【创新设计】2013-2014学年高中生物 3-2-4从化学能到生物能课件 中图版必修1

1、第四节从化学能到生物能第四节从化学能到生物能1. 学学会探究酵母菌呼吸方式的方法会探究酵母菌呼吸方式的方法2明确线粒体的结构和功能明确线粒体的结构和功能3掌握有氧呼吸和无氧呼吸的过程掌握有氧呼吸和无氧呼吸的过程4说明有氧呼吸和无氧呼吸的异同说明有氧呼吸和无氧呼吸的异同关键术语关键术语1. 细细胞呼吸胞呼吸2有氧呼吸、无氧呼吸有氧呼吸、无氧呼吸3线粒体、细胞质基质线粒体、细胞质基质4需氧型、厌氧型、兼性厌氧型需氧型、厌氧型、兼性厌氧型 1细胞呼吸的概念细胞呼吸的概念细细胞呼吸是细胞内的胞呼吸是细胞内的 经过一系列的经过一系列的 ，释放释放 的过程，是生物体获得能量的的过程，是生物体获得能量的 。

2、细胞呼吸的类型与主要场所细胞呼吸的类型与主要场所线粒体线粒体 有机物有机物氧化分解氧化分解能量能量主要代谢途径主要代谢途径2细胞呼吸的类型细胞呼吸的类型(1)有有氧呼吸：是指细胞在氧呼吸：是指细胞在 的参与下，通过的参与下，通过 作用，作用，把糖类等有机物把糖类等有机物 氧化分解，产生氧化分解，产生 ，同时释，同时释放放 能量的过程。能量的过程。(2)无氧呼吸：是指细胞在无氧呼吸：是指细胞在 的条件下，通过的条件下，通过 作作用，把糖类等有机物用，把糖类等有机物 氧化分解，产生氧化分解，产生 能量的过程。能量的过程。氧氧酶的催化酶的催化彻底彻底CO2和水和水大量大量无氧无氧酶的催化酶的催化不彻

3、底不彻底少量少量3生物的代谢类型生物的代谢类型(1)需需氧型：绝大多数的动物和植物都需要生活在氧型：绝大多数的动物和植物都需要生活在 的环的环境中。境中。(2)厌氧型：破伤风杆菌、乳酸菌和动物体内的寄生虫等只有在厌氧型：破伤风杆菌、乳酸菌和动物体内的寄生虫等只有在 条件下才能正常生存。条件下才能正常生存。(3)兼性厌氧型：酵母菌在兼性厌氧型：酵母菌在 条件下都能正常生存。条件下都能正常生存。氧充足氧充足无氧无氧有氧和无氧有氧和无氧4细胞呼吸的主要场所细胞呼吸的主要场所线粒体线粒体(1)形形态、结构：态、结构：形态：电镜下，线粒体绝大多数呈形态：电镜下，线粒体绝大多数呈 。结构结构椭球形椭球形(

4、2)分布、功能分布、功能分布：普遍存在于动植物细胞中，在新陈代谢分布：普遍存在于动植物细胞中，在新陈代谢 的细胞中，的细胞中，线粒体数量较多。线粒体数量较多。功能：细胞进行功能：细胞进行 的主要场所。的主要场所。思维激活思维激活1 某某人受伤后，为防止感染破伤风杆菌，应怎样处理？人受伤后，为防止感染破伤风杆菌，应怎样处理？提示提示破伤风杆菌可通过无氧呼吸获得能量大量增殖，较深的伤破伤风杆菌可通过无氧呼吸获得能量大量增殖，较深的伤口需清理伤口，并注射破伤风抗毒血清等。口需清理伤口，并注射破伤风抗毒血清等。思维激活思维激活2 进进行有氧呼吸的生物一定有线粒体吗？行有氧呼吸的生物一定有线粒体吗？提示

5、提示不一定。对某些原核生物而言，能进行有氧呼吸但无线粒不一定。对某些原核生物而言，能进行有氧呼吸但无线粒体，如蓝藻。体，如蓝藻。旺盛旺盛有氧呼吸有氧呼吸1实验流程实验流程1保温瓶编号保温瓶编号ABC2质量浓度为质量浓度为0.1 g/mL的葡萄糖溶液的葡萄糖溶液1 L1 L1 L3酵母菌培养液酵母菌培养液等量等量等量等量不加不加4石蜡油石蜡油注入注入不加不加不加不加5温度计温度计插入插入插入插入插入插入6结果结果温度较高，温度较高，有酒味有酒味温度最高温度最高温度温度最低最低2.实验分析实验分析(1)明明确酵母菌是兼性厌氧微生物，在有氧和无氧的条件下均能正确酵母菌是兼性厌氧微生物，在有氧和无氧的

