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

高中生物必修一第五章细胞的能量供应和利用第3节细胞呼吸的原理和应用复习提问1.生物体生命活动的主要能源物质是什么？2.生物体生命活动所需的直接能源物质是什么？糖类ATP那么，糖类中储存的能量如何转化为生命活动所需要的直接能量ATP的呢？ATP的主要来源——细胞呼吸概念：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。实质：生物氧化（氧化分解有机物并释放出能量。）特征：（1）温和条件下逐步进行；（2）需酶的作用；（3）能量分段释放。一、细胞呼吸“呼吸”和“呼吸作用”有什么区别？“呼吸”是指生物体或细胞吸入氧气和呼出二氧化碳的过程，而“呼吸作用”是指细胞内有机物氧化分解释放能量的过程。思考

“呼吸”是“呼吸作用”的前提和基础，没有呼吸过程吸入的氧气，就不能进行（有氧）呼吸作用；而“呼吸作用”是“呼吸”的继续。“呼吸”和“呼吸作用”有什么联系？思考

物质燃烧也是物质的氧化分解，燃烧和细胞呼吸有何异同呢？想一想比较项目呼吸作用有机燃料的燃烧相同点实质都是氧化分解有机物释放能量的过程不同点条件释放能量特点发光发热现象酶的催化点燃逐步释放快速连续释放没有剧烈发热发光现象有剧烈的发热发光现象释放的能量相同吗？细胞呼吸的方式：

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？实验：探究酵母菌细胞呼吸方式酵母菌：一种单细胞的真菌（真核生物），在有氧和无氧条件下都能生存，属于异养兼性厌氧菌。人们通常用酵母和面，放置一段时间后就会成为发面，发面可以用来做包子馒头等。为了促进发面，有时还会向其中加入一点蔗糖。发面时，早期并没有酒味，而后期会有酒味。

我们喝的啤酒、白酒、米酒、医院里的酒精、化妆品中的甘油，都是用酵母菌生产的。实验：探究酵母菌细胞呼吸方式1、实验原理1）酵母菌

酵母菌属于单细胞真菌，是兼性厌氧型生物。通常以出芽生殖的方式繁殖。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。2）细胞呼吸产物的检测使澄清石灰水变浑浊使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄（2）酒精的检测在酸性条件下，橙色的重铬酸钾溶液与酒精发生反应，变成灰绿色（1）CO2的检测组装实验装置1.1连通橡皮球(或气泵)，让空气间歇性地依次通过3个锥形瓶(约50min)。再将实验装置放到25-35℃的环境中培养8-10h。B瓶应封口放置一段时间，等瓶内O2消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶。无氧呼吸装置图有氧呼吸装置图接橡皮泵质量分数为10%的NaOH溶液酵母菌培养液澄清的石灰水酵母菌培养液澄清的石灰水无氧呼吸装置图AB

完成教材P91图旁思考题2、实验步骤注：质量分数为5%的葡萄糖溶液需要煮沸杀菌，然后冷却到常温，才可加入酵母菌。

①第一组装置中的第一个锥形瓶中盛放的试剂是NaOH溶液,其目的是？②第二组装置中B瓶放置一段时间后,才能与装有澄清石灰水的锥形瓶连接,其目的是？使进入A中的空气先经NaOH处理后,排除空气中CO2对实验结果的干扰。让酵母菌将B瓶中的氧气消耗掉,确保产物CO2均来自无氧呼吸。分析实验设计1.3自变量：氧气的有无。因变量：细胞呼吸的产物------产生CO2的多少以及酒精的有无。无关变量：影响实验结果的其他因素。（如酵母菌的菌种，培养液的浓度和体积，温度、PH等培养条件等）无氧呼吸装置图有氧呼吸装置图接橡皮泵质量分数为10%的NaOH溶液酵母菌培养液澄清的石灰水酵母菌培养液澄清的石灰水无氧呼吸装置图AB分析实验设计对比试验：指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。在本实验中，设置了有氧和无氧两种条件来探究酵母菌在不同氧气条件下细胞呼吸的方式，这两个实验组的结果都是事先未知的，通过对比可以看出：氧气条件对细胞呼吸的影响。对比实验也是科学探究中常用的方法之一。无氧呼吸装置图有氧呼吸装置图接橡皮泵质量分数为10%的NaOH溶液酵母菌培养液澄清的石灰水酵母菌培养液澄清的石灰水无氧呼吸装置图AB产物及鉴定1.4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，可以检测酵母菌培养液中CO2的产生情况。各取2mL酵母菌培养液的滤液，分别注入2支干净的试管中。向试管中分别加入适量酸性重铬酸钾并轻轻振荡，观察试管中溶液的颜色是否由橙色变为灰绿色。无氧呼吸装置图有氧呼吸装置图接橡皮泵质量分数为10%的NaOH溶液酵母菌培养液澄清的石灰水酵母菌培养液澄清的石灰水无氧呼吸装置图AB思考：怎样鉴定有无酒精产生？怎样鉴定有无二氧化碳产生？

