5.3细胞呼吸的原理和应用课件高一上学期生物人教版必修12

细胞的能量供应和利用5.3细胞呼吸的原理和应用细胞呼吸细胞呼吸是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，释放出能量并产生ATP的过程。探究酵母菌细胞呼吸的方式实验原理：1）酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧型微生物。酵母菌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探究酵母菌细胞呼吸的方式实验原理：2）观察什么？

CO2可使澄清石灰水变浑浊（浑浊程度），也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄（变成黄色的时间）。

橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下可与酒精发生化学反应，变成灰绿色。探究酵母菌细胞呼吸的方式设计并进行试验实验思路？分析变量自变量:因变量:无关变量:细胞呼吸的条件细胞呼吸的产物有氧无氧影响实验结果的可变因素（温度、葡萄糖溶液浓度、酵母菌活性等）

酒精、CO2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二氧化碳探究酵母菌细胞呼吸的方式实验设计--有氧呼吸装置10％NaOH溶液（吸收通入空气中的CO2，避免对实验结果产生影响）葡萄糖溶液＋酵母菌（培养酵母菌）第一个锥形瓶：第二个锥形瓶：第三个锥形瓶：澄清的石灰水或者溴麝香草酚蓝水溶液（根据混浊程度进行比较CO2的产生量或者根据溶液颜色的变化时间长短比较）接入橡皮球或气泵（保持通入空气）探究酵母菌细胞呼吸的方式实验设计--无氧呼吸装置葡萄糖溶液＋酵母菌封口放置一段时间后，再与第二个锥形瓶连接（使酵母菌消耗瓶内的氧气，造成无氧环境，确保产物是无氧呼吸的产生的）第一个锥形瓶：第二个锥形瓶：澄清的石灰水或溴麝香草酚蓝水溶液根据混浊程度、颜色的变化时间进行比较CO2的产生量探究酵母菌细胞呼吸的方式②质量分数为10%的NaOH溶液的作用是什么？③B瓶应封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，为什么？①配制酵母菌培养液时，必须先将煮沸的葡萄糖溶液冷却至常温，才可加入酵母菌，为什么？煮沸葡萄糖溶液为了灭菌，防止其他微生物的干扰；放至室温，防止高温杀死酵母菌；去除空气中的CO2，排除空气中的CO2对实验的干扰；将B瓶中的O2消耗完，确保通入澄清石灰水中的CO2均来自无氧呼吸；④葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，所以应将酵母菌的培养时间适当_____以_____________________；延长耗尽溶液中的葡萄糖实验设计—注意事项探究酵母菌细胞呼吸的方式条件澄清石灰水/出现的时间重铬酸钾--浓硫酸溶液有氧无氧实验记录变混浊／快无变化变混浊／慢出现灰绿色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。实验结论有氧装置无氧装置有氧呼吸对于绝大多数生物来说，有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式，这一过程必须有氧的参与。有氧呼吸的主要场所是线粒体。线粒体具有内、外两层膜，内膜的某些部位向线粒体的内腔折叠形成嵴，嵴使内膜的表面积大大增加。嵴的周围充满了液态的基质。线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶内膜嵴基质外膜含有氧呼吸有关的酶有氧呼吸有氧呼吸是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，生成大量ATP的过程。