【生物课件】细胞呼吸的原理和应用课件2023-2024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驱动生命活动的直接能源物质是什么？回忆旧识合成ATP所需的能量来源于哪里？动物和人绿色植物用作吸呼呼吸作用光合作用ADP+Pi+能量ATPATP合成酶呼吸：

机体与环境之间O2和CO2交换的过程。对比呼吸和呼吸作用的区别细胞呼吸细胞呼吸的方式：

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？是指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。也称呼吸作用。探究·实践思考：酵母菌是常用来研究细胞呼吸作用的材料，为什么呢？生活中有哪些应用？

酵母菌是单细胞真菌，是异养兼性厌氧型生物，能将糖发酵成酒精和二氧化碳，在有氧和无氧条件下都能够存活，常用来酿酒、面粉发酵。一、细胞呼吸的方式：提出问题作出假设无氧CO2+酒精产生CO2有氧产生问题：酵母菌什么条件下产生CO2,什么条件下产生酒精？同学们给出的答案可能有：有氧条件下产生CO2，无氧条件下产生酒精；有氧条件下产生酒精，无氧条件下产生CO2；有氧条件下和无氧条件下都产生酒精和CO2；…根据已有的知识和生活经验，针对所提出的问题作出假设。探究·实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式探究·实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式无氧CO2+酒精产生CO2有氧产生问题：酵母菌什么条件下产生CO2,什么条件下产生酒精？问题：怎样设置实验来对所提出的假说进行验证？提出问题作出假设设计实验探究·实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式1.确定实验目的自变量是什么？因变量是什么？2.细化：如何控制自变量如何检测因变量3.控制无关变量：控制那些可能影响实验结果的因素4.写出具体做法：方法步骤设计实验有氧/无氧条件是否产生CO2/酒精通气/密封用澄清石灰水（溴麝香草酚蓝）、重铬酸钾溶液检测无关变量保持相同且适宜探究·实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式B酵母菌培养液活动：搭建实验装置C质量分数为10%的NaOH溶液A酵母菌培养液D澄清的石灰水气泵E运用以上装置分别搭建有氧呼吸和无氧呼吸装置?探究·实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式有氧呼吸装置无氧呼吸装置A酵母菌培养液B酵母菌培养液气泵EC质量分数为10%的NaOH溶液D澄清的石灰水D澄清的石灰水思考：1、锥形瓶A、B中除了酵母菌还有需加入什么营养物质？

2、锥形瓶C的作用是什么?3、锥形瓶B为什么要放置一段时间后连接D瓶？NaOH溶液的作用是除去空气中的CO2，以保证D瓶中使澄清石灰水变浑浊的CO2是由酵母菌有氧呼吸产生的。5%葡萄糖溶液5%葡萄糖溶液刚封口的时候，锥形瓶中有氧气，本实验探究的是无氧呼吸，所以应先把氧气消耗完，确保通入澄清石灰水中的CO2是无氧呼吸产生的。探究·实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式无氧CO2+酒精产生CO2有氧产生问题：酵母菌什么条件下产生CO2,什么条件下产生酒精？问题：怎样设置实验来对所提出的假说进行验证？提出问题作出假设设计实验进行实验探究·实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式实验步骤称取等量的两份食用酵母菌（10g）；配制质量分数为5%葡萄糖溶液作为酵母菌的培养液；搭建如图的有氧呼吸（左）和无氧呼吸（右）装置；培养、观察澄清石灰水的状态并记录。探究·实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式无氧CO2+酒精产生CO2有氧产生问题：酵母菌什么条件下产生CO2,什么条件下产生酒精？问题：怎样设置实验来对所提出的假说进行验证？提出问题作出假设设计实验进行实验分析结果得出结论探究·实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式观测结果：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。溴麝香草酚蓝水溶液遇CO2的变色过程探究·实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式刚加入重铬酸钾

ABAB灰绿色A:有氧条件下酵母菌培养液；B:无氧条件下酵母菌培养液橙色重铬酸钾的浓硫酸溶液观测结果：2、检测酒精的产生情况一段时间以后探究·实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式提出问题作出假设设计实验进行实验分析结果得出结论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。科学方法讨论：本实验中哪个是对照组，哪个是实验组？对比实验（相互对照实验）设置两个或两个以上的实验组，通过对几个实验组结果的分析比较，来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验叫作对比实验。实验组实验组实验小结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观察实验资料：自变量因变量无关变量有氧呼吸的过程二、有氧呼吸C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量外膜内膜DNA/RNA核糖体嵴增大膜面积分布有氧呼吸的酶1、主要场所：线粒体基质2、总反应式分布有氧呼吸的酶以葡萄糖为例，有氧呼吸过程总共分为几个阶段？每个阶段的反应过程是怎样的？发生场所在哪里？能量的产生情况如何？CO2在哪个阶段产生？O2在哪个阶段被消耗？分析产物CO2中“O”的来源，以及反应物O2中“O”的去向。二、有氧呼吸二、有氧呼吸（1）第一阶段：C6H12O62丙酮酸酶4[H]能ATP热线粒体细胞质基质①葡萄糖的初步分解C6H12O6酶+4[H]+能量场所：细胞质基质2C3H4O3（少量）二、有氧呼吸（2）第二阶段：线粒体6CO2能ATP热20[H]②丙酮酸彻底分解酶6CO2+20[H]+能量场所：线粒体基质2C3H4O3+6H2O（少量）C6H12O62丙酮酸酶4[H]能ATP热细胞质基质①酶6H2O二、有氧呼吸（3）第三阶段：12H2O6O2酶能ATP热细胞质基质③[H]的氧化酶12H2O+能量场所：线粒体内膜24[H]+6O2（大量）线粒体6CO2能ATP热20[H]②C6H12O62丙酮酸酶4[H]能ATP热①酶6H2O有氧呼吸过程2.1能+6H2O酶C6H12O6