如何比较产生二氧化碳产生的多少？CO2的检测：1.通入澄清的石灰水：澄清→浑浊2.溴麝香草酚蓝水溶液：蓝→绿→黄CO2多少：石灰水变浑浊的程度或产生浑浊的快慢或由蓝→绿→黄所需时间长短酒精的检测：橙色的重铬酸钾溶液在酸性下与酒精发生反应：橙色→灰绿色3、产物检测与实验现象条件澄清石灰水的变化/出现变化的时间重铬酸钾-浓硫酸溶液甲组（有氧）变浑浊/快无变化乙组（无氧）变浑浊/慢出现灰绿色实验总结酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸无氧呼吸有氧呼吸有氧呼吸（消耗O2产生CO2

）C6H12O6+6H2O+6O2→6CO2+12H2O+能量无氧呼吸(不消耗O2产生CO2)C6H12O6→2C2H5OH+2CO2+能量酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸，均能产生二氧化碳。在有氧的条件下，酵母菌产生的二氧化碳多于在无氧的条件下产生的二氧化碳。随堂练习【巩固1】下图为探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置图，请据图分析回答下列问题。(1)A瓶加入的试剂是________，其目的是______________。NaOH溶液排除空气中CO2(2)C瓶和E瓶加入的试剂是________，其作用是________。澄清石灰水(或溴麝香草酚蓝水溶液)检测CO2的产生D瓶封口放置一段时间后，酵母菌会将瓶中的氧气消耗完。再连通E瓶，就可以确保通入澄清石灰水(或溴麝香草酚蓝水溶液)的CO2是酵母菌的无氧呼吸所产生的(3)D瓶应封口放置一段时间后，再连通E瓶，其原因是_____________

__

。(4)图中装置有无错误之处，如果有请在图中加以改正。2.如图为“探究酵母菌的呼吸方式”的实验装置,有关叙述正确的是（

）A.该实验需设置有氧和无氧两种条件的对比实验,其中乙组作为对照组B.反应完毕若向B瓶和E瓶中加入酸性重铬酸钾溶液,则E瓶内的溶液会变黄C.可根据溴麝香草酚蓝溶液变黄的时间长短,来定量检测CO2的产生速率D.C瓶和F瓶中溶液都变混浊,澄清石灰水的作用不同2.选C解析:该实验需设置有氧和无氧两种条件的对比实验,甲、乙组互为对照组;反应完毕若向B瓶和E瓶中加入酸性重铬酸钾溶液,由于只有无氧呼吸才会产生酒精,所以E瓶内的溶液会变灰绿色;C瓶和F瓶中澄清石灰水的作用都是用来检测CO2。1）、怎样鉴定酵母菌无氧呼吸有无酒精产生？2）、这一原理怎样检测汽车司机是否喝了酒？

橙色的重铬酸钾(K2Cr2O7)溶液，在酸性条件下与酒精发生化学反应，变成灰绿色。

具体做法：让司机呼出的气体直接接触到用硫酸处理过的重铬酸钾，如果呼出的气体中含有酒精，重铬酸钾会变成灰绿色的硫酸铬。联系生活二、细胞呼吸的过程有氧呼吸无氧呼吸细胞呼吸Ⅰ：有氧呼吸

有氧呼吸是细胞呼吸的主要类型，是活细胞在氧气的参与下，把某些有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，同时释放大量能量的过程。

外膜内膜嵴基质1、概念：2、场所：细胞质基质、线粒体3、过程：人为将有氧呼吸划分为三个阶段（以葡萄糖为底物）C6H12O62丙酮酸酶4[H]能ATP热能线粒体细胞质基质①第一阶段：葡萄糖的初步分解C6H12O6酶+4[H]+能量场所：细胞质基质2C3H４O３（少量）C6H12O62丙酮酸酶6CO24[H]能ATP热能能ATP热能酶6H2O20[H]线粒体细胞质基质②①丙酮酸彻底分解酶6CO2+20[H]+能量场所：线粒体基质第二阶段：2C3H４O３+6H2O（少量）C6H12O62丙酮酸酶6CO24[H]能ATP热能能ATP热能酶6H2O20[H]12H2O6O2酶能ATP热能线粒体细胞质基质②①③[H]的氧化酶12H2O+能量场所：线粒体内膜第三阶段：24[H]+6O2

（大量）C6H12O6酶+4[H]

+能量2C3H４O３酶6CO2+20[H]+能量2C3H４O３+6H2O有氧呼吸总反应式:C6H12O6＋6H２O＋6O２→6CO2＋12H２O＋能量酶酶12H2O+能量24[H]+6O2总反应式:[H]：还原型辅酶Ⅰ（NADH）3、过程：有氧细胞呼吸的过程示意图有氧呼吸