其化学反应式可以简写为：C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶有氧呼吸将酵母菌细胞破碎后进行离心处理，获得②上清液和①沉淀物两部分，与③未离心且处理过的酵母菌培养液分别加入等量的葡萄糖、荧光素和荧光素酶，一段时间后，检测各试管的变化情况。线粒体①细胞质基质②线粒体和细胞质基质③等量的葡萄糖、荧光素和荧光素酶等量的葡萄糖、荧光素和荧光素酶等量的葡萄糖、荧光素和荧光素酶一段时间后葡萄糖的量不变没有荧光葡萄糖的量减少有丙酮酸生成微弱荧光出现葡萄糖的量减少有CO2生成较强荧光出现实验一有氧呼吸实验一1.葡萄糖能不能被线粒体分解？2.葡萄糖在什么位置首先被分解？生成了什么？3.生成的丙酮酸在什么位置被分解？生成了什么？不能葡萄糖在细胞质基质中分解，生成丙酮酸和少量能量。有机物分解释放的能量一部分用于合成ATP（一部分以热能形式散失），ATP水解释放能量导致荧光出现。丙酮酸在线粒体中分解产生CO2和较多的能量。有氧呼吸使用超声波将线粒体破碎，分离线粒体膜状结构和线粒体基质，加入等量的丙酮酸、荧光素和荧光素酶，一段时间后，检测各试管的变化情况。线粒体膜状结构①线粒体基质②线粒体膜状结构和线粒体基质③等量的丙酮酸、荧光素和荧光素酶等量的丙酮酸、荧光素和荧光素酶等量的丙酮酸、荧光素和荧光素酶一段时间后丙酮酸的量不变没有荧光丙酮酸的量减少有丙酮酸生成微弱荧光出现丙酮酸的量减少有CO2生成较强荧光出现实验二有氧呼吸实验二1.丙酮酸分解发生在什么部位，生成了什么？2.⑥号试管为什么有较强荧光出现？丙酮酸在线粒体基质中分解，产生CO2，释放少量能量。线粒体基质分解丙酮酸后，在线粒体膜状结构继续发生反应释放较多的能量。有氧呼吸资料分析超声波震碎线粒体之后，内膜自然卷成了颗粒朝外的小囊泡，这些小囊泡具有氧化[H]的功能。当用胰蛋白酶处理后，这些小囊泡不再具有氧化[H]的功能；当把这些小颗粒装上去之后，小囊泡重新具有了氧化[H]的功能。这些小颗粒被证实是一系列线粒体内膜上的酶。通过以上事实可以确定在线粒体内膜上发生什么样的反应？谁在氧化[H]？线粒体内膜上的氧气与[H]发生了反应。有氧呼吸细胞膜葡萄糖(C6H12O6)酶少量能量少量[H]2丙酮酸(C3H4O3)第一阶段葡萄糖2丙酮酸(C3H4O3)6H2O酶少量能量大量[H]6CO2第二阶段线粒体基质O2O212H2O细胞质基质第三阶段线粒体内膜有氧呼吸有氧呼吸元素去向C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶拓展：有氧呼吸第三阶段ⅠⅡⅢⅣⅤ①蛋白质Ⅰ-Ⅳ将第一、二阶段产生的[H](NADH和FADH2)中的高能电子进行传递，最终传递给O2，生成水。拓展：有氧呼吸第三阶段ⅠⅡⅢⅣⅤ②高能电子在传递过程中，将H+从线粒体基质逆浓度泵到线粒体的内外膜之间。从而在内膜的内外形成H+浓度差。拓展：有氧呼吸第三阶段ⅠⅡⅢⅣⅤ③线粒体内膜对H+高度不通透，因此，内膜外的H+不能扩散进入线粒体基质中，只能通过蛋白质Ⅴ流入线粒体基质，蛋白质Ⅴ是ATP合酶，利用H+内流的能量，利用ADP和Pi合成ATP。拓展：有氧呼吸第三阶段一些植物的花器官在开花期能够在短期内迅速产生并累积大量热能，使花器官温度显著高于环境温度，有利于花序气味挥发，吸引昆虫传粉。研究表明，该现象通过有氧呼吸的主呼吸链及交替氧化酶(AOX)参与的交替呼吸途径实现(如下图)，其中交替呼吸途径不发生H+跨膜运输，故不能形成驱动ATP合成的H+势差。下列叙述错误的是（）A.图中AOX分布于线粒体内膜上，可催化水的生成B.H+以协助扩散方式通过ATP合酶进入线粒体基质C.有氧呼吸的主呼呼吸链中建立膜两侧的H+浓度差不需要消耗能量D.交替呼吸途径使有机物氧化分解释放的能量更多的以热能形式散失C无氧呼吸第一阶段：葡萄糖的初步分解与有氧呼吸第一阶段相同C6H12O6酶+4[H]+少量能量2C3H4O3（丙酮酸）第二阶段：丙酮酸不彻底分解第二阶段不产生能量第一阶段是不是似曾相识？1.场所

