【课件】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

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接橡皮球（或气泵）A10%NaOH酵母菌培养液澄清石灰水问题探讨P90通气让酵母菌进行有氧呼吸,有利于酵母菌进行旺盛的细胞分裂;密封便于酵母菌在无氧条件下分解有机物产生酒精。有氧条件下，酵母菌分解营养物质释放的能量多，为酵母菌细胞进行物质代谢和细胞分裂提供充足的动力。1、都是培养酵母菌，为什么有的需要通气，有的却需要密封？

2、为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？3、在密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精对自身有什么意义？

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。密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精的同时，能为自身的生命活动提供少量能量。酵母菌是一类单细胞真菌，在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。与人类的生活息息相关，不仅是酿酒，做面包、馒头等，都是利用酵母菌的呼吸作用。呼吸作用的实质是细胞内的有机物氧化分解，并释放能量，因此也叫细胞呼吸。细胞呼吸是否都需要氧气？酵母菌在有氧与无氧条件下有何异同？一、细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞呼吸的方式酵母菌什么条件下产生CO2？什么条件下产生酒精？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CO2。实验思路：设计实验作出假设提出问题有氧

CO2无氧

CO2

酒精产生产生+探究实践P90-911、酵母菌培养液的配置：酵母菌+葡萄糖溶液煮沸：灭菌、除去葡萄糖溶液中的氧气。为什么葡萄糖溶液需要煮沸后冷却再加入？思考讨论：冷却：避免高温杀死酵母菌。酵母菌实验步骤取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%的煮沸冷却后的葡萄糖溶液。

有氧条件

装置连接

无氧条件

装置连接（2）B瓶为什么要封口放置一段时间，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶？接气泵A10%NaOH酵母菌培养液澄清石灰水B酵母菌培养液澄清石灰水（1）NaOH的作用是什么？思考：吸收通入空气中的CO2，排除空气中CO2的干扰。让酵母菌耗尽瓶内O2，造成无氧环境，确保产物是无氧呼吸产生的。怎样控制有氧和无氧条件？2、检测CO2的产生CO2多少：通入澄清的石灰水：

澄清→浑浊溴麝香草酚蓝溶液：

蓝→绿→黄A10%NaOH酵母菌培养液澄清石灰水接橡皮球（或气泵）将B瓶先反应一段时间，然后再连接盛有澄清石灰水的锥形瓶B酵母菌培养液澄清石灰水澄清的石灰水浑浊程度溴麝香草酚蓝溶液变黄时间3、检测酒精的产生橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与酒精发生反应：橙色

→灰绿色提示：葡萄糖也能和酸性重铬酸钾反应，故检测时需要等培养液中葡萄糖耗尽再进行。①在A、B中各取2mL酵母菌培养液的滤液，分别注入1号、

2号干净的试管中②在1号、2号试管中各滴加0.5mL溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液③并轻轻振荡，观察试管中溶液的颜色变化。方法步骤：对比实验P92

酵母菌既能进行有氧呼吸，也能进行无氧呼吸。①有氧条件下，酵母菌细胞呼吸产生大量CO2

②无氧条件下，酵母菌细胞呼吸产生酒精和少量CO2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——对比试验，也叫相互对照实验。学习前，有氧和无氧两组实验结果均是未知的，都属于实验组。4、得出结论P92探究酵母菌细胞呼吸的方式的实验第一阶段：C6H12O6酶2C3H4O3

+4[H]+少量能量场所：第二阶段：场所：2C3H4O3+6H2O酶6CO2

+20[H]+少量能量第三阶段：场所：24[H]

+6O2酶12H2O

+大量能量细胞质基质线粒体基质线粒体内膜2、过程：1、场所：细胞质基质、线粒体（主要）二、有氧呼吸P92-93

NAD+

→

NADH氧化型辅酶INADH（还原型辅酶I）还原氢[H]：还原型辅酶I3、有氧呼吸总反应式P92C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量