场所

反应物

产物

释能第一阶段第二阶段第三阶段有氧呼吸三个阶段的比较细胞质基质主要是葡萄糖丙酮酸[H]少量丙酮酸、H2OCO2、[H]少量[H]、O2H2O大量线粒体基质线粒体内膜对比例1.下图是有氧呼吸的过程图解，请依图回答：C6H12O123O2酶酶456酶[H][H]

(1)写出长方框内1、2、3所依次代表的物质：

、

_____、

。(2)依次填出椭圆框内4、5、6所代表的能量的多少

、

____、

。(3)有氧呼吸的主要场所是

______，进入该场所的呼吸底物是_____

。(4)用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子，18O转移的途径是_______________葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳H2O丙酮酸CO2少少大量线粒体丙酮酸6P93思考·讨论1.在细胞内，1mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放2870kJ的能量，可使977.28kJ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？转化效率大约是：977.28/2870=34%转化为ATP的ADP为：977.28/30.54=32mol2.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。P93思考.讨论Ⅱ：无氧呼吸

无氧呼吸是指活细胞无需氧气参与，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物不彻底氧化分解成为乙醇和二氧化碳或乳酸等物质，同时释放较少能量的过程。1、概念：2、场所：细胞质基质葡萄糖丙酮酸无O2酒精+CO2+少量能量

酶乳酸+少量能量酶酶3、过程：无氧呼吸总反应式C6H12O6酶2C3H6O3(乳酸)+少量能量C6H12O62C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量酶例：高等动物、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）例：大多数植物、酵母菌发酵微生物的无氧呼吸（酒精发酵、乳酸发酵）注：微生物的无氧呼吸叫做发酵。但工业上的发酵并非完全无氧，比如醋酸发酵。葡萄糖丙酮酸12H2O+6CO2+能量（大量）高等植物、酵母菌：2C2H5OH+2CO2+少量能量（酒精）高等动物和人体、马铃薯块茎、乳酸菌：

2C3H6O3+少量能量（乳酸）酶酶有氧呼吸：无氧呼吸酶细胞质基质线粒体发酵细胞呼吸1葡萄糖酶2丙酮酸6CO2+12H2O+能量（大量）2乳酸（C3H6O3）+能量(少量)2酒精（C2H5OH）+2CO2+能量(少量)细胞呼吸可表示为：有氧酶无氧酶有氧呼吸与无氧呼吸的比较有氧呼吸无氧呼吸不同点相同点场所条件产物能量变化联系实质细胞质基质、线粒体细胞质基质

需氧、多种酶

不需氧、需多种酶CO2、H2O

酒精和CO2或乳酸释放大量能量（彻底被分解）释放少量能量（未释放能量储存在酒精或乳酸中）从葡萄糖分解为丙酮酸阶段相同（第一阶段相同）

分解有机物，释放能量，合成ATP意义

为生物体的各项生命活动提供能量细胞呼吸过程中能量的变化1mol的葡萄糖2870kJ的能量有977.28kJ的能量储存在ATP中彻底氧化分解约60%的能量都以热能的形式散失用于各项生命活动维持体温有氧呼吸——

能量变化（两条去路）无氧呼吸——

能量变化（三条去路）释放：196.65KJ

转移：61.08KJ

(2molATP)易错点1、不同生物无氧呼吸的产物不同，其真接原因是催化反应的酶不同，根本原因是控制酶合成的基因不同。2、无氧呼吸只释放少量能量,其余能量储存在分解不彻底的氧化产物酒精或者乳酸中。3、好氧型原核细胞无线粒体，进行有氧呼吸的场所是细胞膜和细胞质，如醋酸杆菌等。4、无线粒体的真核细胞(生物)只能进行无氧呼吸，如哺乳动物成熟的红细胞等。5.细胞呼吸的底物主要是葡萄糖（不是唯一）细胞呼吸的意义为什么说细胞呼吸在生命活动的能量供应中有重要作用？生物体内的糖类，脂质，蛋白质等有机物都富含能量，但这些能量不能直接供各种生命活动利用，需要通过呼吸作用分解有机物，释放能量，转化到能量通货“ATP”中，由ATP直接推动各种生命活动的进行，如细胞分裂，矿质元素的吸收，有机物之间的转化等。细胞呼吸的意义为什么说呼吸作用过程是各种有机物相互转化的枢纽？呼吸作用的过程中会产生各种各样的中间产物，这些中间产物是合成另外一些新物质的原料。呼吸作用能把生物体内的糖代谢，脂质代谢，蛋白质代谢等连成一个整体，成为体内各种有机物相互转化的枢纽。蛋白质、糖类和脂质代谢，都可以通过细胞呼吸过程联系起来。细胞呼吸的意义为生命活动提供能量为合成生物体的其他化合物提供中间产物课堂小结呼吸作用的概念呼吸作用类型有氧呼吸无氧呼吸呼吸作用葡萄糖的初步分解丙酮酸彻底分解[H]的氧化丙酮酸不彻底分解乳酸发酵酒精发酵葡萄糖的初步分解练一练1、

有氧呼