6、条件下均能正常生存。常生存。(2)A瓶溶液煮沸并且加石蜡油的目的是：排出溶液中的氧气和避免瓶溶液煮沸并且加石蜡油的目的是：排出溶液中的氧气和避免瓶内空气中的氧气进入溶液，从而造成溶液的无氧环境。瓶内空气中的氧气进入溶液，从而造成溶液的无氧环境。(3)A、B两瓶的实验结果说明酵母菌的兼性厌氧特点，两瓶的实验结果说明酵母菌的兼性厌氧特点，C瓶是设置瓶是设置的空白对照组，对比酵母菌有氧呼吸、无氧呼吸产热使温度升高的空白对照组，对比酵母菌有氧呼吸、无氧呼吸产热使温度升高的幅度不同，从而证明了有氧呼吸比无氧呼吸产热多。的幅度不同，从而证明了有氧呼吸比无氧呼吸产热多。(4)实验结论实验结论酵母菌有氧呼吸可

7、以产生大量热量。酵母菌有氧呼吸可以产生大量热量。酵母菌无氧呼吸可以产生酒精和少量热量。酵母菌无氧呼吸可以产生酒精和少量热量。【巩固巩固1】 酵酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都能产生的物质是母菌有氧呼吸和无氧呼吸都能产生的物质是()。ACO2 BH2O C酒精酒精 D乳酸乳酸答案答案A【巩固巩固2】 下下列有关线粒体的叙述中，正确的是列有关线粒体的叙述中，正确的是()。A线粒体是单层膜的细胞器，被称为细胞内的线粒体是单层膜的细胞器，被称为细胞内的“能量转换站能量转换站”B原核细胞无线粒体，故只进行无氧呼吸原核细胞无线粒体，故只进行无氧呼吸C生长代谢旺盛的细胞，线粒体数量多生长代谢旺盛的细胞，线粒体数量

8、多D线粒体在细胞中的位置是固定的线粒体在细胞中的位置是固定的解析解析线粒体是由内、外两层膜构成的细胞器。它在细胞内随细线粒体是由内、外两层膜构成的细胞器。它在细胞内随细胞质的流动而使其位置发生变化，在原核细胞中无线粒体存在，胞质的流动而使其位置发生变化，在原核细胞中无线粒体存在，但有的原核细胞仍能进行有氧呼吸。但有的原核细胞仍能进行有氧呼吸。答案答案C1有氧呼吸有氧呼吸(1)反反应场所及过程应场所及过程细胞呼吸的过程细胞呼吸的过程1 161 kJ 热能热能细胞质基质细胞质基质思维激活思维激活3 为为什么不同生物无氧呼吸的产物不同？什么不同生物无氧呼吸的产物不同？提示提示酶不同。酶不同。思维激活

9、思维激活4 水水果、蔬菜、粮食的储存条件有何不同？果、蔬菜、粮食的储存条件有何不同？提示提示粮食的贮藏条件为：低温、低氧、干燥，以降低细胞呼吸粮食的贮藏条件为：低温、低氧、干燥，以降低细胞呼吸对有机物的消耗，还要定期通风，排热排湿；水果和蔬菜的储存对有机物的消耗，还要定期通风，排热排湿；水果和蔬菜的储存要考虑保鲜，其储存条件为：低温、低氧、适宜的湿度。要考虑保鲜，其储存条件为：低温、低氧、适宜的湿度。 1细胞呼吸的过程图解细胞呼吸的过程图解2有氧呼吸与无氧呼吸的比较有氧呼吸与无氧呼吸的比较项项 目目有氧呼吸有氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸不不 同同 点点条件条件需需O2、酶和适宜温度、酶和适宜温度不需

10、不需O2，需酶，需酶和适宜温度和适宜温度场所场所细胞质基质细胞质基质(第一阶段第一阶段)线粒体线粒体(第二、三阶段第二、三阶段)细胞质基质细胞质基质氧化分解氧化分解程度程度葡萄糖被彻底葡萄糖被彻底氧化分解氧化分解葡萄糖氧化葡萄糖氧化分解不彻底分解不彻底产物产物CO2、H2O乳酸或酒精和乳酸或酒精和CO2能量释放能量释放大量能量大量能量少量能量少量能量相相 同同 点点本质本质氧化分解有机物，释放能量，生成氧化分解有机物，释放能量，生成ATP供生供生命活动需要命活动需要过程过程第一阶段从葡萄糖到丙酮酸完全相同第一阶段从葡萄糖到丙酮酸完全相同意义意义(1)为生物体的各项生命活动提供能量为生物体的各项

