2024届高三生物一轮复习课件细胞呼吸的原理和应用(共41张PPT)

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第3节细胞呼吸的原理和应用

一、细胞呼吸（呼吸作用）

一、细胞呼吸（呼吸作用）

一、细胞呼吸（呼吸作用）

一、细胞呼吸（呼吸作用）

一一、细胞呼吸（呼吸作用）

分解有机物，释放能量。

2.实质：

3.原料：

最常利用葡萄糖(C6H12O6)

1.概念：有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成CO2或其他产物，释放出能量并生成ATP的过程。

问题驱导：既然细胞呼吸是氧化分解过程，那么生物在有氧和无氧条件下是否都能进行细胞呼吸呢？

实验课题探究酵母菌细胞呼吸的方式

1.实验材料：酵母菌（单细胞真菌）。其呼吸是什么方式？

自主复习:

1）为什么要采用酵母菌为实验材料能否用蒸馏水代替葡萄糖溶液

2）本实验的自变量是什么如何进行控制

3）本实验的因变量是什么如何进行检测如何比较多少

4）本实验甲、乙装置分别探究的何种呼吸？A中的NaOH溶液的作用是什么？

5）B瓶装好后，为什么要过一段时间再连接装有澄清石灰水的锥形瓶？

实验课题探究酵母菌细胞呼吸的方式

一、实验原理

1、酵母菌是单细胞真菌属于兼性厌氧菌。进行有氧呼吸

产生水和CO2，无氧呼吸产生酒精和CO2。

2、CO2的检测方法

（1）CO2使澄清石灰水变浑浊

（2）CO2使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄

3、酒精的检测

橙色的重酪酸钾溶液在酸性下与酒精发生反应，变成灰绿色。

二、实验假设

酵母菌在有氧情况下进行有氧呼吸，产生CO2，在无氧情

况下进行无氧呼吸，产生CO2和酒精。

三、实验用具（略）

本实验甲、乙装置分别探究的何种呼吸？A中的NaOH溶液的作用是？

NaOH溶液可用来去除通入空气中的CO2,排除空气中的CO2对

实验的干扰。

甲

乙

三、实验用具（略）

四、实验结果预测

1、酵母菌在有氧和无氧情况下均产生了CO2，能使澄清石灰

水变浑浊。

2、酵母菌在有氧情况下，没有酒精生成，不能使重铬酸钾溶

液发生显色反应；在无氧情况下，生成了酒精，使重铬酸钾溶

液发生灰绿色显色反应。

3、酵母菌的有氧呼吸比无氧呼吸释放的CO2要多

想一想：本实验的实验组和对照组分别为那个？

对比实验：指设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素与实验对象的关系的实验。

对比实验不设对照组，均为实验组(或互为实验组和对照组)，是对照实验的一种特殊形式，即相当于“相互对照”。

五、实验步骤

1、配制酵母菌培养液（等量原则）置于A、B锥形瓶

2、组装有氧呼吸和无氧呼吸装置图，放置在25-35℃、

环境下培养8-9小时。

3、检测CO2的产生

4、检测酒精的产生

（1）取2支试管编号

（2）各取A、B锥形瓶酵母菌培养液的滤液2毫升注入试管

（3）分别滴加0.5毫升重酪酸钾--浓硫酸溶液，轻轻震荡、

混匀.Ａ试管密封，Ｂ试管不密封．

六、观测、记录

条件澄清石灰水/出现的时间重铬酸钾--浓硫酸溶液

有氧

无氧

变混浊／快

无变化

变混浊／慢

出现灰绿色

七、实验结果

酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸。在有氧条件下，通过细胞呼吸产生大量的CO2，在无氧条件下通过细胞呼吸产生酒精和少量的CO2。

八、小组交流

1、A瓶内NaOH的作用是吸收CO2，那么B瓶内石

灰水的作用是；D瓶内

石灰水的作用是。

2、C装置用不透光的玻璃罩罩住植物的目的

是：

例、下图是测定植物呼吸的装置，请据图回答：

检测CO2是否被完全吸收

验证是否有CO2生成

使植物不进行光合作用，只进行有氧呼吸释放CO2

3、如果将C装置的植物换成萌发的种子，C装置可否换成透光的玻璃罩？理由是：

4、如果将C装置的植物换成乳酸菌营养液，则D

中是否出现混浊现象？为什么？

有氧呼吸

指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成许多ATP的过程。

自主复习提纲：

①有氧呼吸各个阶段的反应物和生成物、场所等分别是什么？

②有氧呼吸的生成物CO2和H2O分别产生于有氧呼吸的第几阶段？

③有氧呼吸的生成物CO2中的C和O分别来自哪里？有氧呼吸的生成物H2O中的O从何而来？

④有氧呼吸过程中哪几个阶段有[H]产生？最多的是哪一个阶段？其去向？

⑤有氧呼吸过程中哪几个阶段有ATP产生？最多的是哪一个阶段？

⑥有氧呼吸过程中物质变化和能量变化的特点是什么？

⑦C6H12O6能否进入线粒体参与有氧呼吸？

有氧呼吸过程

线粒体

细胞质基质

C6H12O6

酶

少量能量

(ATP)

