【公开课】细胞呼吸的原理和应用课件2022-2023学年高一上学期生物人教版必修1

5.3

细胞呼吸的原理和应用有氧呼吸酵母菌富含蛋白质，有广泛的应用价值。酵母菌的呼吸方式和产物是什么？酵母菌有氧气时产生CO2，无氧气时产生酒精？酵母菌无氧气时产生CO2，有氧气时产生酒精？根据自己已有的知识和经验，针对所提出的问题作出假设如果已有知识和经验较少怎么办？如何作出假设？观察实验查阅资料确定实验目的：自变量是什么？因变量是什么？细化：如何控制自变量如何检测因变量控制无关变量控制那些可能影响实验结果的因素写出具体做法方法步骤材料用具等设计实验设计实验实验目的：探究酵母菌的细胞呼吸方式自变量因变量有氧/无氧条件是否产生CO2/酒精通气/密封用澄清石灰水、重铬酸钾溶液检测细化：CO2能使澄清石灰水变浑浊酒精能使酸性重铬酸钾溶液由橙色变灰绿色其它量保持一致气泵ABCDE请运用以上元件分别搭建有氧呼吸和无氧呼吸装置活动：搭建实验装置有氧呼吸装置：甲同学E-A-D；乙同学：E-C-A-D无氧呼吸装置：甲同学B-D；乙同学：B-DCDD控制无关变量空气中的二氧化碳让空气先通过NaOH溶液温度置于相同适宜温度下营养物质给予相同的适量营养无关变量的相同且适宜原则思考：还有哪些因素会影响实验结果？实验结果观测结果：1、检测CO2的产生情况根据石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短。刚加入重铬酸钾

ABABA:有氧条件下酵母菌培养液；B:无氧条件下酵母菌培养液观测结果：2、检测酒精的产生情况一段时间以后思考：能不能直接将重铬酸钾滴加进酵母菌培养液进行检测？实验结果实验结论1、酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸，产生大量二氧化碳，不产生酒精；2、酵母菌在无氧条件下进行无氧呼吸，产生少量二氧化碳，同时也产生酒精。酵母菌属于兼性厌氧菌，既可进行有氧呼吸，也可进行无氧呼吸。科学探究的一般过程：提出问题作出假设设计实验进行实验得出结论思考与讨论

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？思考与讨论

还有的同学认为，在无氧呼吸实验装置中不能保证装置内的O2已经被完全消耗完，以致可能对实验结果有干扰。你能不能避免这种可能性的发生，以保证实验更严谨？油层结合前4章所学内容，你认为酵母菌有氧呼吸的场所在哪里？【实验1】实验过程：1.

将酵母菌研磨、离心分离后，得到上清液（含细胞质基质）和沉淀物（含细胞器）；2.

把等量的上清液、沉淀物和未离心处理的匀浆分别放入A、B、C三支试管中；（如下图所示）3.

向3支试管中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的变化情况。有氧呼吸A

上清液B

沉淀物C

匀浆一段时间后检测均加入等量的氧气、葡萄糖、荧光素和荧光素酶A

上清液B

沉淀物C匀浆推论1：葡萄糖在细胞质基质中分解产生丙酮酸、少量[H]和能量实验现象：A试管中葡萄糖的含量减少，有丙酮酸（C3H4O3）和[H]生成B试管中葡萄糖的量不变C试管中葡萄糖的量减少，有CO2生成小分子NAD+是电子和H+的载体通常将NADH简化为[H]，读作还原氢NAD+NADH有氧呼吸有氧呼吸

场所反应物产物释能第一阶段细胞质基质主要是葡萄糖丙酮酸[H]少量有氧呼吸C6H12O6酶

2丙酮酸+4[H]+少量能量细胞质基质(C3H4O3)Ⅰ阶段有氧呼吸A

上清液B

沉淀物C

匀浆一段时间后检测均加入等量的氧气、葡萄糖、荧光素和荧光素酶A

上清液B

沉淀物C匀浆推论2：丙酮酸在线粒体中可以继续分解并产生大量能量。你还记得线粒体的结构吗？有氧呼吸①②③④有氧呼吸【实验2】实验过程：1.使用超声波将线粒体破碎，分离线粒体膜结构和线粒体基质；2.把等量的线粒体膜结构、线粒体基质和完整的线粒体结构分别放入试管D、E、F中；（如下图所示）3.向3支试管中分别加入等量的氧气、丙酮酸、荧光素、荧光素酶，一段时间后，检测各试管变化的情况。有氧呼吸D