酶同位素标记法有氧呼吸最常利用的物质是葡萄糖，也可利用脂肪等其他能源物质。思考：线粒体能直接分解葡萄糖吗？为什么？不能，①膜上无葡萄糖载体；②线粒体内无分解葡萄糖的酶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？（1）可以使有机物中的能量逐步地转移到ATP中；（2）能量缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定状态。34%32mol1.在细胞内，1mol葡萄糖彻底氧化分解，释放能量2870kJ。其中977.28kJ储存在ATP分子中。则转化效率为

，这些能量能使

ADP转化为ATP。

有氧呼吸的能量利用特点有氧呼吸释放的能量大部分以热能形式散失，少部分储存在ATP中。思考讨论P934、有氧呼吸的特点P93（同有机物在生物体外的燃烧相比）：①有氧呼吸过程温和

③有相当一部分能量储存在ATP中②有机物中的能量经过一系列的化学反应逐步释放5、有氧呼吸概念P93细胞在____的参与下，通过_______的催化作用，把_______等有机物____________，产生____和____，释放____,生成_________的过程。氧多种酶葡萄糖彻底氧化分解CO2H2O能量大量ATPC6H12O62C3H4O3酶4[H]能量少量ATP热能能量少量ATP热能6CO2酶6H2O20[H]12H2O6O2酶能量大量ATP热能线粒体基质细胞质基质②①③线粒体内膜二、有氧呼吸三、无氧呼吸P942、过程：第一阶段：C6H12O6酶2C3H4O3

+4[H]+少量能量场所：第二阶段：场所：2C3H4O3

+4[H]酶2C2H5OH+2CO22C3H4O3

+4[H]酶2C3H6O3细胞质基质细胞质基质1、场所：细胞质基质

多数植物、酵母菌、苹果果实高等动物、乳酸菌、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等3、无氧呼吸总反应式P94C6H12O6

2C2H5OH

+2CO2

+少量能量

酶C6H12O6

2C3H6O3

+少量能量

酶高等动物、乳酸菌、马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等无氧呼吸的产物不同的直接原因在于催化反应的酶不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同。多数植物、酵母菌、苹果果实酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫发酵，产酒精的叫酒精发酵，产生乳酸的叫乳酸发酵。4、无氧呼吸能量去向P94乳酸酒精1mol葡萄糖196.65（kJ）61.08kJATP热能乳酸或酒精未释放的能量存留在

或

中释放特别注意：无氧呼吸仅第一阶段释放少量能量，生成少量ATP。5、无氧呼吸概念在没有

参与的情况下，

等有机物经过

分解，释放

能量的过程。氧气葡萄糖不完全少量人体肌细胞无氧呼吸产生的的乳酸，能在肝脏中再次转化为葡糖糖。P94细胞质基质细胞无氧呼吸过程示意图细胞膜细胞外细胞内C6H12O6酶32C2H5OH(酒精)和2CO22丙酮酸酶14[H]少能①2C3H6O3(乳酸)酶2②少量ATP热能细胞呼吸P94

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细胞呼吸除了能为生物体提供能量，还是生物体代谢的枢纽。细胞呼吸产生的中间产物丙酮酸，是蛋白质、糖类和脂质转化的媒介，蛋白质、糖类和脂质的代谢，都可以通过细胞呼吸过程联系起来。2）意义：丙酮酸葡萄糖氨基酸甘油ATP是葡萄糖氧化分解的产物。×细胞呼吸是放能反应，释放的能量可以合成ATP。呼吸方式有氧呼吸无氧呼吸不同点场所条件产物能量ATP产生阶段相同点联系实质细胞质基质、线粒体细胞质基质需要O2、多种酶不需要O2、多种酶葡萄糖彻底分解为CO2和H2O葡萄糖不彻底分解，形成乳酸或酒精和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有氧呼吸的三个阶段均产生ATP仅在第一阶段产生ATP有氧呼吸与无氧呼吸的比较分解有机物，释放能量第一阶段反应场所和过程完全相同(1)图中A是