11、生命活动提供能量(2)为体内其他化合物的合成提供原料为体内其他化合物的合成提供原料提醒提醒无氧呼吸产生乳酸还是酒精和无氧呼吸产生乳酸还是酒精和CO2，与细胞内的酶有关，与细胞内的酶有关，最终是由细胞的遗传特性决定的。最终是由细胞的遗传特性决定的。无氧呼吸氧化分解有机物不彻底，是指产物中仍有一些小分子无氧呼吸氧化分解有机物不彻底，是指产物中仍有一些小分子有机物，如酒精和乳酸，仍有较多能量储存在这些分子中未能释有机物，如酒精和乳酸，仍有较多能量储存在这些分子中未能释放出来。放出来。大多数植物、酵母菌无氧呼吸的产物为酒精和二氧化碳；有些大多数植物、酵母菌无氧呼吸的产物为酒精和二氧化碳；有些高等植物的

12、某些器官如玉米胚、马铃薯块茎、甜菜块根等进行无高等植物的某些器官如玉米胚、马铃薯块茎、甜菜块根等进行无氧呼吸时产生乳酸；高等动物、人及乳酸菌的无氧呼吸只产生乳氧呼吸时产生乳酸；高等动物、人及乳酸菌的无氧呼吸只产生乳酸。酸。3影响细胞呼吸的环境因素及其在生产中的应用影响细胞呼吸的环境因素及其在生产中的应用(1)温温度度通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸强度。通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸强度。与温度影响酶催化效率的曲线特征一致。与温度影响酶催化效率的曲线特征一致。生产上常利用这一原理在低温下储存蔬菜、水果；在大棚蔬菜的生产上常利用这一原理在低温下储存蔬菜、水果；在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降温以降

13、低细胞呼吸，减少有机物的消耗。栽培过程中夜间适当降温以降低细胞呼吸，减少有机物的消耗。(2)氧气浓度氧气浓度以酵母菌以酵母菌(植物非绿色部分植物非绿色部分)产生产生CO2的速率与的速率与O2浓度的关系为例浓度的关系为例对于有氧呼吸：氧气是有氧呼吸的原料之一，在一定范围内，对于有氧呼吸：氧气是有氧呼吸的原料之一，在一定范围内，随着随着O2浓度增加，有氧呼吸强度也增加，但浓度增加，有氧呼吸强度也增加，但O2浓度达到一定值时浓度达到一定值时有氧呼吸强度将不再随有氧呼吸强度将不再随O2浓度增加而增加。浓度增加而增加。对于无氧呼吸：随对于无氧呼吸：随O2浓度增加而受抑制，浓度增加而受抑制，O2浓度越高，

14、抑制作浓度越高，抑制作用越强，用越强，O2浓度达一定值时，无氧呼吸被完全抑制。浓度达一定值时，无氧呼吸被完全抑制。应用：应用：.作物栽培中，采取中耕松土，防止土壤板结等措施，都是尽量作物栽培中，采取中耕松土，防止土壤板结等措施，都是尽量使使O2浓度位于浓度位于E点之上，保证根细胞的正常呼吸，有利于肥料的吸点之上，保证根细胞的正常呼吸，有利于肥料的吸收。收。.生产中利用低氧生产中利用低氧(A点的浓度点的浓度)抑制细胞呼吸，减少对有机物的消抑制细胞呼吸，减少对有机物的消耗来延长蔬菜、水果、粮食的保存时间。耗来延长蔬菜、水果、粮食的保存时间。(3)CO2增加增加CO2浓度对细胞呼吸有明显的抑制作用。

15、浓度对细胞呼吸有明显的抑制作用。(4)水水水既是细胞呼吸的原料，也是产物，细胞呼吸过程必须在有水的水既是细胞呼吸的原料，也是产物，细胞呼吸过程必须在有水的环境中才能完成。一定范围内随水含量的增加细胞呼吸加强。环境中才能完成。一定范围内随水含量的增加细胞呼吸加强。应用：粮油种子在贮藏时，必须降低含水量，使种子呈风干状态，应用：粮油种子在贮藏时，必须降低含水量，使种子呈风干状态，降低细胞呼吸强度，减少有机物消耗；同时防止微生物大量繁殖降低细胞呼吸强度，减少有机物消耗；同时防止微生物大量繁殖而使种子变质。而使种子变质。【巩固巩固3】 细细胞呼吸过程中若有胞呼吸过程中若有CO2放出，则可判断此过程一定