只含线粒体基质E

只含线粒体膜状结构F

完整的线粒体一段时间后检测均加入等量的氧气、丙酮酸、荧光素和荧光素酶推论3：丙酮酸分解发生在线粒体基质，并产生CO2，大量[H]和能量D

只含线粒体基质E

只含线粒体膜状结构F

完整的线粒体实验现象：D试管中丙酮酸减少，产生CO2和大量的[H]，E试管中丙酮酸的量不变F试管中丙酮酸减少，产生CO2有氧呼吸

场所反应物产物释能第一阶段第二阶段细胞质基质主要是葡萄糖丙酮酸[H]少量丙酮酸、H2OCO2[H]少量线粒体基质有氧呼吸酶6CO2+20[H]+少量能量2丙酮酸+6H2O线粒体基质Ⅱ阶段D

只含线粒体基质E

只含线粒体膜状结构F

完整的线粒体一段时间后检测均加入等量的氧气、丙酮酸、荧光素和荧光素酶D

只含线粒体基质E

只含线粒体膜状结构F

完整的线粒体推论4：丙酮酸在线粒体基质分解后又在膜结构上继续反应有氧呼吸

科学研究发现，线粒体内膜含有电子传递链，其主要组分有：①黄素蛋白;②铁硫蛋白;③细胞色素;④泛醌和铜原子等，[H]可依次经过电子传递链最终把电子传递给O2，从而生成H2O，并将质子H+排到线粒体膜间隙，最终通过线粒体ATP合成酶生成ATP，因而释放出大量能量并合成大量的ATP。资料1：酶12H2O+大量能量

24[H]+6O2线粒体内膜Ⅲ阶段有氧呼吸有氧呼吸

场所反应物产物释能第一阶段第二阶段第三阶段细胞质基质主要是葡萄糖丙酮酸[H]少量丙酮酸、H2OCO2[H]少量线粒体基质[H]、O2H2O大量线粒体内膜总结：有氧呼吸的三个阶段的场所、原料、产物及能量释放。有氧呼吸有氧呼吸：指细胞在

的参与下，通过

的催化作用，把

等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，同时产生

的过程。总反应C6H12O6+6H2O+6O2酶

12H2O+6CO2+能量氧多种酶葡萄糖大量ATP有氧呼吸根据有氧呼吸的过程，完成下图，并展示成果。葡萄糖14[H]细胞质基质2H2O5[H]3O26课堂反馈C6H12O6+6H2O+6O2酶

12H2O+6CO2+能量请在总反应式上用箭头标注出有氧呼吸中各元素（C、H、O）的去向课后思考

1mol葡萄糖彻底氧化可放出2870

kJ的能量，但其中只有977.28

kJ左右的能量储存在ATP中，其余的则以热能形式散失了。请你计算一下，有氧呼吸的能量转化效率是多少？思考：这种散失对生物体有何意义？课堂练习1.下列关于有氧呼吸中葡萄糖分解为丙酮酸这一阶段的叙述正确的是（

）A在线粒体内膜上进行B不产生CO2C必须在有O2条件下进行D形成大量ATP2.有氧呼吸中能产生ATP的场所有（）A细胞质基质B线粒体基质C线粒体内膜D核糖体BABC课堂练习3.有氧呼吸全过程的三个阶段中，相同的产物是()A.CO2B.H2OC.[H]D.ATPD4.将下列4支试管置于合适温度下，一定时间后能产生ATP的是（）D葡萄糖+线粒体丙酮酸+内质网丙酮酸+细胞质丙酮酸+仅细胞膜破裂的真核细胞ABCD无氧呼吸

场所反应物产物释能第一阶段第二阶段细胞质基质主要是葡萄糖丙酮酸[H]少量细胞质基质细胞质基质乳酸酒精CO2无阅读课本P94无氧呼吸的相关内容,写出无氧呼吸各个不同阶段的场所、原料、产物及能量释放情况。无氧呼吸Ⅰ阶段（与有氧呼吸

）Ⅱ阶段（有两种情况）完全相同C6H12O6酶

2C3H4O3(丙酮酸)+4[H]+少量能量细胞质基质（合成2ATP+热能）

2C3H4O3(丙酮酸)

+4[H]2C3H6O3（乳酸）细胞质基质酶酶2C2H5OH(酒精)+2CO22C3H4O3(丙酮酸)+4[H]细胞质基质例：高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官（马铃薯块茎、玉米的胚等）例：苹果，葡萄的果实以及水稻等大多数植物、酵母菌无氧呼吸无氧呼吸是指细胞在