2C3H4O3能酶

6CO2+

6O2+24[H]细胞质基质线粒体基质线粒体内膜12H2O+酶能4[H]+第一阶段糖变酸葡萄糖的初步分解第二阶段

丙酮酸的彻底分解你搅拌我搅拌，冒出气泡CO2第三阶段氢氧见化作纯水御春寒注：这里的[H]是一种十分简化的表示方式，这一过程实际上是指氧化型辅酶I（NAD十)转化成还原型辅酶I(NADH)。人为将有氧呼吸划分为三个阶段有氧呼吸过程

2.2C6H12O62C3H4O3+4[H]+少量能量

（丙酮酸）酶6CO2+20[H]+少量能量酶2C3H4O3+6H2O12H2O+大量能量24[H]+6O2酶（场所：细胞质基质）1.葡萄糖的初步分解（场所：线粒体基质）2.丙酮酸的彻底分解（场所：线粒体内膜）3.[H]的氧化酶C6H12O6

＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量6CO2+20[H]+能量(少量)

2丙酮酸+6H2O酶酶12H2O+能量(大量)24[H]+6O2C6H12O6酶2丙酮酸+4[H]+能量(少量)

有氧呼吸过程小结1、有氧呼吸中哪一种物质既是反应物又是生成物？2、有氧呼吸中吸收的O2量和释放的CO2量有什么特点？二、有氧呼吸

细胞在

的参与下，通过多种

的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生

，同时释放能量，生成

的过程，叫做有氧呼吸。原核生物可以与有氧呼吸相关的酶、通氧气。1.没有线粒体可以进行有氧呼吸吗？2.进行有氧呼吸需要什么条件？思考：O2酶CO2和水大量ATP3、有氧呼吸的概念：思考·讨论1

1mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放出2870kJ能量，可以使977.28kJ左右的能量储存在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？其余1892.72kJ主要以热能的形式散失掉。1mol葡萄糖释放能量2870kJ有977.28kJ转移至ATP能量效率高达34％，使32molADP转化为ATP。葡萄糖的燃烧思考·讨论2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。（完成探究案8）三、无氧呼吸、概念：无氧呼吸是指细胞在

条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解为

的氧化产物，释放出少量能量，生成

的过程。无氧不彻底少量ATP三、无氧呼吸细胞质基质线粒体C6H12O6(葡萄糖)散失ATP酶[H]能量丙酮酸酶C2H5OH(酒精)CO2C3H6O3（乳酸）酶1、过程H2O[H]CO2O2H2O酶酶大量能量第一阶段：细胞质基质酶2丙酮酸+4[H]2C3H6O3（乳酸）第二阶段：细胞质基质酶2丙酮酸+4[H]2C2H5OH+2CO2例：动物细胞、高等植物的某些器官（如马铃薯块茎、玉米胚、甜菜块根等）例：酵母菌、绝大多数植物C6H12O62C3H4O3+4[H]+少量能量酶无氧呼吸过程（完成探究案9）3.1能酶C6H12O6

2C3H4O3+4[H]酶

2C2H5OH+2CO2细胞质基质

2C3H6O3酶第一阶段与有氧呼吸第一阶段完全一样第二阶段丙酮酸在不同酶的催化下，分解为酒精和二氧化碳或者转化为乳酸C6H12O6酶2C3H6O3（乳酸）+少量能量例：高等动物（如肌细胞）、乳酸菌、高等植物的某些器官（马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚等）。C6H12O6酶2C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量酒精发酵例：大多数植物（如水稻根、苹果果实）、酵母菌。无氧呼吸的总反应式3.4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。乳酸发酵三、无氧呼吸无氧呼吸释放的能量为什么比有氧呼吸少？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。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小组讨论，比较有氧呼吸与无氧呼吸的异同细胞呼吸的概念和意义概念指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，释放能量并生成ATP的过程。意义（1）为生物体的生命活动提供能量（2）生物体代谢的枢纽（如丙酮酸）糖类葡萄糖丙酮酸有氧呼吸第二、三阶段脂肪甘油+脂肪酸蛋白质氨基酸有机酸脱氨基作用NH3β氧化四、细胞呼吸原理的应用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？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）。四、细胞呼吸原理的应用影响细胞呼吸的外界因素2.0呼吸速率：指单位时间内呼吸作用消耗的反应物的量或生成物的产生量。影响有氧呼吸的外界因素：C6H12O6+6H2O+6O2酶

6CO2+12H2O+能量

反应物自由水量氧气浓度条件温度产物水的散失CO2浓度五、影响细胞呼吸的环境因素1温度温度呼吸速率应用：低温保存过高CO2抑制细胞呼吸应用：增加CO2的浓度保鲜O2浓度呼吸速率O2浓度呼吸速率有氧呼吸无氧呼吸CO2浓度呼吸速率影响酶的活性应用：干燥保存应用：低氧保鲜4O2浓度2CO2浓度3H2O不消耗O2，只进行无氧呼吸。B点：C点之后：只进行有氧呼吸。无氧呼吸消失。APCB0510152025无氧呼吸CO2释放量CO2生成总量有氧呼吸CO2释放