4[H]

2丙酮酸

(C3H4O3)

第一阶段

细胞质基质

酶

6H2O

6CO2

少量能量

20[H]

(ATP)

6O2

6O2

大量能量

(ATP)

酶

12H2O

第二阶段:

线粒体基质

第三阶段:

线粒体内膜

总反应式：

酶

6CO2

+12H2O

+能量

C6H12O6+6H2O+6O2

同有机物在生物体外的燃烧相比，有氧呼吸具有以下不同的特点：

1、温和的条件下

2、一系列的化学反应逐步释放

3、有相当一部分能量储存在ATP中

1mol葡萄糖彻底氧化分解释放能量2870kJ，1161kJ储存在ATP中，其余都以热量散失．

无氧呼吸

无氧呼吸：一般是指细胞在缺氧的条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解为不彻底氧化的产物，同时释放出少量能量的过程。

自主复习提纲：

1.无氧呼吸可以分为几个阶段？各个阶段的

反应怎样？

2.无氧呼吸的化学反应有几种？

3.无氧呼吸不需要O2的参与，该过程最终有[H]的积累吗？

4.根据已学知识分析，除了骨骼肌细胞能进行无氧呼吸，人体还有什么细胞也能进行无氧呼吸？

5.人体某些细胞可以进行无氧呼吸，但为什么人体不能在无氧条件下生存？

6.请列表比较有氧呼吸与无氧呼吸的异同点。

(提示：从场所、条件、有机物分解程度、能量释放情况等方面比较)

无氧呼吸过程

细胞质基质

C6H12O6

酶

少量能量

(ATP)

4[H]

2丙酮酸

(2C3H4O3)

第一阶段

细胞质基质

酶

酶

(C2H5OH)

酒精

+CO2+少量能量

(C3H6O3)

乳酸

第二阶段

细胞质基质

无氧呼吸总反应式

C6H12O6

酶

2C3H6O3(乳酸)

+少量能量

C6H12O6

2C2H5OH(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

同样是分解葡萄糖，为何无氧呼吸只能释放少量能量？

发酵

酵母菌、乳酸菌微生物的无氧呼吸

（酒精发酵、乳酸发酵）

无氧呼吸中葡萄糖分子中的大部分能量存留在酒精或乳酸中

无氧呼吸的意义

高等植物在水淹的情况下，可以进行短暂的无氧呼吸，将葡萄糖分解为乙醇和二氧化碳，释放出能量以适应缺氧环境条件。

人在剧烈运动时，需要在相对较短的时间内消耗大量的能量，肌肉细胞则以无氧呼吸的方式供给能量，满足人体的需要。

关于马铃薯细胞呼吸中还原剂［H］的来源和用途的叙述组合中，最准确的是（）

①只来源于葡萄糖②只来源于丙酮酸

③来源于葡萄糖、丙酮酸和水

④用于生成水⑤用于生成酒精⑥用于生成乳酸

A.无氧呼吸：①④

B.无氧呼吸：②⑥

C.有氧呼吸：①⑤

D.有氧呼吸：③④

答案：D

三、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

需分子氧、酶

不需分子氧、需酶

CO2、H2O

酒精和CO2或乳酸

释放大量能量，1mol

葡萄糖合成38ATP

释放少量能量，1mol

葡萄糖合成2ATP

从葡萄糖分解为丙酮酸阶段相同，以后阶段不同

分解有机物，释放能量，合成ATP

1．根据O2和CO2的变化量判断细胞呼吸的类型:

(无氧呼吸只考虑产生酒精和CO2的情况)

(1)不消耗O2，释放CO2(酒精量=CO2量),只进行无氧呼吸。

(2)CO2释放量=O2吸收量，只进行有氧呼吸。

(3)CO2释放量>O2吸收量，既进行无氧呼吸，又进行有氧呼吸。

若装置1液滴左移，装置2不动，说明种子只进行有氧呼吸。

若装置1液滴不动，装置2右移，说明种子只进行无氧呼吸。

若装置1液滴左移，装置2右移，说明种子既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸。

问题讨论：

（1）如果实验材料是绿色植物，整个装置应如何处理，

为什么？

遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。

（2）如果实验材料是种子，这个装置应如何处理？

应对所测种子进行消毒处理，目的是为防止微生物呼吸

对实验结果的干扰

（3）为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，

应设置什么实验

应设置对照实验，将所测的生物材料灭活(如将种子煮熟)，

其他条件均不变。

在下图3个密闭装置中，分别放入质量相等的三份种子：消毒且刚萌发的小麦种子、刚萌发的小麦种子及刚萌发的花生种子。把三套装置放在隔热且适宜条件下培养，下列有关叙述中不正确的是()