，其产生的部位是

。(2)反应①②③④中，必须在有氧条件下进行的是

，可在人体细胞中进行的是

。(3)苹果贮藏久了，会有酒味产生，其原因是发生了图中

过程；而马铃薯块茎贮藏久了却没有酒味产生，其原因是马铃薯块茎在无氧条件下进行了图中

过程。(序号)丙酮酸和还原氢细胞质基质②①②④①③①④四、细胞呼吸原理的应用P95

用透气的消毒纱布或“创可贴”等敷料包扎伤口，既敷了药物，又为伤口创造了疏松透气的环境、避免厌氧菌的繁殖，有利于伤口的痊愈。酵母菌是兼性厌氧菌。在控制通气等条件下，酵母菌有氧呼吸并大量繁殖；无氧条件下则酒精发酵。土壤板结后及时松土透气，可使根细胞充分的有氧呼吸，有利于根系生长和吸收无机盐。有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖，促使其分解土壤中的有机物。破伤风芽孢杆菌只进行无氧呼吸，很适合在较深的伤口里生存并大量繁殖。所以，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、粮食的仓库，往往要通过降低温度、降低氧气含量等措施，来减弱水果、粮食的呼吸作用，以延长保质期。提倡有氧运动：原因之一避免肌细胞因O2不足无氧呼吸产生大量乳酸，积累过多乳酸使肌肉酸痛。变化特点细胞呼吸的方式有水生成有酒精或乳酸生成酒精量＝CO2量酒精量＜CO2量不消耗O2，释放CO2五、细胞呼吸类型的判断一定存在有氧呼吸一定存在无氧呼吸只进行无氧呼吸两种呼吸方式同时进行只进行无氧呼吸O2吸收量＝CO2释放量O2吸收量＜CO2释放量O2吸收量>CO2释放量五、细胞呼吸类型的判断只进行有氧呼吸（或同时无氧呼吸生成乳酸）两种呼吸方式同时进行

可能存在脂质类氧化分解①有氧呼吸：C6H12O6∶O2∶CO2＝②无氧呼吸：C6H12O6∶CO2∶C2H5OH＝

或C6H12O6∶C3H6O3＝1∶6∶61∶2∶21∶2CO2释放量∶O2吸收量＝4∶3

CO2释放量∶O2吸收量＞4∶3

CO2释放量∶O2吸收量＜4∶3

有氧呼吸＝无氧呼吸有氧呼吸＜无氧呼吸有氧呼吸＞无氧呼吸消耗等量葡萄糖时，有氧呼吸与无氧呼吸产生的CO2的比例为：产生等量CO2，用于有氧呼吸和无氧呼吸的葡萄糖比例为：3：11：3液滴移动法探究细胞呼吸的方式(1)探究装置(2)结果结论实验结果结论装置1液滴装置2液滴不动不动不动右移左移右移左移不动左移左移只进行产生乳酸的无氧呼吸或种子已经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呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸种子进行有氧呼吸时，底物中除糖类外还含有脂质误差校正：

若要消除物理因素引起的气体体积变化，除减少无关变量的干扰外，还应设置对照装置3。液滴移动法探究细胞呼吸的方式煮熟的种子装置3装置3与装置2相比，不同点是用“煮熟的种子”代替“发芽种子”，其余均相同。内因——遗传因素是否有线粒体酶的种类、数量、活性器官种类生长时期等影响细胞呼吸的因素外因——环境因素O2浓度温度CO2浓度水……六、影响细胞呼吸的外部因素1.O2浓度

(1)影响原理：(2)曲线分析：①O2浓度低时，无氧呼吸占优势。②随O2浓度增大，无氧呼吸逐渐被抑制，有氧呼吸不断加强。③当O2浓度达到一定值后，随O2浓度增大，有氧呼吸不再加强(受呼吸酶数量等因素的影响)。O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。Q点：P点：QP段(不包含Q、P点)：R点：(2)O2浓度为C时，若AB=BC，有氧呼吸速率=无氧呼吸速率，则此时有氧呼吸消耗的葡萄糖量为无氧呼吸消耗葡萄糖量的

。不耗O2，产生CO2⇒只进行无氧呼吸；耗O2量＝产生CO2量⇒只进行有氧呼吸；产生CO2量＞耗O2量⇒同时进行有氧呼吸和无氧呼吸；产生CO2最少⇒细胞呼吸最弱点。在保存蔬菜、水果时,应选择R点对应的O2浓度,因为此时总CO2释放量最少,有机物的损耗最少。1/31.O2浓度

