸 S z L w h 实验现象 结 论 装置一 装置二 不动 右移 只进行有氧呼吸 左移 右移 有氧呼吸和无氧呼吸 左移 不动 只进行无氧呼吸 探究生物呼吸方式 （呼吸底物以葡萄糖为例） 02 C02 02 C02 对照组？ 全是实验组：对比实验 生物材料： 酵母菌？ 马铃薯块茎？ 小蚂蚁？ 无法分辨： 只有氧呼吸/ 有氧+产乳酸的无氧呼吸 S z L w h 探究生物呼吸方式 （呼吸底物以葡萄糖为例） 等体积的 死种子 等体积的 死种子 实验组 对照组 若想探究有氧或 无氧呼吸速率， 对照组如何设置？ S z L w h 要点归纳 1.加葡萄糖液： 2.加葡萄糖并密封： 3.加丙酮酸： 酵母菌研磨，将沉淀物、 上清液、 未离心的匀浆分别放入甲乙丙三个试管中 葡萄糖分解的场所： 彻底分解的场所： 细胞质基质 和线粒体 CO2+H2O 葡萄糖 丙酮酸+[H] CO2+H2O 丙酮酸 细胞质基质 CO2+H2O 丙酮酸消耗的场所： 无氧呼吸： 有氧呼吸： 细胞质基质 线粒体 葡萄糖 CO2+酒精 CO2+酒精 丙试管能量大部分储存在ATP中？ 没有合成ATP 释放的能量可用来合成ATP 从能量转化角度分析，丙酮酸在不同场所被消耗时有什么不同？ 哪只管释放能量最多？ 1-丙 氧气会抑制无氧呼吸 S z L w h NADH被利用的部位？ 有氧：线粒体内膜 无氧：细胞质基质 NADH中的能量能形成ATP？ 有氧：能 无氧：不能 要点归纳 S z L w h NADH被利用的部位？ 有氧：线粒体内膜 无氧：细胞质基质 NADH中的能量能形成ATP？ 有氧：能 无氧：不能 无氧呼吸中有机物中的能量大部分以热能散失？ 无氧呼吸中有机物释放的能量大部分以热能散失？ 要点归纳 S z L w h 要点回顾 通过检测CO2即可判断呼吸方式？ 通过溴麝香草酚蓝水溶液变黄的时间判断呼吸方式？ 无氧呼吸中，水既不是反应物，也不是生成物？有氧呼吸正相反？ 无氧呼吸没有水也能进行？ O2被利用的部位？释放能量最多的部位？ 线粒体内膜 【H】 + O2 （NADH） ATP H2O+能量 热能 +NAD+ ADP+Pi + 产生ATP的部位？ 有氧：细胞质基质\线粒体 无氧：细胞质基质 有氧呼吸的每一步反应物都有ADP+Pi，生成物都有NAD+ S z L w h 呼吸底物可以是葡萄糖吗？ 若呼吸底物是丙酮酸， 则一定有CO2产生的过程有？ 一定有H2O产生的过程有？ ③ ①—⑤ 可以是丙酮酸或NADH 离体线粒体，置于等渗溶液中。反应各阶段的限制因素？ 拓展训练 S z L w h 细胞质基质中的NADH还存在如下图2所示的转运过程，NADH在线粒体内积累，苹果酸的转运即会被抑制，且细胞内产物浓度下降或反应物浓度上升一般会促进酶促反应速率，反之则抑制。请结合以上信息解释O2，会抑制酵母菌产生酒精的原因： O2充足时，线粒体内的NADH与O2结合产生水，进而促进苹果酸向线粒体的转运，导致细胞质基质中苹果酸浓度下降，促进了细胞质中NADH的消耗，细胞质基质中NADH的缺少导致丙酮酸不能转化成酒精 拓展训练 S z L w h 缺氧：①H+从液泡扩散到细胞溶胶。 ②糖酵解产生的丙酮酸发酵为乳酸，增加了细胞溶胶的酸性。 细胞溶胶的pH值下降，酸中毒会导致细胞死亡 B．在缺氧时，丙酮酸脱羧酶的最适pH值比乳酸脱氢酶的低 A．在缺氧条件下，细胞溶胶pH值下降是由产生的乳酸引起的 淹水胁迫类题型 某植物通过如图调节， 提高缺氧情况的生存力 S z L w h C 酒精 乳酸 淹水 淹水+Ca2+ 淹水胁迫类题型 S z L w h [H] + O2 （NADH） ATP H2O+能量 热能 拓展训练——线粒体内膜上的电子传递链 F1的作用？ 催化、运输 S z L w h 实验一 向膜内加入ADP、Pi，未检测到ATP生成。然后在膜外加入H+，检测到ATP生成，一段时间后ATP不再生成。然后向膜内加入NADH，检测到膜外pH下降，ATP生成。 实验二 向膜内加ADP、Pi，未检测到ATP生成。然后在膜内加H+，无ATP生成。 实验三 向膜内加入线粒体基质提取物和物质A，检测到膜外pH下降，ATP生成。 A．物质A是丙酮酸，在线粒体基质中氧化分解为CO2和NADH 分离并得到了线粒体内膜放入缓冲液中，进行了以下实验。下列正确的（    ） C B．实验一中ATP不再生成的原因可能是ADP或Pi耗尽 C．膜外H+浓度大于膜内是ATP合成的必要条件，向膜内加入NADH可以提供该条件 S z L w h 丙酮酸根运输方式？ 此载体功能减弱的动物细胞中乳酸积累将会增加？ 线粒体内膜上的丙酮酸根的转运蛋白 主动运输 H+多 H+少 S z L w h 线粒体内共生学说 思维训练 原核细胞有氧呼吸的场所与无氧呼吸的场所相同？ 为什么线粒体有DNA？是环状DNA？ 为什么线粒体是双层膜？ S z L w h 51 线粒体、叶绿体都是双层膜、都有环状DNA 线粒体内共生学说 S z L w h 52 下列哪些证据支持内共生学说： 线粒体内存在与原核细胞DNA相似的环状DNA。 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。 真核细胞内的DNA具有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。 线粒体能像细菌一样进行分裂增殖。 线粒体、叶绿体都是双层膜、都有环状DNA 线粒体内共生学说 S z L w h 53 Lavf55.19.104 Lavf58.30.100 C6H12O62丙酮酸＋ [H]＋少量能量 丙酮酸＋ H2O CO2＋ [H]＋少量能量 [H]＋ O2 H2O＋大量能量 Lavf58.29.100 $