16、放出，则可判断此过程一定()。A是有氧呼吸是有氧呼吸 B是无氧呼吸是无氧呼吸C不是酒精发酵不是酒精发酵 D不是乳酸发酵不是乳酸发酵解析解析有氧呼吸和酒精发酵的产物中均有有氧呼吸和酒精发酵的产物中均有CO2，而乳酸发酵的产物，而乳酸发酵的产物只有乳酸没有只有乳酸没有CO2。答案答案D【巩固巩固4】 在在密封的地窑中保存水果，可以保存较长时间，原因是密封的地窑中保存水果，可以保存较长时间，原因是()。A温度恒定，水果抗病力强温度恒定，水果抗病力强B温度适宜，易保存水分温度适宜，易保存水分C阴暗无光，不易过快成熟阴暗无光，不易过快成熟DCO2含量增加，抑制呼吸作用含量增加，抑制呼吸作用解析解析由于地

17、窑密封，极难透气，水果在呼吸过程中产生由于地窑密封，极难透气，水果在呼吸过程中产生CO2，使，使CO2含量增加，含量增加，O2含量减少，从而抑制呼吸作用强度，导致代谢降含量减少，从而抑制呼吸作用强度，导致代谢降低，有机物分解少，故保存时间延长。低，有机物分解少，故保存时间延长。答案答案D细胞呼吸方式的分析判断细胞呼吸方式的分析判断【例例1】 有有一瓶混有酵母菌和葡萄糖的培养液，当通入不同浓度的一瓶混有酵母菌和葡萄糖的培养液，当通入不同浓度的氧气时，其产生的酒精和氧气时，其产生的酒精和CO2的量如图所示的量如图所示(两种细胞呼吸速率相两种细胞呼吸速率相等等)，在氧浓度为，在氧浓度为a时时()。反

18、思反思在分析有氧呼吸和无氧呼吸物质变化的数量关系时有如下在分析有氧呼吸和无氧呼吸物质变化的数量关系时有如下规律规律(以葡萄糖为呼吸底物以葡萄糖为呼吸底物)：不消耗不消耗O2，只释放，只释放CO2只进行无氧呼吸；只进行无氧呼吸；O2吸收量吸收量CO2释放量释放量只进行有氧呼吸；只进行有氧呼吸；O2吸收量吸收量CO2释放量释放量两种呼吸方式同时进行，多余的两种呼吸方式同时进行，多余的CO2来来自无氧呼吸；自无氧呼吸；酒精量酒精量CO2量量只进行无氧呼吸；只进行无氧呼吸；酒精量酒精量CO2量量两种呼吸方式同时进行，多余的两种呼吸方式同时进行，多余的CO2来自有氧来自有氧呼吸；呼吸；有有H2O生成一定

19、是有氧呼吸，有生成一定是有氧呼吸，有CO2生成一定不是乳酸发酵。生成一定不是乳酸发酵。解析解析有氧呼吸过程中每消耗有氧呼吸过程中每消耗1 mol葡萄糖生成葡萄糖生成6 mol CO2，同时消，同时消耗耗6 mol O2，无氧呼吸过程中每消耗，无氧呼吸过程中每消耗1 mol葡萄糖生成葡萄糖生成2 mol CO2，不消耗不消耗O2。由于在相同状况下，气体的体积比等于物质的量之比，。由于在相同状况下，气体的体积比等于物质的量之比，则由则由“1 h后测得该容器中后测得该容器中O2减少减少24 mL”可知，有氧呼吸产生可知，有氧呼吸产生24 mL CO2，无氧呼吸产生，无氧呼吸产生24 mL CO2，则

20、在，则在1 h内酒精发酵所消耗的内酒精发酵所消耗的葡萄糖量是有氧呼吸的葡萄糖量是有氧呼吸的3倍。倍。答案答案D【例例2】 如如图表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下图表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下CO2的释的释放量和放量和O2吸收量的变化，请据图回答下面的问题。吸收量的变化，请据图回答下面的问题。影响呼吸作用的因素及其生产应用影响呼吸作用的因素及其生产应用(1)在外界氧浓度为在外界氧浓度为2%以下时，该器官的细胞呼吸方式是以下时，该器官的细胞呼吸方式是_；外界氧浓度为外界氧浓度为5%10%时，该器官的细胞呼吸方式是时，该器官的细胞呼吸方式是_，外，外界氧浓度为界氧浓度为15%以上时，