(1)图中几个点表示的生物学意义

柱形图分析：a点：b点：c点：

只有CO2释放量，无O2吸收量，说明只进行产生酒精的无氧呼吸O2吸收量3，CO2释放量8，有氧和无氧同时进行，有氧呼吸消耗葡萄糖0.5，无氧呼吸消耗葡萄糖2.5O2吸收量等于CO2释放量，说明只进行有氧呼吸O2吸收量4，CO2释放量6，有氧和无氧同时进行，有氧呼吸消耗葡萄糖2/3，无氧呼吸消耗葡萄糖1d点：1.甲、乙两图都表示某植物的非绿色器官CO2释放量和O2吸收量的变化。相关叙述不正确的是（）A.甲图中氧浓度为a时的情况对应于乙图中的A点B.甲图中氧浓度为b时的情况对应于乙图中的CD段C.甲图的a、b、c、d中c对应的氧浓度最适合贮藏植物器官D.甲图中氧浓度为d时没有酒精产生B甲图中氧浓度为b时，CO2的释放量远远大于氧气的吸收量，说明细胞既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，且无氧呼吸强度大，应对应乙图中的AC段

2.温度

(1)影响原理：温度通过影响酶的活性，影响细胞呼吸速率。(2)曲线分析：(3)实际应用：最适温度时，细胞呼吸最强；超过最适温度，呼吸酶活性降低，甚至变性失活，细胞呼吸受抑制；低于最适温度酶活性下降，细胞呼吸受抑制。①水果、蔬菜等放入冰箱中(应选取零上低温)，可延长保鲜时间。②大棚增大昼夜温差：夜间适当降低温度，可降低细胞呼吸，减少有机物的消耗，提高蔬菜的产量。3.CO2浓度

(1)影响原理：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行。(2)曲线分析：(3)实际应用：在蔬菜和水果保鲜中，增加CO2浓度(或充入N2)可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。如地窖中CO2浓度高，有利于蔬菜水果的储存。4.水(1)影响原理：水既是有氧呼吸反应物，又是反应的介质。在一定范围内自由水含量越多，代谢越旺盛，呼吸作用越强。

(2)实际应用：①抑制细胞呼吸——晒干的种子含水量降低，细胞呼吸减慢，更有利于储存。

②促进细胞呼吸——浸泡种子，含水量增加，有利于种子的萌发。种子储存：低氧+零上低温+干燥蔬菜、水果储存：低氧+零上低温+适宜湿度二、拓展应用P961、松土透气可以使根细胞进行充分的有氧呼吸，从而有利于根系的生长和对无机盐的吸收，促进作物生长，吸收更多的CO2，缓解全球气球变暖现象；增强根系的水土保持能力；避免根细胞由于无氧呼吸产生酒精对根系造成的伤害。此外，松土透气还有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖，促使这些微生物对土壤有机物的分解，为植物生长提供更多的CO2，也有可能导致局部大气CO2浓度上升。松土不当，可能伤害植物根系；要根据不同植物、植物不同的生长阶段等，采取不同的松土方法。2.有氧呼吸第一阶段与无氧呼吸第一阶段完全相同，都不需要氧气，都与线粒体无关。联想到地球的早期以及原核细胞的结构，可以大胆作出这样的推测，在生物进化史上先出现无氧呼吸，而后才出现有氧呼吸。继而推测，地球早期的单细胞生物只进行无氧呼吸。体内骨骼肌细胞保留进行无氧呼吸的能力，可以理解为漫长的生物进化史在人类身上留下的印记，同时也可以理解为人体在进行长跑等剧烈运动时，在供氧不足的情况下，骨骼肌细胞保留一定的无氧呼吸来供能，有一定的适应意义。

种子萌发相关物质和生理过程的变化1.萌发的条件(1)外部因素——适宜的温度、水分和充足的氧气等。(2)内部因素——具有活性的胚。2.物质变化(1)水分的变化——种子吸水使