条件下，通过酶的催化作用，葡萄糖等有机物经过

分解，释放出少量能量，生成

的过程。无氧不完全少量ATP反应总方程式:C6H12O62C3H6O3（乳酸）+少量能量酶C6H12O62C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量酶无氧呼吸无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量，生成少量ATP。有机物分解不彻底，还有大部分能量储存于乳酸和酒精中。无氧呼吸释放的能量为什么比有氧呼吸少？不同点有氧呼吸无氧呼吸场所条件产物能量相同联系实质比较有氧呼吸和无氧呼吸的异同细胞质基质、线粒体细胞质基质氧气、酶等酶等CO2和H2O酒精和CO2或乳酸释放大量能量释放少量能量分解有机物，释放能量第一阶段反应场所和过程完全相同细胞呼吸细胞呼吸：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，释放出能量并生成ATP的过程。细胞呼吸的意义：1.为生物体提供能量丙酮酸葡萄糖氨基酸甘油细胞呼吸是蛋白质、糖类和脂质代谢的枢纽2.生物体代谢的枢纽。细胞呼吸总结细胞呼吸的过程，完成下图，并展示成果。葡萄糖14[H]细胞质基质2H2O5[H]3O26789影响细胞呼吸的因素温度呼吸速率1温度影响酶的活性应用：低温保存O2浓度呼吸速率O2浓度呼吸速率有氧呼吸无氧呼吸应用：低氧保鲜4O2浓度过高CO2抑制细胞呼吸应用：增加CO2的浓度保鲜CO2浓度呼吸速率2CO2浓度3H2O含水量呼吸速率应用：干燥保存水果蔬菜保鲜：低温、低氧、中等湿度粮食储存：低温、低氧、干燥

结合影响细胞呼吸的因素，你认为蔬菜水果和粮食应该在什么条件下储存？影响细胞呼吸的因素为什么包扎伤口要选用透气消毒纱布或创可贴？为什么利用酵母菌酿酒要先通入一定量的无菌空气，再密封？为什么要给作物及时松土？为什么水稻要定期排水？为什么储藏水果粮食要降低温度和氧气含量等措施延长保质期？为什么皮肤伤口较深要到医院及时注射破伤风抗毒血清？为什么提倡慢跑？阅读P95的6个资料，说说细胞呼吸原理在生活生产中有哪些应用？细胞呼吸原理的应用1、选用“创可贴”等敷料包扎伤口，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。2、酵母菌是兼性厌氧微生物。酵母菌在适宜的通气、温度和pH等条件下，进行有氧呼吸并大量繁殖；在无氧条件下则进行酒精发酵。通过降低温度和氧气含量，减弱呼吸作用避免肌细胞无氧呼吸产生大量乳酸3、松土透气，根细胞进行充分的有氧呼吸产生的能量，有利于根系的生长和根细胞通过主动运输吸收无机盐。稻田定期排水，避免根细胞由于无氧呼吸产生酒精对根系造成的伤害。4、较深的伤口里缺少氧气，破伤风芽孢杆菌（厌氧菌）适合在这种环境中生存并大量繁殖。所以，伤口较深或被锈钉扎伤后，患者应及时注射破伤风血清（抗体）。细胞呼吸原理的应用影响细胞呼吸的因素图中点的含义Q点：P点及以后：C点：R点：只进行无氧呼吸只进行有氧呼吸既进行有氧呼吸；又进行无氧呼吸CO2生成量最少（有氧=无氧）影响细胞呼吸的因素图中各段的含义：区段QRP:区段OBP:面积OQP:

CO2总生成量无氧呼吸释放的CO2O2吸收量（即有氧呼吸CO2生成量）影响细胞呼吸的因素归纳提升：判定细胞呼吸方式的三大依据实验：判断细胞的呼吸方式实验现象结论装置一液滴装置二液滴只进行产乳酸的无氧呼吸或已死亡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只进行有氧或进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸不动不动不动不动右移左移左移右移课堂检测1、下列生产措施或生活现象所涉及的细胞呼吸知识，解释不正确的是(

)CA．提倡慢跑，可防止无氧呼吸产生乳酸使人体肌肉酸胀B．零度以上低温贮存果蔬，可降低呼吸酶活性，减少有机物的分解C．马铃薯块茎腐烂的原因是无氧呼吸产生的酒精对细胞有毒害作用D．作物种子贮藏前需要干燥，主要是通过减少水分以抑制细胞有氧呼吸2、细胞内糖分解代谢过程如图，下列叙述正确的是（）A．动物细胞内能进行过程①②或过程①③B．酵母菌的过程②只在线粒体中进行C．过程①③释放的能量转移至ATP和酒精中D．乳酸菌细胞内过程④不需要[H]参与B课