21、该器官的细胞呼吸方式是以上时，该器官的细胞呼吸方式是_。(2)AB段表示段表示CO2释放量减少，其原因是释放量减少，其原因是_；BC段表示段表示CO2释放量增加，其原因是释放量增加，其原因是_。(3)无氧呼吸强度与无氧呼吸强度与O2浓度之间的关系是浓度之间的关系是_。(4)图中阴影部分的面积代表图中阴影部分的面积代表_。(5)当外界氧浓度为当外界氧浓度为4%5%时，该器官时，该器官CO2的释放量相对值为的释放量相对值为0.6，而而O2的吸收量相对值为的吸收量相对值为0.4。此时，无氧呼吸消耗葡萄糖的相对值。此时，无氧呼吸消耗葡萄糖的相对值约相当于有氧呼吸的约相当于有氧呼吸的_倍。倍。(6)为了

22、有利于贮存蔬菜和水果，贮藏室内的氧应调节到图中的哪为了有利于贮存蔬菜和水果，贮藏室内的氧应调节到图中的哪一点对应的氧气浓度一点对应的氧气浓度_；采取这一措施的理由是；采取这一措施的理由是_。思维导图：思维导图：解析解析当植物组织缺氧时可进行无氧呼吸，并产生二氧化碳，当当植物组织缺氧时可进行无氧呼吸，并产生二氧化碳，当转入有氧环境时，随氧气浓度的增加，植物组织的无氧呼吸受到转入有氧环境时，随氧气浓度的增加，植物组织的无氧呼吸受到抑制，当达到某一点时，植物组织开始转为有氧呼吸，从这一点抑制，当达到某一点时，植物组织开始转为有氧呼吸，从这一点开始，随氧气浓度的增加，有氧呼吸增强。开始，随氧气浓度的增

23、加，有氧呼吸增强。B点对应的氧气浓度点点对应的氧气浓度点正是蔬菜和水果贮藏时应控制的氧气浓度，此时，植物细胞呼吸正是蔬菜和水果贮藏时应控制的氧气浓度，此时，植物细胞呼吸分解的有机物最少。分解的有机物最少。答案答案(1)无无氧呼吸无氧呼吸和有氧呼吸有氧呼吸氧呼吸无氧呼吸和有氧呼吸有氧呼吸(2)氧气浓度逐渐升高到氧气浓度逐渐升高到5%时，无氧呼吸逐渐被抑制，而有氧呼吸时，无氧呼吸逐渐被抑制，而有氧呼吸仍十分微弱氧气充足时，有氧呼吸随氧气增多而增强，释放的仍十分微弱氧气充足时，有氧呼吸随氧气增多而增强，释放的二氧化碳增多二氧化碳增多(3)无氧呼吸强度随氧气浓度的升高而逐渐减弱无氧呼吸强度随氧气浓度的

24、升高而逐渐减弱(4)不同氧浓度下的无氧呼吸强度不同氧浓度下的无氧呼吸强度(或或CO2释放量与释放量与O2的消耗量之差的消耗量之差)(5)1.5(6)B点此时有氧呼吸强度很低，同时氧气又抑制了无氧呼吸，水点此时有氧呼吸强度很低，同时氧气又抑制了无氧呼吸，水果和蔬菜组织内糖类等有机物分解的最少，有利于蔬菜和水果的果和蔬菜组织内糖类等有机物分解的最少，有利于蔬菜和水果的贮存贮存1下列反应在细胞质基质和线粒体内均能完成的是下列反应在细胞质基质和线粒体内均能完成的是()。A葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸B丙酮酸丙酮酸酒精酒精CO2CADPPi能量能量ATPDH2OHO2解析解析在细胞质基质中，葡萄糖在酶的作用

25、下分解成丙酮酸，同在细胞质基质中，葡萄糖在酶的作用下分解成丙酮酸，同时释放能量并合成时释放能量并合成ATP。在线粒体内，丙酮酸彻底氧化分解释放。在线粒体内，丙酮酸彻底氧化分解释放出能量并合成出能量并合成ATP。答案答案C2用含用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，18O的的转移途径是转移途径是()。A葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸水水B葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸氧氧C葡萄糖葡萄糖氧氧水水D葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸CO2解析解析葡萄糖的有氧呼吸分三个阶段，葡萄糖中氧的转变过葡萄糖的有氧呼吸分三个阶段，葡萄糖中氧的转变过程为程为C6H12O6丙酮酸丙酮酸CO2。第三阶段产生的。第三阶段产生的H2O中的氧全中的氧全部来自于部来自于O2。答案答案D3有氧呼吸与无氧呼吸的相同点是有氧呼吸与无氧呼吸的相同点是()。都在线粒体中进行都需要酶都需要氧都在线粒体中进行都需要酶都需要氧都产生都产生ATP都经过生成丙酮酸的反应都经过生成丙酮酸的反应A BC D解析解析生物