细胞质基质2.过程3.反应总式例：大多数植物、酵母菌例：动物、乳酸菌、高等植物的某些器官（马铃薯块茎、甜菜块根、玉米胚乳等）C6H12O62C3H6O3（乳酸）+少量能量酶乳酸发酵C6H12O6酶2C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量酒精发酵无氧呼吸呼吸类型有氧呼吸无氧呼吸

不同点进行场所

进行条件

分解产物

放能情况

反应式

相同点

细胞质基质、线粒体细胞质基质O2、酶缺氧或无氧、酶H2O、CO2C2H5OH、CO2或C3H6O3释放大量能量，形成大量ATP释放少量能量，形成少量ATPC6H12O6+6H2O+6O2酶12H2O+6CO2+大量能量C6H12O6酶2C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量C6H12O62C3H6O3+少量能量①第一阶段完全相同;②分解有机物，释放能量酶无氧呼吸与有氧呼吸相比，无氧呼吸是一个将有机物________氧化分解,并释放出

的过程不彻底少量能量无论是分解成酒精和二氧化碳或者是转化成乳酸，无氧呼吸都只在第一阶段释放出少量的能量，生成少量ATP。葡萄糖分子中的大部分能量则存留在酒精或乳酸中。酵母菌、乳酸菌等微生物的无氧呼吸也叫发酵，产生酒精的叫酒精发酵，产生乳酸的叫做乳酸发酵。影响细胞呼吸的因素①不同种类的植物细胞呼吸速率不同，如旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。②同一植物在不同的生长发育时期细胞呼吸速率不同，如幼苗期、开花期细胞呼吸速率较高，成熟期细胞呼吸速率较低。③同一植物的不同器官细胞呼吸速率不同，如生殖器官大于营养器官。（1）内部因素遗传因素(决定酶的种类和数量)影响细胞呼吸的因素温度呼吸速率（2）外部因素——温度①低温下贮存蔬菜、水果②在大棚蔬菜的栽培过程中，增加昼夜温差，减少有机物的消耗，提高产量。应用影响细胞呼吸的因素（3）外部因素——O2浓度5O2（%）1.00.5PR101520DQTOCO2释放量R点的含义？R点对应O2浓度下，呼吸速率最低，有机物消耗最少。思考QD：无氧呼吸速率OPT：有氧呼吸速率QPT：呼吸速率影响细胞呼吸的因素（3）外部因素——O2浓度A5O2（%）1.00.5BPRC101520DQTOCO2释放量B点的含义？有氧呼吸CO2释放量与无氧呼吸CO2释放量相等思考AB=BCQD：无氧呼吸速率OPT：有氧呼吸速率QPT：呼吸速率

有氧呼吸速率与无氧呼吸速率是否相等？影响细胞呼吸的因素（4）外部因素——CO2浓度5CO2（%）1.00.5C101520O呼吸速率①地窖中CO2浓度高，有利于蔬菜水果的储存。应用影响细胞呼吸的因素（5）外部因素——水细胞含水量呼吸速率细胞呼吸的相关应用装置三煮沸的种子一、根据实验结果判断呼吸类型细胞呼吸的相关应用一、根据实验结果判断呼吸类型(2)实验结果预测和结论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种子已死亡只进行产生酒精的无氧呼吸左移右移进行只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产乳酸的无氧呼吸有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸不动不动不动不动右移左移细胞呼吸的相关应用二、测定组织细胞的呼吸速率细胞呼吸速率通常用___________速率