A．当A和B玻璃管中的水珠开始移动时，分别记录其移动速率VA和VB，则VA＜VB

B．如果A和C中都消耗了等质量的有机物，记录温度计读数为TA和TC，则TA＞TC

C．如果B和C中都消耗了等质量的有机物，记录水珠移动距离LB和LC，则LB＜LC

D．如果B和C中都消耗了等质量的有机物，记录温度计读数为TB和TC，则TC＞TB

【答案】B

利用下图所示的装置可进行多种生物学实验，烧杯中可供选择的溶液有：蒸馏水、CO2缓冲液、20％NaOH三种，请分析回答：

（1）测定青菜的呼吸作用速率时，需要将装置放

在的环境中，烧杯中的溶液选择。在单位时间内，着色液滴向（左、右）移动M厘米。

（2）如果将青菜和培养液换成一定量萌发的种子，用甲、乙两套装置可以测定种子的呼吸商（释放CO2的量与O2吸收量的比值）。甲装置烧杯内加入50mL的蒸馏水，单位时间内着色液滴向左移动X厘米，乙装置烧

杯内加入50mL的20%

NaOH溶液，单位时

间内着色液滴移动Y

厘米，种子萌发的

呼吸商可表示。

（1）黑暗（无光）20％NaOH左

（2）(Y-X）/Y

四.影响呼吸作用的因素

1.温度:

(1)原理:温度能影响呼吸作用,主要是影响呼吸酶

的活性.

(2)相关曲线:

呼

吸

强度

温度

(3)应用:根据温度对呼吸作用的影响原理,在生产

实践贮藏蔬菜和水果时应适当降低温度,以减少

呼吸消耗.

2.氧气

(1)原理:氧气是细胞呼吸的重要因子,氧气不足直接影响呼吸速度,也影响呼吸的性质.

(2)相关曲线

ATP生成量

O2浓度

(3)应用:

a.绿色植物在完全缺氧条件下进行无氧呼吸,大多数陆生植物根尖细胞无氧呼吸产物是酒精和CO2,酒精对细胞有伤害作用,且无氧呼吸产生能量少,不能满足生命活动需要.故农业生产上要中耕松土.

b.贮藏蔬菜、水果时适当降低氧气浓度,使呼吸作用(有氧呼吸、无氧呼吸)降到最低点.

(1)贮存干种子：三低，即低温、低氧(避免无氧呼吸产生酒精)、低水。

(2)水果、蔬菜、花的保鲜：低温、低氧、高CO2/N2。

(3)酿酒先通气后密封。

(4)选用透气的消毒纱布包扎伤口，为伤口创造透气的环境，避免厌氧病原菌的繁殖，有利于伤口的愈合。

(5)促进呼吸——让种子吸足水促进其萌发；抑制呼吸——种子晒干后储存。

酵母菌细胞呼吸类型的判断：

1、若只产生CO2，不消耗O2，则只进行无氧呼吸（图中A点）。

2、若产生CO2的物质的量比吸收O2的物质的量多，则两种呼吸同时存在（图中AC段）。

3、若产生CO2的物质的量与吸收O2的物质的量相等，则只进行有氧呼吸（图中C点以后）。

4、B点表示无氧呼吸与有氧呼吸速率相等（用CO2释放量表示），此时CO2的总释放量最低。D点表示O2浓度超过一定值（10%）以上时，无氧呼吸消失，细胞只进行有氧呼吸。

例题.如图所示的曲线，表示的是一个贮藏白菜的地窖，随着氧气的消耗，二氧化碳浓度变化的情况。请回答：

(1)A—B段O2的消耗量很大，CO2浓度上升也很快，白菜在进行___________呼吸。

(2)C—D段O2浓度接近于0，而CO2浓度仍在上升，白菜在进行___________呼吸。

(3)B—C段O2浓度已很低，

CO2浓度几乎不上升，

原因是______________。

。

(4)为了有益较长时间地贮

藏大白菜，应把地窖里的O2

浓度控制在__________段

范围内。

有氧

无氧

有氧呼吸进行得很慢

而无氧呼吸尚被氧气所抑制

Ｂ—Ｃ

例题.图5-10表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下O2吸收量和CO2释放量的变化。请据图5-10回答下列问题：

⑴A点表示植物组织的CO2较多，这些CO2________的产物。

⑵由A到P，CO2的释放量急剧减少，其原因是________。

。

A

C

⑶由P到C，CO2的量逐渐增加，其主要原因是________

。

无氧呼吸

氧气增加，无氧呼吸受到抑制

氧气含量增加，有氧呼吸加强，释放的CO2量增多

32.图5-10表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下O2吸收量和CO2释放量的变化。请据图5-10回答下列问题：

A

C

(5)该器官的CO2释放与O2的吸收两条曲线在P点相交后则重合为一条线，此时该器官的呼吸作用方式是_________，进行此种呼吸方式所用的底物是________________。

(4)外界氧浓度在10％以下时，该器官的呼吸作用方式是_______________________。

有氧呼吸和无氧呼吸

有氧呼吸

葡萄糖

例题.图5-10表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下O2吸收量和CO2释放量的变化。请据图5-10回答下列问题：

A

C

（6）为了有利于储存蔬菜和水果，储藏室内的氧气应调节到图中的哪一点所对应的浓度________？采取这一措施的理由是，

。

P点

有氧呼吸非常微弱，同时